JPH05186297A - 高品位チタンサファイア単結晶の製造方法 - Google Patents
高品位チタンサファイア単結晶の製造方法Info
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- JPH05186297A JPH05186297A JP1838792A JP1838792A JPH05186297A JP H05186297 A JPH05186297 A JP H05186297A JP 1838792 A JP1838792 A JP 1838792A JP 1838792 A JP1838792 A JP 1838792A JP H05186297 A JPH05186297 A JP H05186297A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】２価又は３価のチタンを含む溶融原料を用い、
溶融系内の酸素分圧を１０−７〜１０−１３ａｔｍに保
ち、ヘリウムガスをキャリアガスとして用いて、単結晶
と溶融液との固液界面を平面状に保ちながら、引上げ法
によって３価のチタンをドープしたチタンサファイア単
結晶を製造する方法。 【効果】この方法は、気泡の混入が抑制され、転位密
度、屈折率差が小さい光学的に均質な高品位チタンサフ
ァイア単結晶を得る。
溶融系内の酸素分圧を１０−７〜１０−１３ａｔｍに保
ち、ヘリウムガスをキャリアガスとして用いて、単結晶
と溶融液との固液界面を平面状に保ちながら、引上げ法
によって３価のチタンをドープしたチタンサファイア単
結晶を製造する方法。 【効果】この方法は、気泡の混入が抑制され、転位密
度、屈折率差が小さい光学的に均質な高品位チタンサフ
ァイア単結晶を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、３価のチタンをドープ
した高品位チタンサファイア単結晶（Ｔｉ：Ａｌ
２Ｏ３）の製造方法に関する。
した高品位チタンサファイア単結晶（Ｔｉ：Ａｌ
２Ｏ３）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】チタンドープサファイア単結晶、いわゆ
るチタンサファイア単結晶は近赤外域（約６６０ｎｍ〜
１１００ｎｍ）で発振波長を連続的に同調できる波長可
変レーザー媒質として用いられている。
るチタンサファイア単結晶は近赤外域（約６６０ｎｍ〜
１１００ｎｍ）で発振波長を連続的に同調できる波長可
変レーザー媒質として用いられている。
【０００３】チタンサファイア単結晶の製造方法として
は、従来、引上げ法（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，Ｖｏｌ．ＱＥ−２１，ｐ１６１４
（１９８５））、熱交換法（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｙｓｔ
ｅｍｓ，Ｉｎｃ．，Ｓａｌｅｍ，ＭＡ）、フローティン
グゾーン法（Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔ．Ｔｕｎａｂｌ
ｅ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｌａｓｅｒｓ．，Ｔｅｃ
ｈ．Ｄｉｇ．Ｓｅｒ．，Ｖｏｌ．２０，５３（１９８
７））などが提案されている。
は、従来、引上げ法（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，Ｖｏｌ．ＱＥ−２１，ｐ１６１４
（１９８５））、熱交換法（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｙｓｔ
ｅｍｓ，Ｉｎｃ．，Ｓａｌｅｍ，ＭＡ）、フローティン
グゾーン法（Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔ．Ｔｕｎａｂｌ
ｅ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｌａｓｅｒｓ．，Ｔｅｃ
ｈ．Ｄｉｇ．Ｓｅｒ．，Ｖｏｌ．２０，５３（１９８
７））などが提案されている。
【０００４】レーザー媒質として用いる結晶としては、
