JPH0412100A - 主成分及び結晶系を同じくする合成単結晶体を化学結合させて一体同化した同軸結晶結合体の製造方法 - Google Patents
主成分及び結晶系を同じくする合成単結晶体を化学結合させて一体同化した同軸結晶結合体の製造方法Info
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- JPH0412100A JPH0412100A JP11256890A JP11256890A JPH0412100A JP H0412100 A JPH0412100 A JP H0412100A JP 11256890 A JP11256890 A JP 11256890A JP 11256890 A JP11256890 A JP 11256890A JP H0412100 A JPH0412100 A JP H0412100A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、主成分及び結晶系を同しくする合成単結晶体
を化学結合させて一体同化した同軸結晶結合体の製造方
法に関する。
を化学結合させて一体同化した同軸結晶結合体の製造方
法に関する。
（従来の技術）
従来、単結晶を育てるためには、気相、液相、固相から
出発して固相としての単結晶を作ることになる。
出発して固相としての単結晶を作ることになる。
気相、液相の場合には、温度を高くして蒸着を行わせる
か、熔融状態にするか、又は適当な溶媒によって溶液と
するという方法で、ばらばらの原子、分子としておいて
から結晶に育てることになる。
か、熔融状態にするか、又は適当な溶媒によって溶液と
するという方法で、ばらばらの原子、分子としておいて
から結晶に育てることになる。
固相からの育成の場合は、多結晶のときの外形を保たせ
たままで加熱することによって、固相反応が起こり、歪
みエネルギーの解放によって単結晶にする方法である。
たままで加熱することによって、固相反応が起こり、歪
みエネルギーの解放によって単結晶にする方法である。
（発明が達成しようとする課題）
単結晶の成長は、前述のように気相、液相からの成長と
、固相の多結晶体から単結晶体に育成する方法とがある
が、何れの場合でも結晶の大型化が困難であると共に、
複雑な形状への加工が困難であるという問題がある。
、固相の多結晶体から単結晶体に育成する方法とがある
が、何れの場合でも結晶の大型化が困難であると共に、
複雑な形状への加工が困難であるという問題がある。
結晶の内部は原子が規則正しく配列し、三次元的な骨組
みから構成され、結晶軸Ｃ１軸ａ、軸す三本の軸の間の
角度（α、β、Ｔ）を軸角といい、その長さの比を輸率
という。
みから構成され、結晶軸Ｃ１軸ａ、軸す三本の軸の間の
角度（α、β、Ｔ）を軸角といい、その長さの比を輸率
という。
結晶を構成している原子や分子の間には結合力が働いて
おり、この結合力はその性質に従い、イオン結合、共有
結合、金属結合、ファン・デル・ワールス結合等に分け
られるが、これらの結合力の存在のために、原子や分子
は格子状に規則正しく配列して結晶を構成しており、結
晶系によりそれぞれ固有の結晶構造を持っている。
おり、この結合力はその性質に従い、イオン結合、共有
結合、金属結合、ファン・デル・ワールス結合等に分け
られるが、これらの結合力の存在のために、原子や分子
は格子状に規則正しく配列して結晶を構成しており、結
晶系によりそれぞれ固有の結晶構造を持っている。
又、結晶は他の液体や非晶質と比べてはっきりと区別さ
れる性質は方向性であり、軸に平行な方向と垂直な方向
とでは物理的性質を異にする異方性を持っている。この
ような結晶構造と異方性を持っている各結晶体同士を化
学結合させて一体同化させることは不可能とされていた
。
れる性質は方向性であり、軸に平行な方向と垂直な方向
とでは物理的性質を異にする異方性を持っている。この
ような結晶構造と異方性を持っている各結晶体同士を化
学結合させて一体同化させることは不可能とされていた
。
本発明は上述の問題を解決して、容易に所望の形状の単
結晶体を形成せしめることを課題とする。
結晶体を形成せしめることを課題とする。
（課題を達成するための手段）
上述の課題を達成するために、主成分及び結晶系を同じ
くする各合成単結晶体同士を同軸、同軸率、同軸角にな
るように成形し、光学研磨して研磨面相互を密着させ、
全体を均一に加熱して化学結合させるものである。
くする各合成単結晶体同士を同軸、同軸率、同軸角にな
るように成形し、光学研磨して研磨面相互を密着させ、
全体を均一に加熱して化学結合させるものである。
なお、前記加熱は所定温度まで昇温後、加熱終了まで所
