JPH06116085A - Seed crystal holder - Google Patents
Seed crystal holderInfo
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- JPH06116085A JPH06116085A JP27137292A JP27137292A JPH06116085A JP H06116085 A JPH06116085 A JP H06116085A JP 27137292 A JP27137292 A JP 27137292A JP 27137292 A JP27137292 A JP 27137292A JP H06116085 A JPH06116085 A JP H06116085A
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- holder
- crystal holder
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、イットリウム・アルミ
ニウム・ガーネット単結晶（以下、ＹＡＧ単結晶とい
う）、或いはイットリウム・アルミニウム・ペロブスカ
イト単結晶（以下、ＹＡＰ単結晶という）等を引上げ法
により育成する際に用いる種結晶ホルダーに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention grows yttrium / aluminum / garnet single crystal (hereinafter referred to as YAG single crystal) or yttrium / aluminum / perovskite single crystal (hereinafter referred to as YAP single crystal) by a pulling method. The present invention relates to a seed crystal holder used at that time.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、種結晶ホルダーを引上げ軸に固定
する方法としては、チャックに挟む方法、ネジ、或いは
ピンで止める方法、またはセメントで固める方法などが
用いられている。しかしこれらの方法では、引き上げ作
業中に不用意に育成中の単結晶が落下したり、固定され
たネジが緩み、または締め付けているワイヤーが伸びて
単結晶の回転が偏心するなどの欠点があった。従って単
結晶の固定法の不良により品質の劣化を生じ信頼性の低
下により歩留りを悪くする欠点があった。さらに、ひと
たびこれらの種結晶ホルダーが融液原料に落下した場
合、結晶の品質を著しく低下させるとともに、ホルダー
材料が使用している金属ルツボと合金を作るため金属ル
ツボが使用不可能になる。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of fixing a seed crystal holder to a pulling shaft, a method of sandwiching it with a chuck, a method of fixing with a screw or a pin, a method of hardening with cement, etc. have been used. However, these methods have drawbacks such as the single crystal that is being grown carelessly falling during the pulling operation, the fixed screw is loosened, or the tightening wire is extended and the rotation of the single crystal is eccentric. It was Therefore, there has been a drawback that the quality of the single crystal is deteriorated due to the improper fixing method and the reliability is lowered to deteriorate the yield. Furthermore, once these seed crystal holders fall into the melt raw material, the quality of the crystals is significantly deteriorated and the metal crucible becomes unusable because it forms an alloy with the metal crucible used in the holder material.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、引上げた単
結晶重量に十分に耐えることができ、しかも落下してホ
ルダー材料が融液原料に溶け込んだとしても結晶の品質
に影響を及ぼさない種結晶ホルダーを提供することを目
的とする。The present invention is a seed which can sufficiently withstand the weight of a pulled single crystal and does not affect the quality of the crystal even if it falls and the holder material melts into the melt raw material. The purpose is to provide a crystal holder.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、引上げ
軸に種結晶を取付けるための種結晶ホルダーにおいて、
純度が少くとも９９．９％以上の高純度アルミナセラミ
ックスからなる筒状体であり、該筒状体は、その筒軸方
向一端部に前記種結晶を保持するための種結晶保持部
と、前記筒軸方向他端部に前記引上げ軸に取付けられる
取付部とを有し、前記種結晶保持部の内面は、前記筒軸
と同軸で且つ該筒軸方向一端に近付くにつれて徐々に径
が減少したテーパー状をなし、該内面で前記種結晶が保
持されることを特徴とする種結晶ホルダーが得られる。According to the present invention, in a seed crystal holder for mounting a seed crystal on a pulling shaft,
A cylindrical body made of high-purity alumina ceramics having a purity of at least 99.9% or more, the cylindrical body having a seed crystal holding portion for holding the seed crystal at one end portion in the cylinder axis direction, It has a mounting part attached to the pulling shaft at the other end in the cylinder axis direction, and the inner surface of the seed crystal holding part is coaxial with the cylinder axis and gradually decreases in diameter as it approaches one end in the cylinder axis direction. A seed crystal holder is obtained which is tapered and holds the seed crystal on the inner surface thereof.