励起吸収が大きく、かつ発光波長域に存在する発光を阻
害する要因となる残留吸収を減少させるものが好まし
く、このような結晶を得るには、まず３価のチタンをサ
ファイア結晶にドープする必要がある。そのためには、
結晶の育成時の酸素分圧を後述するように低い状態、例
えば１０−７〜１０−１３ａｔｍに保つ必要がある。
励起吸収が大きく、かつ発光波長域に存在する発光を阻
害する要因となる残留吸収を減少させるものが好まし
く、このような結晶を得るには、まず３価のチタンをサ
ファイア結晶にドープする必要がある。そのためには、
結晶の育成時の酸素分圧を後述するように低い状態、例
えば１０−７〜１０−１３ａｔｍに保つ必要がある。
【０００５】従来報告されている引上げ法によるチタン
サファイア結晶の製造方法では、出発原料としてのチタ
ンに、４価のチタン酸化物を用い、結晶の育成中にチタ
ンを３価に還元している。
サファイア結晶の製造方法では、出発原料としてのチタ
ンに、４価のチタン酸化物を用い、結晶の育成中にチタ
ンを３価に還元している。
【０００６】育成時にチタンの価数を３価に還元するこ
の方法は、育成結晶にチタンがドープされる際に３価へ
の還元が不完全となる場合があり、４価のチタンの状態
でドープされる場合があり、そのためにチタンサファイ
ア単結晶のレーザー発振効率を低下させる要因となる発
光波長域に存在する残留吸収が大きくなるという問題が
ある。更に、レーザー結晶としては、結晶内部に気泡な
どの光散乱源のないこと、低転位密度であること、及
び、結晶内の屈折率差Δｎが小さいことが望まれてい
る。
の方法は、育成結晶にチタンがドープされる際に３価へ
の還元が不完全となる場合があり、４価のチタンの状態
でドープされる場合があり、そのためにチタンサファイ
ア単結晶のレーザー発振効率を低下させる要因となる発
光波長域に存在する残留吸収が大きくなるという問題が
ある。更に、レーザー結晶としては、結晶内部に気泡な
どの光散乱源のないこと、低転位密度であること、及
び、結晶内の屈折率差Δｎが小さいことが望まれてい
る。
【０００７】上記したチタンサファイア単結晶の製造方
法のうち、引上げ法は、製造時に気泡が混入しやすいと
いう問題、及び１０３／ｃｍ２〜１０４／ｃｍ２の大き
な転位密度、また屈折率差Δｎが大きくなりやすいとい
う問題があった。又、上記したその他の方法も、光学的
に均質な高品位チタンサファイア単結晶の必ずしも充分
に好ましい製造方法ではない。
法のうち、引上げ法は、製造時に気泡が混入しやすいと
いう問題、及び１０３／ｃｍ２〜１０４／ｃｍ２の大き
な転位密度、また屈折率差Δｎが大きくなりやすいとい
う問題があった。又、上記したその他の方法も、光学的
に均質な高品位チタンサファイア単結晶の必ずしも充分
に好ましい製造方法ではない。
【０００８】又、本発明のように、３価のチタンがドー
プされたチタンサファイア単結晶の引上げ法による製造
法において、出発原料に２価のチタン酸化物を用い、育
成時にチタンを酸化し、３価のチタンとしてドープする
育成法、又は３価のチタン酸化物を用い育成中３価のチ
タンのままドープする引上げ法による結晶育成法などは
従来報告されていない。
プされたチタンサファイア単結晶の引上げ法による製造
法において、出発原料に２価のチタン酸化物を用い、育
成時にチタンを酸化し、３価のチタンとしてドープする
育成法、又は３価のチタン酸化物を用い育成中３価のチ
タンのままドープする引上げ法による結晶育成法などは
従来報告されていない。
【０００９】
【発明が解決しょうとする課題】本発明は前記したよう
な問題点のない、即ち、チタンの価数が容易に３価に制
御され、残留吸収が小さく、光散乱源となる気泡の混入
のない、また低転位密度で且つ屈折率差の小さい光学的
に均質な高品位チタンサファイア単結晶の引上げ法によ
る製造方法を提供することを目的とする。
な問題点のない、即ち、チタンの価数が容易に３価に制
御され、残留吸収が小さく、光散乱源となる気泡の混入
のない、また低転位密度で且つ屈折率差の小さい光学的
に均質な高品位チタンサファイア単結晶の引上げ法によ
る製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、溶融原料から
の引上げ法による、３価のチタンをドープしたサファイ