定温度に保持するものと、最高温度が合成単結晶体の転
移点未満の温度内で加熱、徐冷を反復し、以後は最高温
度が前記転移点を超す温度に保持するようにして再び反
復加熱し、前記所定温度に到達するようにしたものとが
ある。
定温度に保持するものと、最高温度が合成単結晶体の転
移点未満の温度内で加熱、徐冷を反復し、以後は最高温
度が前記転移点を超す温度に保持するようにして再び反
復加熱し、前記所定温度に到達するようにしたものとが
ある。
（作用）
上述のように、本発明の方法は、既に成長した合成単結
晶体の結晶構造を損なうことなく、合成単結晶体同士を
結合し一体同化する方法であるから、より大きな、又は
複雑で精密な形状の新たな合成単結晶体を得ることが出
来る。
晶体の結晶構造を損なうことなく、合成単結晶体同士を
結合し一体同化する方法であるから、より大きな、又は
複雑で精密な形状の新たな合成単結晶体を得ることが出
来る。
従って、光学的、化学的、物理的に各分野に適用出来る
。
。
（実施例）
本発明の方法は、接着剤も、溶剤も使わずに各合成単結
晶体同士の相互面が同軸、同軸率、同軸角に同一方向に
なるように成形加工した後、光学研磨して、研磨面を互
いに同軸、同軸率、同軸角になるようにして光学的接着
させ、全体を均一に加熱することによって光学的接着し
た境界面が不安定となって界面反応が起こり、徐冷と共
に安定化して化学結合し、結晶構造を損なうことなく、
一体間化した同軸結晶結合体を得るものである。
晶体同士の相互面が同軸、同軸率、同軸角に同一方向に
なるように成形加工した後、光学研磨して、研磨面を互
いに同軸、同軸率、同軸角になるようにして光学的接着
させ、全体を均一に加熱することによって光学的接着し
た境界面が不安定となって界面反応が起こり、徐冷と共
に安定化して化学結合し、結晶構造を損なうことなく、
一体間化した同軸結晶結合体を得るものである。
そこで、この製造方法は合成単結晶体の光学研磨加工に
よる微視的なかなりの衝撃（破壊）によって、その表面
層は結晶の内部とは相当に異なった（乱れた）配列をし
ていることが考えられる。
よる微視的なかなりの衝撃（破壊）によって、その表面
層は結晶の内部とは相当に異なった（乱れた）配列をし
ていることが考えられる。
表面ではその結合が断ち切られており、「結合手」が残
っていることの影響が強く現れている。
っていることの影響が強く現れている。
その影響は結晶表面の何層にも及び、表面層は内部でみ
られるような結晶構造からかなり歪んだ原子配列となっ
ている。このような状態は非常に不安定な状態であるか
ら、温度を上げると種々に構造が変化する。
られるような結晶構造からかなり歪んだ原子配列となっ
ている。このような状態は非常に不安定な状態であるか
ら、温度を上げると種々に構造が変化する。
研磨面の表面にある原子には、まだ結合出来る「結合手
」が余っており、表面では界面反応が容易に起こり易い
状況であるから、全体を均一になるように温度を上げる
と各合成単結晶体同士相互の光学的接着された境界面が
活性化状態となり、界面反応が起こり、徐冷と共に原子
や分子がばらばらになっているよりも、結晶を形づくっ
た方が自由エネルギーが低く、かつ安定化するから化学
結合して一体同化した同軸結晶結合体となるものと考え
られる。
」が余っており、表面では界面反応が容易に起こり易い
状況であるから、全体を均一になるように温度を上げる
と各合成単結晶体同士相互の光学的接着された境界面が
活性化状態となり、界面反応が起こり、徐冷と共に原子
や分子がばらばらになっているよりも、結晶を形づくっ
た方が自由エネルギーが低く、かつ安定化するから化学
結合して一体同化した同軸結晶結合体となるものと考え
られる。
次に実験例について説明する。
実験例１
この実験例では主成分及び結晶系を同じ（する合成単結
晶体のうち、主成分は５ｊ０２、結晶系は六方晶系に属
する石英（水晶）を選んだ。
晶体のうち、主成分は５ｊ０２、結晶系は六方晶系に属
する石英（水晶）を選んだ。
この場合、軸の名称はｚ、ｘ、ｙと称するが、説明上の
混乱を防ぎ、明白にするため通常の名称を使用し、結晶
軸２をＣ１軸Ｘをａ、軸ｙをｂとする。但しこのｃ、ａ
及びｂは結晶系による結晶構造上の結晶軸ｃ（ｚ）、軸
ａ（×）及び軸ｂ ＜ｙ＞ とは必ずしも一致する必要
はない。
混乱を防ぎ、明白にするため通常の名称を使用し、結晶
軸２をＣ１軸Ｘをａ、軸ｙをｂとする。但しこのｃ、ａ
及びｂは結晶系による結晶構造上の結晶軸ｃ（ｚ）、軸
ａ（×）及び軸ｂ ＜ｙ＞ とは必ずしも一致する必要
はない。
第１図は特定の結晶軸Ｃ１及び軸ａ、ｂ、特定の軸角α
、β、γの説明図で、第２図の加工過程の各基軸とする