【０００５】[0005]
【作用】ＹＡＰ及びＹＡＧ単結晶は、酸化イットリウム
（Ｙ2 Ｏ3 ）とアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）原料をイリジウ
ム（Ｉｒ）坩堝に溶かし込み、育成される。融液原料に
Ｃａ，Ｐｔ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｓｉ，等の不純物が混入する
と５００ｎｍより短い波長領域での光吸収が増加して光
学的品質を低下させることが良く知られている。従っ
て、融液原料に落下しても不純物として作用することの
ない種結晶ホルダー材料として、安価で耐久性のあるア
ルミナが適している。アルミナと種結晶が接する部分に
Ｉｒ製等のスリーブを設けることにより、ＹＡＰ或いは
ＹＡＧ単結晶とアルミナセラミックスが１７００℃以上
の温度で反応するのを防止できる。また、筒軸方向（引
き上げ方向）にスリットを入れることにより、アルミナ
セラミックス丸棒の径方向温度勾配によって外周部より
も内周部での熱膨張量が大きいために生じる割れを防止
できる。保持部の内側面、及び取付部の外側面をテーパ
ー状とすることにより、接触面積が増加し耐荷重が向上
する。また、種結晶を回転しながら引き上げている最中
に突発的な事故によりメルトが固化した場合、種結晶を
ワイヤー等で固定する方式では種結晶ホルダーが破損す
る恐れがあるが、本発明の場合、テーパー状に形成され
た保持部の内側面で種結晶を保持するので、これを防止
することができる。FUNCTION YAP and YAG single crystals are grown by dissolving yttrium oxide (Y 2 O 3 ) and alumina (Al 2 O 3 ) raw materials in an iridium (Ir) crucible. It is well known that when impurities such as Ca, Pt, Fe, Ni, Si, etc. are mixed in the melt raw material, light absorption in a wavelength region shorter than 500 nm increases and optical quality deteriorates. Therefore, inexpensive and durable alumina is suitable as a seed crystal holder material that does not act as an impurity even if it falls into the melt raw material. By providing a sleeve made of Ir or the like at a portion where the alumina and the seed crystal are in contact with each other, it is possible to prevent the YAP or YAG single crystal and the alumina ceramic from reacting at a temperature of 1700 ° C. or higher. In addition, by forming a slit in the cylinder axis direction (pulling direction), it is possible to prevent cracks that occur due to a greater amount of thermal expansion in the inner peripheral portion than in the outer peripheral portion due to the radial temperature gradient of the alumina ceramic round bar. By making the inner surface of the holding portion and the outer surface of the mounting portion tapered, the contact area is increased and the load resistance is improved. Further, if the melt solidifies due to a sudden accident while pulling while rotating the seed crystal, the seed crystal holder may be damaged in the method of fixing the seed crystal with a wire, in the case of the present invention. Since the seed crystal is held on the inner side surface of the tapered holding portion, this can be prevented.
【０００６】[0006]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【０００７】図１は本発明の一実施例に係る種結晶ホル
ダーの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a seed crystal holder according to an embodiment of the present invention.
【０００８】図１を参照して、種結晶ホルダー１は、純
度が９９．９％の高純度アルミナセラミックからなる筒
状体である。このアルミナセラミックの純度は、９９．
９％以上が望ましい。この筒状体は、円筒状の直胴部１
０と、筒状体の筒軸方向一端部（下端部）に形成された
種結晶保持部１１と、筒状体の筒軸方向他端部（上端）
に形成された取付部１２とからなる。種結晶保持部１１
は、種結晶２（図２参照）を保持する部分である。取付
部１２は、引上げ軸５８（図３参照）に取り付けられる
部分である。Referring to FIG. 1, seed crystal holder 1 is a cylindrical body made of high-purity alumina ceramic having a purity of 99.9%. The purity of this alumina ceramic is 99.