ア単結晶の製造方法において、チタン原料として２価の
チタン酸化物又は３価のチタン酸化物を用い、系内の酸
素分圧を１０−７〜１０−１３ａｔｍに保ちながら単結
晶を成育させることを特徴とするチタンサファイア単結
晶の製造方法に関するものである。更に本発明の好まし
い態様として、（１）溶融系内の酸素分圧を１０−７〜
１０−１３ａｔｍに保つために、水素ガスと一酸化炭素
又は二酸化炭素との混合ガス、一酸化炭素と二酸化炭素
との混合ガスを用いて酸素分圧を調節すること、（２）
混合ガスのキャリアーガスとしてヘリウムを用いるこ
と、（３）単結晶と原料の溶融液との固液界面を実質的
に平面状態に保ちながら単結晶を成育させること等があ
り、このような方法で、上記した問題点のない、又、低
転位密度でかつ屈折率差が小さく、光学的に均質な高品
位チタンサファイア単結晶を製造できるとの知見を得
た。次に本発明を詳細に説明する。
の引上げ法による、３価のチタンをドープしたサファイ
ア単結晶の製造方法において、チタン原料として２価の
チタン酸化物又は３価のチタン酸化物を用い、系内の酸
素分圧を１０−７〜１０−１３ａｔｍに保ちながら単結
晶を成育させることを特徴とするチタンサファイア単結
晶の製造方法に関するものである。更に本発明の好まし
い態様として、（１）溶融系内の酸素分圧を１０−７〜
１０−１３ａｔｍに保つために、水素ガスと一酸化炭素
又は二酸化炭素との混合ガス、一酸化炭素と二酸化炭素
との混合ガスを用いて酸素分圧を調節すること、（２）
混合ガスのキャリアーガスとしてヘリウムを用いるこ
と、（３）単結晶と原料の溶融液との固液界面を実質的
に平面状態に保ちながら単結晶を成育させること等があ
り、このような方法で、上記した問題点のない、又、低
転位密度でかつ屈折率差が小さく、光学的に均質な高品
位チタンサファイア単結晶を製造できるとの知見を得
た。次に本発明を詳細に説明する。
【００１１】本発明において、チタンサファイア単結晶
の製造方法は、いわゆる引上げ法が用いられ、例えば高
周波誘導加熱方式の引上げ装置を用る。本発明での出発
原料は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と三酸化チタ
ン（Ｔｉ２Ｏ３）又は一酸化チタン（ＴｉＯ）を用い
る。三酸化チタンあるいは一酸化チタンは、製品として
の結晶中のチタンが０．０１〜０．５ａｔｍ％になるよ
うにチタンの実効偏析係数を考慮して調整する。チタン
の濃度が０．０１ａｔｍ％より低いとレーザー発振効率
が低く、又、０．５ａｔｍ％より高いと濃度消光を起こ
し蛍光寿命が短くなるなどで好ましくない。このような
原料は、原料の溶融温度、例えば２０００〜２０６０℃
で加熱し溶融状態とする。
の製造方法は、いわゆる引上げ法が用いられ、例えば高
周波誘導加熱方式の引上げ装置を用る。本発明での出発
原料は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と三酸化チタ
ン（Ｔｉ２Ｏ３）又は一酸化チタン（ＴｉＯ）を用い
る。三酸化チタンあるいは一酸化チタンは、製品として
の結晶中のチタンが０．０１〜０．５ａｔｍ％になるよ
うにチタンの実効偏析係数を考慮して調整する。チタン
の濃度が０．０１ａｔｍ％より低いとレーザー発振効率
が低く、又、０．５ａｔｍ％より高いと濃度消光を起こ
し蛍光寿命が短くなるなどで好ましくない。このような
原料は、原料の溶融温度、例えば２０００〜２０６０℃
で加熱し溶融状態とする。
【００１２】本発明は、前記したように、原料の溶融液
から引上げ法を用いて結晶の育成を図るが、その条件
は、引上げ速度０．３〜１ｍｍ／ｈ、結晶回転速度は１
００ｒｐｍ以下で、結晶の成長と共に融液の深さは減少
するが、結晶と融液との固液界面の形状を実質的に平面
状として結晶を育成させることが本発明では好ましい態
様である。このような条件は、前記した、引上げ速度、
結晶回転速度等を調節することにより保たれるが、固液
界面の形状が実質的に平面状であるかどうかは、結晶の
成長縞の観察によって確認することができる。
から引上げ法を用いて結晶の育成を図るが、その条件
は、引上げ速度０．３〜１ｍｍ／ｈ、結晶回転速度は１
００ｒｐｍ以下で、結晶の成長と共に融液の深さは減少
するが、結晶と融液との固液界面の形状を実質的に平面