。
、β、γの説明図で、第２図の加工過程の各基軸とする
。
第２図は単結晶体の結合方法である。水晶単結晶体（バ
ルク）は基軸に基づいてＸ線回折装置により、同軸、同
軸率、同軸角のそれぞれの水晶体の角柱１．２．３．４
に加工し、各側面と上下面を高精度に光学研磨する（光
学研磨面の精度は、平面度はλ／８以下（λ＝ ６３２
８人）、平行度並びに面角度は５秒以下である）。この
場合、各角柱１．２．３．４は必ずしも同じ形状である
必要はない。
ルク）は基軸に基づいてＸ線回折装置により、同軸、同
軸率、同軸角のそれぞれの水晶体の角柱１．２．３．４
に加工し、各側面と上下面を高精度に光学研磨する（光
学研磨面の精度は、平面度はλ／８以下（λ＝ ６３２
８人）、平行度並びに面角度は５秒以下である）。この
場合、各角柱１．２．３．４は必ずしも同じ形状である
必要はない。
この各々の光学研磨面を境界面として、角柱１と角柱２
とは三方向とも同結晶軸Ｃ１、Ｃ２、同軸ａｌ、Ｃ２及
びｂよ、ｂ２になるように並列に重ね合わせて同結晶軸
ｃ （ｃｌ、Ｃ２）、同軸率、同軸ａ （ａｌ、Ｃ２
）及びｂ （ｂ、、ｂ２）、ニ一致スルヨウに光学的接
着して角柱５とする。
とは三方向とも同結晶軸Ｃ１、Ｃ２、同軸ａｌ、Ｃ２及
びｂよ、ｂ２になるように並列に重ね合わせて同結晶軸
ｃ （ｃｌ、Ｃ２）、同軸率、同軸ａ （ａｌ、Ｃ２
）及びｂ （ｂ、、ｂ２）、ニ一致スルヨウに光学的接
着して角柱５とする。
角柱３と角柱４とは三方向とも同結晶軸Ｃ３、Ｃ４、同
軸ａ３ 、ａｌ及びｂ３、ｂ４になるように直列に継ぎ
合わせて同結晶軸ｃ （Ｃ３、Ｃ４）、同軸率、同軸ａ
（ａｓ、ａｌ）及びｂ（ｂ３、ｂ４）ニ一致するよ
うに光学的接着して直列角柱６とする。
軸ａ３ 、ａｌ及びｂ３、ｂ４になるように直列に継ぎ
合わせて同結晶軸ｃ （Ｃ３、Ｃ４）、同軸率、同軸ａ
（ａｓ、ａｌ）及びｂ（ｂ３、ｂ４）ニ一致するよ
うに光学的接着して直列角柱６とする。
このように光学的接着した後、全体を均一に反復加熱す
る。この反復加熱は最高温度が合成単結晶体の転移点未
満の温度内で加熱、徐冷を反復させ、以後は最高温度が
前記転移点を超す温度に保持するようにする。即ち、室
温〜３００℃〜室温〜転移点未満〜室温〜５７３℃〜室
温〜８００℃以上〜室温と反復加熱することにより、系
自体の不可避的な変化を避けることが出来、より大きく
、より成長した水晶単結晶体の並列角柱５、並びに直列
角柱６の水晶間軸結晶結合体を得ることが出来る。
る。この反復加熱は最高温度が合成単結晶体の転移点未
満の温度内で加熱、徐冷を反復させ、以後は最高温度が
前記転移点を超す温度に保持するようにする。即ち、室
温〜３００℃〜室温〜転移点未満〜室温〜５７３℃〜室
温〜８００℃以上〜室温と反復加熱することにより、系
自体の不可避的な変化を避けることが出来、より大きく
、より成長した水晶単結晶体の並列角柱５、並びに直列
角柱６の水晶間軸結晶結合体を得ることが出来る。
実験例２
主成分及び結晶系を同しくする合成単結晶体のうち、主
成分はＡｌ２Ｏ３、結晶系は六方晶系の合成コランダム
（サファイア）を選んだ。
成分はＡｌ２Ｏ３、結晶系は六方晶系の合成コランダム
（サファイア）を選んだ。
第３図は複雑で精密な形状の新しい合成単結晶体の一つ
の例としての単結晶製容器の製造過程の説明図である。
の例としての単結晶製容器の製造過程の説明図である。
使用する各サファイアの単結晶体は第１図に示す基軸に
基づいて、Ｘ線回折装置により同軸、同軸率、同軸角の
それぞれの単結晶板に成形加工し、必要な面を実験例１
のように高精度に光学研磨する。このうち、表面板７は
結晶軸ｃ１、軸ａ１、ｂ、、左側面板８ａは結晶軸ｃ２
、軸ａ２、ｂ２、対称面である右側面板８は結晶軸ｃ３
、軸ａ３、ｂ３、底面板９は結晶軸Ｃ３、軸ａ４． ｂ
４とし、表面板７と対称面である対称面板７ａは結晶軸
Ｃ３、軸ａ６、ｂ、とし、表面板７と対称面板７ａ並び
に左側面板８ａと右側面板８及び底面板９とで箱型にな
るように組み立てる。
基づいて、Ｘ線回折装置により同軸、同軸率、同軸角の
それぞれの単結晶板に成形加工し、必要な面を実験例１
のように高精度に光学研磨する。このうち、表面板７は
結晶軸ｃ１、軸ａ１、ｂ、、左側面板８ａは結晶軸ｃ２
、軸ａ２、ｂ２、対称面である右側面板８は結晶軸ｃ３
、軸ａ３、ｂ３、底面板９は結晶軸Ｃ３、軸ａ４． ｂ
４とし、表面板７と対称面である対称面板７ａは結晶軸
Ｃ３、軸ａ６、ｂ、とし、表面板７と対称面板７ａ並び
に左側面板８ａと右側面板８及び底面板９とで箱型にな
るように組み立てる。
第１図に示すように、同結晶軸方向Ｃ１同軸方向ａ、ｂ
と、各基軸に一致するように揃え、光学研磨面相互の境