状として結晶を育成させることが本発明では好ましい態
様である。このような条件は、前記した、引上げ速度、
結晶回転速度等を調節することにより保たれるが、固液
界面の形状が実質的に平面状であるかどうかは、結晶の
成長縞の観察によって確認することができる。
【００１３】本発明での結晶の育成雰囲気は、溶融系内
の酸素分圧を１０−７〜１０−１３ａｔｍに保持するこ
とが必須で、かつキャリアガスにヘリウムガスを用いる
ことが好ましい。このような雰囲気を保持するには、必
要に応じて、水素ガス又は一酸化炭素ガス、又は水素と
二酸化炭素の混合ガス、二酸化炭素と一酸化炭素の混合
ガスを用いた雰囲気とすることが好ましい。溶融系内の
酸素分圧が１０−７ａｔｍより大ではチタンの価数が４
価となりやすく、又同１０−１３ａｔｍより小ではチタ
ンの価数が２価となりやすいなどで好ましくない。
の酸素分圧を１０−７〜１０−１３ａｔｍに保持するこ
とが必須で、かつキャリアガスにヘリウムガスを用いる
ことが好ましい。このような雰囲気を保持するには、必
要に応じて、水素ガス又は一酸化炭素ガス、又は水素と
二酸化炭素の混合ガス、二酸化炭素と一酸化炭素の混合
ガスを用いた雰囲気とすることが好ましい。溶融系内の
酸素分圧が１０−７ａｔｍより大ではチタンの価数が４
価となりやすく、又同１０−１３ａｔｍより小ではチタ
ンの価数が２価となりやすいなどで好ましくない。
【００１４】この時、水素ガス又は一酸化炭素ガスある
いは水素と二酸化炭素の混合ガス又は二酸化炭素と一酸
化炭素の混合ガスの濃度はヘリウムガスと混合して用い
る場合、少なくとも０．１ｖｏｌ％、好ましくは０．１
〜１０ｖｏｌ％程度とすることが目安となる。
いは水素と二酸化炭素の混合ガス又は二酸化炭素と一酸
化炭素の混合ガスの濃度はヘリウムガスと混合して用い
る場合、少なくとも０．１ｖｏｌ％、好ましくは０．１
〜１０ｖｏｌ％程度とすることが目安となる。
【００１５】キャリアガスにヘリウムガスを用いると、
原料溶融液の温度変動幅が１℃以内に抑えられ、結晶内
の屈折率差が小となるものと考えられる。しかし、アル
ゴン、窒素などの不活性ガスをキャリアガスとして用い
ると、前記温度変動幅は大きくなり結晶内の屈折率差が
大となり結晶内に気泡が生成しやすくなる。更に、窒素
をキャリアガスとして用いると窒化チタンが生成しやす
くなるので好ましくない。又、ヘリウムガスを用いる
と、可燃性のガス、又は、毒性の強いガスを系内の酸素
分圧の調節に用いた場合の安全性の確保の面からも好ま
しいものである。
原料溶融液の温度変動幅が１℃以内に抑えられ、結晶内
の屈折率差が小となるものと考えられる。しかし、アル
ゴン、窒素などの不活性ガスをキャリアガスとして用い
ると、前記温度変動幅は大きくなり結晶内の屈折率差が
大となり結晶内に気泡が生成しやすくなる。更に、窒素
をキャリアガスとして用いると窒化チタンが生成しやす
くなるので好ましくない。又、ヘリウムガスを用いる
と、可燃性のガス、又は、毒性の強いガスを系内の酸素
分圧の調節に用いた場合の安全性の確保の面からも好ま
しいものである。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、結晶中に気泡の混入が抑制さ
れ、得られた結晶は、残留吸収が小さく、転位密度、屈
折率差が小で、光学的に均質な高品位チタンサファイア
単結晶を得ることができる。
れ、得られた結晶は、残留吸収が小さく、転位密度、屈
折率差が小で、光学的に均質な高品位チタンサファイア
単結晶を得ることができる。
【００１７】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明
する。
する。
【００１８】実施例１ 純度５Ｎの酸化アルミニウム及び純度４Ｎの三酸化チタ
ンをモル比で０．９９：０．０１に調整し、これを混合
成形した後約１６００℃焼結した。この焼結体を内径４
７ｍｍ、深さ４８．５ｍｍのイリジウムるつぼに充填
し、２０５０℃に加熱、融解した。育成雰囲気として
は、水素と二酸化炭素ガスを体積比で５００：１に調整
した混合ガスをキャリアガスであるヘリウムガスに混合
し、酸素分圧を１０−８ａｔｍとした。
ンをモル比で０．９９：０．０１に調整し、これを混合
成形した後約１６００℃焼結した。この焼結体を内径４
７ｍｍ、深さ４８．５ｍｍのイリジウムるつぼに充填
し、２０５０℃に加熱、融解した。育成雰囲気として
は、水素と二酸化炭素ガスを体積比で５００：１に調整
した混合ガスをキャリアガスであるヘリウムガスに混合
し、酸素分圧を１０−８ａｔｍとした。
【００１９】引上げ速度は０．４ｍｍ／ｈで、結晶回転
速度を結晶径が一定になって後、固液界面形状を平面状
態に保つように自然対流と強制対流の強さが釣り合うと
いう条件から計算した、図１に示すような融液の深さ変
化に対する結晶回転速度変化曲線に従って、融液の深さ
の減少とともに回転速度を８０ｒｐｍから減少させなが
ら引上げた。このようにして育成されたチタンサファイ
ア単結晶には光散乱源となる気泡は存在していなかっ
た。
速度を結晶径が一定になって後、固液界面形状を平面状
態に保つように自然対流と強制対流の強さが釣り合うと
いう条件から計算した、図１に示すような融液の深さ変
化に対する結晶回転速度変化曲線に従って、融液の深さ
の減少とともに回転速度を８０ｒｐｍから減少させなが
ら引上げた。このようにして育成されたチタンサファイ
ア単結晶には光散乱源となる気泡は存在していなかっ
た。
【００２０】育成結晶の固液界面は、シュリーレン法に
より調べた結果、直胴部に入って後平坦であることを確
認した。更に育成結晶中のチタンの濃度は０．１ａｔｍ
％であった。又、育成結晶の残留吸収の大きさは７８０
ｎｍの発振波長を持つ半導体レーザーを用い、この波長
における吸収係数を測定して評価した。その結果、吸収
係数は０．０３７ｃｍ−１であった。
より調べた結果、直胴部に入って後平坦であることを確
認した。更に育成結晶中のチタンの濃度は０．１ａｔｍ
％であった。又、育成結晶の残留吸収の大きさは７８０
ｎｍの発振波長を持つ半導体レーザーを用い、この波長
における吸収係数を測定して評価した。その結果、吸収
係数は０．０３７ｃｍ−１であった。
【００２１】転位密度はＸ線トポグラフを測定した結
果、（０００１）面、（１１２０）面共に１０３／ｃｍ
２以下であつた。又、トワイマングリーン干渉計により
結晶内の屈折率差を測定した結果、Δｎ＝３×１０−５
であった。
果、（０００１）面、（１１２０）面共に１０３／ｃｍ
２以下であつた。又、トワイマングリーン干渉計により
結晶内の屈折率差を測定した結果、Δｎ＝３×１０−５
であった。
【００２２】実施例２ 純度５Ｎの酸化アルミニウム及び純度４Ｎの三酸化チタ
ンをモル比で０．９９：０．０１に調整し、これを混合
成形した後約１６００℃焼結した。この焼結体を実施例
１と同様にして加熱、融解した。育成雰囲気としては、
水素と二酸化炭素の混合ガスを、ヘリウムガスに混合
し、酸素分圧を１０−８ａｔｍとした。
ンをモル比で０．９９：０．０１に調整し、これを混合
成形した後約１６００℃焼結した。この焼結体を実施例
１と同様にして加熱、融解した。育成雰囲気としては、
水素と二酸化炭素の混合ガスを、ヘリウムガスに混合
し、酸素分圧を１０−８ａｔｍとした。
【００２３】引上げ速度は０．４ｍｍ／ｈで、結晶回転
速度を１０ｒｐｍで一定として引上げた。このようにし
て育成された結晶の固液界面の形状は融液に対して凸状
であった。又、結晶中には気泡は存在していなかった。
育成結晶の残留吸収の大きさ、屈折率変動は実施例１の
ものとほぼ同程度であった。転位密度は（０００１）
面、（１１２０）面で各々１０４／ｃｍ２以下であつ
た。
速度を１０ｒｐｍで一定として引上げた。このようにし
て育成された結晶の固液界面の形状は融液に対して凸状
であった。又、結晶中には気泡は存在していなかった。
育成結晶の残留吸収の大きさ、屈折率変動は実施例１の
ものとほぼ同程度であった。転位密度は（０００１）
面、（１１２０）面で各々１０４／ｃｍ２以下であつ
た。
【００２４】比較例１ 純度５Ｎの酸化アルミニウムと純度４Ｎの三酸化チタン
をモル比で０．９９：０．０１になるように調整、混
合、成形し約１６００℃焼結した。この焼結体を内径４
７ｍｍ，深さ４８．５ｍｍのイリジウムるつぼに充填
し、２０５０℃で融解した。育成雰囲気はキャリアガス
にアルゴンガスを用い、これに水素ガスと二酸化炭素ガ
スの混合ガスを調整して酸素分圧を１０−８ａｔｍとし
た。引上げ速度は０．４ｍｍ／ｈで、結晶回転速度は５
５ｒｐｍとし、結晶径が一定になった後、固液界面の形