界面を光学的接着した後、全体を均一に加熱（サファイ
アの場合、融点２０３０°Ｃ未満の温度で１２００℃と
し、連続加熱又は前記の反復加熱）することにより、各
々の光学的接着の境界面に界面反応が起こり、徐冷と共
に化学結合して一体同化せしめて同軸結晶結合体のサフ
ァイア製容器１０を製造する方法である。
と、各基軸に一致するように揃え、光学研磨面相互の境
界面を光学的接着した後、全体を均一に加熱（サファイ
アの場合、融点２０３０°Ｃ未満の温度で１２００℃と
し、連続加熱又は前記の反復加熱）することにより、各
々の光学的接着の境界面に界面反応が起こり、徐冷と共
に化学結合して一体同化せしめて同軸結晶結合体のサフ
ァイア製容器１０を製造する方法である。
以上のように、各実験例は主成分及び結晶系を同じ（す
る合成単結晶体として、水晶のように転移点という高低
温型を持っているものと、サファイアのように融点と硬
度が高いものとを特に実験素材として選んだものであっ
た。
る合成単結晶体として、水晶のように転移点という高低
温型を持っているものと、サファイアのように融点と硬
度が高いものとを特に実験素材として選んだものであっ
た。
しかし、実験素材は限りがなく、上記の二種類に限定さ
れるものではない。
れるものではない。
（発明の効果）
従来、合成単結晶の加工技術に関しては、気相、液相又
は固相等によって作成された素材を切断、研削、研磨す
るか、あるいは掘削するかの何れかであった。
は固相等によって作成された素材を切断、研削、研磨す
るか、あるいは掘削するかの何れかであった。
合成単結晶は非晶質に比べ、光学的には透過率が高く、
その波長領域も紫外から赤外と広く、又、その結晶構造
の各特異性は光の偏光、旋光素子等として広範囲に応用
されている。
その波長領域も紫外から赤外と広く、又、その結晶構造
の各特異性は光の偏光、旋光素子等として広範囲に応用
されている。
又、物理的には融点が高いので高低温、急熱急凍に耐え
、その硬度は比較にならない程高い。
、その硬度は比較にならない程高い。
更に、化学的には耐薬品性に優れ、腐食性もなく安定し
ている。
ている。
以上の何れを比較しても優れた利点であるが、堅くて溶
は難いことが逆に加工技術を困難にし、欠点となってい
る。
は難いことが逆に加工技術を困難にし、欠点となってい
る。
加えて、加工技術における最大の欠点は単結晶は非晶質
のように融着出来ないことである。
のように融着出来ないことである。
本発明の方法を応用すれば、単結晶は非晶質のように融
着出来るので、上述のように光学的、化学的、物理的用
途としてより大きな、或いはより小さな、複雑で精密な
形状の新しい合成単結晶体が得られる。
着出来るので、上述のように光学的、化学的、物理的用
途としてより大きな、或いはより小さな、複雑で精密な
形状の新しい合成単結晶体が得られる。
第１図は特定の結晶軸、輸率、軸角の説明図、第２図は
単結晶体の結合方法の説明図、第３図は単結晶製容器の
製造過程の説明図である。 α、β、γ：軸角、 ａ、ｂ：軸、 Ｃ：結晶軸、 １
．２．３．４：角柱、 ５：並列角柱、６：直列角柱、
１０：容器。 喜３目 手続補正書（自発） 平成３年７月９日
単結晶体の結合方法の説明図、第３図は単結晶製容器の
製造過程の説明図である。 α、β、γ：軸角、 ａ、ｂ：軸、 Ｃ：結晶軸、 １
．２．３．４：角柱、 ５：並列角柱、６：直列角柱、
１０：容器。 喜３目 手続補正書（自発） 平成３年７月９日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）主成分及び結晶系を同じくする各合成単結晶体同士
を同軸、同軸率、同軸角になるように成形し、光学研磨
して研磨面相互を密着させ、全体を均一に加熱して化学
結合させることを特徴とする主成分及び結晶系を同じく
する合成単結晶体を化学結合させて一体同化した同軸結
晶結合体の製造方法。 ２）前記加熱は所定温度まで昇温後、加熱終了まで所定
温度に保持するものである第１項記載の主成分及び結晶
系を同じくする合成単結晶体を化学結合させて一体同化
した同軸結晶結合体の製造方法。 ３）前記加熱は最高温度が合成単結晶体の転移点未満の
温度内で加熱、徐冷を反復させ、以後は最高温度が前記
転移点を超す温度に保持するようにして再び反復加熱し
、前記所定温度に到達するようにしたものである第１項
記載の主成分及び結晶系を同じくする合成単結晶体を化
学結合させて一体同化した同軸結晶結合体の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11256890A JPH0412100A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 主成分及び結晶系を同じくする合成単結晶体を化学結合させて一体同化した同軸結晶結合体の製造方法 |