状を平面状に保つように、融液の深さの減少とともに前
記回転速度を徐々に減少させながら引き上げた。
をモル比で０．９９：０．０１になるように調整、混
合、成形し約１６００℃焼結した。この焼結体を内径４
７ｍｍ，深さ４８．５ｍｍのイリジウムるつぼに充填
し、２０５０℃で融解した。育成雰囲気はキャリアガス
にアルゴンガスを用い、これに水素ガスと二酸化炭素ガ
スの混合ガスを調整して酸素分圧を１０−８ａｔｍとし
た。引上げ速度は０．４ｍｍ／ｈで、結晶回転速度は５
５ｒｐｍとし、結晶径が一定になった後、固液界面の形
状を平面状に保つように、融液の深さの減少とともに前
記回転速度を徐々に減少させながら引き上げた。
【００２５】このようにして育成された結晶の固液界面
は、直胴部では平坦状であり、光散乱減となる気泡は存
在していなかった。育成結晶の残留吸収の大きさ、屈折
率変動は実施例１のものとほぼ同程度であったが、屈折
率差は、Δｎ＝３×１０−４と低い値であった。
は、直胴部では平坦状であり、光散乱減となる気泡は存
在していなかった。育成結晶の残留吸収の大きさ、屈折
率変動は実施例１のものとほぼ同程度であったが、屈折
率差は、Δｎ＝３×１０−４と低い値であった。
【００２６】比較例２ 純度５Ｎの酸化アルミニウムと純度４Ｎの三酸化チタン
をモル比で０．９９：０．０１になるように調整、混
合、成形し約１６００℃焼結した。この焼結体を内径４
７ｍｍ，深さ４８．５ｍｍのイリジウムるつぼに充填
し、２０５０℃で融解した。育成雰囲気はキャリアガス
にアルゴンガスを用い、これに水素ガスと二酸化炭素ガ
スの混合ガスを調整してを水素濃度が１ｖｏｌ％になる
ようにした混合ガスを用いて、酸素分圧を１０−８ａｔ
ｍとした。引上げ速度は０．４ｍｍ／ｈで、結晶回転速
度は育成中６ｒｐｍに保持し、固液界面の形状を融液に
対して凸状態にして育成した。
をモル比で０．９９：０．０１になるように調整、混
合、成形し約１６００℃焼結した。この焼結体を内径４
７ｍｍ，深さ４８．５ｍｍのイリジウムるつぼに充填
し、２０５０℃で融解した。育成雰囲気はキャリアガス
にアルゴンガスを用い、これに水素ガスと二酸化炭素ガ
スの混合ガスを調整してを水素濃度が１ｖｏｌ％になる
ようにした混合ガスを用いて、酸素分圧を１０−８ａｔ
ｍとした。引上げ速度は０．４ｍｍ／ｈで、結晶回転速
度は育成中６ｒｐｍに保持し、固液界面の形状を融液に
対して凸状態にして育成した。
【００２７】このようにして育成されたチタンサファイ
ア単結晶には、結晶の中心軸に、引き上げ方向に沿って
気泡が存在していた。育成結晶の残留吸収の大きさは実
施例１のものと同程度であった。また転位密度はＸ線ト
ポグラフから、（０００１）面及び（１１２０）面では
各々１０３／ｃｍ２、１０４／ｃｍ２であった。結晶内
の屈折率差Δｎはトワイマングリーン干渉計を用いた測
定から３×１０−４であった。
ア単結晶には、結晶の中心軸に、引き上げ方向に沿って
気泡が存在していた。育成結晶の残留吸収の大きさは実
施例１のものと同程度であった。また転位密度はＸ線ト
ポグラフから、（０００１）面及び（１１２０）面では
各々１０３／ｃｍ２、１０４／ｃｍ２であった。結晶内
の屈折率差Δｎはトワイマングリーン干渉計を用いた測
定から３×１０−４であった。
【図１】結晶の育成中、固液界面形状を平面状に保つた
めの融液の深さ変化に対する結晶回転速度変化との関係
を示す図
めの融液の深さ変化に対する結晶回転速度変化との関係
を示す図
Claims (4)
- 【請求項１】溶融原料からの引上げ法による３価のチタ
ンをドープしたサファイア単結晶の製造方法において、
チタン原料として２価のチタン酸化物又は３価のチタン
酸化物を用い、１０−７〜１０−１３ａｔｍの酸素分圧
下で単結晶を成育させることを特徴とするチタンサファ
イア単結晶の製造方法。 - 【請求項２】水素ガスと一酸化炭素又は二酸化炭素との
混合ガス、一酸化炭素と二酸化炭素との混合ガスを用い
て酸素分圧を１０−７〜１０−１３ａｔｍに保つ請求項
１の製造方法。 - 【請求項３】混合ガスのキャリアガスとしてヘリウムを
用いる請求項２記載の製造方法。 - 【請求項４】単結晶と溶融液との固液界面を実質的に平
面状態に保ちながら単結晶を成育させる請求項１〜３い
づれか記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1838792A JPH05186297A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | 高品位チタンサファイア単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1838792A JPH05186297A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | 高品位チタンサファイア単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05186297A true JPH05186297A (ja) | 1993-07-27 |
Family
ID=11970308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1838792A Pending JPH05186297A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | 高品位チタンサファイア単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05186297A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06199597A (ja) * | 1992-10-15 | 1994-07-19 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 酸化アルミニウム単結晶の製造方法 |
| US6641939B1 (en) | 1998-07-01 | 2003-11-04 | The Morgan Crucible Company Plc | Transition metal oxide doped alumina and methods of making and using |
| JP2007197230A (ja) * | 2006-01-24 | 2007-08-09 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 酸化アルミニウム単結晶の製造方法及びこの方法を用いて得られる酸化アルミニウム単結晶 |
| JP2008207993A (ja) * | 2007-02-26 | 2008-09-11 | Hitachi Chem Co Ltd | サファイア単結晶の製造方法 |
| JP2008207992A (ja) * | 2007-02-26 | 2008-09-11 | Hitachi Chem Co Ltd | サファイア単結晶の製造方法 |
| JP2009132594A (ja) * | 2007-11-07 | 2009-06-18 | Hitachi Chem Co Ltd | 酸化物単結晶の製造方法。 |
| JP2010504274A (ja) * | 2006-09-22 | 2010-02-12 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド | Ｃ−面サファイアに関する方法及び装置 |
| CN105862128A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-08-17 | 景德镇陶瓷大学 | 一种适合于屏幕材料的常温高强力学性能氧化铝晶片的制备方法及其制得的产品 |
| JP2017197411A (ja) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 日本電信電話株式会社 | 単結晶ファイバの製造方法 |
| CN107937983A (zh) * | 2018-01-04 | 2018-04-20 | 河北工业大学 | 一种多成分掺杂的蓝宝石材料及其制备方法和应用 |
-
1992
- 1992-01-08 JP JP1838792A patent/JPH05186297A/ja active Pending
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