| US07/560,838 US5201977A (en) | 1989-08-09 | 1990-07-31 | Process for producing structures from synthetic single-crystal pieces |
| EP90115194A EP0416301B1 (en) | 1989-08-09 | 1990-08-07 | Process for producing structures from bonded synthetic single crystals |
| DE69023308T DE69023308T2 (de) | 1989-08-09 | 1990-08-07 | Verfahren zur Herstellung von Strukturen aus verbundenen synthetischen Einkristallen. |
| EP91106860A EP0456060B1 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-26 | Process for bonding synthetic singel crystals |
| DE1991612900 DE69112900T2 (de) | 1990-04-27 | 1991-04-26 | Verfahren zum Verbinden synthetischer Einkristalle. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11256890A JPH0412100A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 主成分及び結晶系を同じくする合成単結晶体を化学結合させて一体同化した同軸結晶結合体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0412100A true JPH0412100A (ja) | 1992-01-16 |
Family
ID=14589961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11256890A Pending JPH0412100A (ja) | 1989-08-09 | 1990-04-27 | 主成分及び結晶系を同じくする合成単結晶体を化学結合させて一体同化した同軸結晶結合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0412100A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6227040A (ja) * | 1985-07-26 | 1987-02-05 | Sapporo Breweries Ltd | 物質を澱粉に吸着あるいは包接させる方法 |
| JPS6271214A (ja) * | 1985-09-25 | 1987-04-01 | Toshiba Corp | 半導体基板の接合方法 |
| JPS63285195A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-22 | Yokogawa Electric Corp | 単結晶水晶体の接合方法 |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP11256890A patent/JPH0412100A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6227040A (ja) * | 1985-07-26 | 1987-02-05 | Sapporo Breweries Ltd | 物質を澱粉に吸着あるいは包接させる方法 |
| JPS6271214A (ja) * | 1985-09-25 | 1987-04-01 | Toshiba Corp | 半導体基板の接合方法 |
| JPS63285195A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-22 | Yokogawa Electric Corp | 単結晶水晶体の接合方法 |
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