9% or more is desirable. This cylindrical body is a cylindrical body 1
0, the seed crystal holding portion 11 formed at one end (lower end) in the cylinder axis direction of the cylindrical body, and the other end (upper end) in the cylinder axis direction of the cylindrical body.
And a mounting portion 12 formed on the. Seed crystal holding unit 11
Is a part that holds the seed crystal 2 (see FIG. 2). The attachment portion 12 is a portion attached to the pull-up shaft 58 (see FIG. 3).
【０００９】直胴部１０の側面には、筒状体の筒軸に沿
ってのびたスリット１０ａが形成されている。種結晶保
持部１１の内面は、テーパー面１１ａと成っている。こ
のテーパー面１１ａは、筒状体の筒軸と同軸に形成さ
れ、この筒軸方向一端（下端）に近付くにつれて、径が
減少する、即ち、窄まるように成っている。一方、取付
部１２の外面も、テーパー面１２ａと成っている。この
テーパー面１２ａは、筒状体の筒軸と同軸に形成され、
この筒軸方向他端（上端）に近付くにつれて、径が増大
する、即ち、末広がりに成っている。On the side surface of the straight body portion 10, a slit 10a extending along the cylinder axis of the cylindrical body is formed. The inner surface of the seed crystal holding portion 11 is a tapered surface 11a. The tapered surface 11a is formed coaxially with the cylinder axis of the cylindrical body, and its diameter decreases, that is, narrows, as it approaches one end (lower end) in the cylinder axis direction. On the other hand, the outer surface of the mounting portion 12 is also a tapered surface 12a. The tapered surface 12a is formed coaxially with the cylinder axis of the cylindrical body,
The diameter increases, that is, the diameter becomes wider toward the other end (upper end) in the cylinder axis direction.
【００１０】種結晶ホルダー１の直胴部１０の内径は６
ｍｍ、外径は１０ｍｍであり、種結晶保持部１１のテー
パー面１１ａ、及び取付部１２のテーパー面１２ａのテ
ーパー角度は、５°と成っている。また、種結晶ホルダ
ー１の全長は、４００ｍｍと成っている。The inner diameter of the straight body portion 10 of the seed crystal holder 1 is 6
mm, the outer diameter is 10 mm, and the taper angle of the taper surface 11a of the seed crystal holding portion 11 and the taper surface 12a of the mounting portion 12 is 5 °. The total length of the seed crystal holder 1 is 400 mm.
【００１１】図２は図１に示す種結晶ホルダーに保持さ
れる種結晶の正面図である。FIG. 2 is a front view of the seed crystal held in the seed crystal holder shown in FIG.
【００１２】図２をも参照して、種結晶ホルダー１に保
持される種結晶（シード）２は、Ｎｄ：ＹＡＧ単結晶か
らなる。この種結晶２は、直胴部２０と、この直胴部２
０と同軸なテーパー部２１とから成る。直胴部２０の外
径は４ｍｍで、テーパー部２１の最大径は６ｍｍで、種
結晶２の全長は１５０ｍｍと成っている。この種結晶２
を種結晶ホルダー１の上端より落とし込んで種結晶保持
部１１に保持させるように成っている。種結晶ホルダー
１のテーパー面１１ａと種結晶２のテーパー部２１との
間には、厚さが０．５ｍｍの略円錐状のＩｒ製スリーブ
３が介在するように成っている。スリーブ３の材質とし
ては、Ｉｒの他、Ｐｔ或いはＲｈでも良い。Referring also to FIG. 2, the seed crystal (seed) 2 held by the seed crystal holder 1 is made of Nd: YAG single crystal. The seed crystal 2 includes a straight body portion 20 and the straight body portion 2
It is composed of a taper portion 21 coaxial with 0. The outer diameter of the straight body portion 20 is 4 mm, the maximum diameter of the tapered portion 21 is 6 mm, and the total length of the seed crystal 2 is 150 mm. This seed crystal 2
Is dropped from the upper end of the seed crystal holder 1 and held by the seed crystal holding portion 11. A substantially conical Ir sleeve 3 having a thickness of 0.5 mm is interposed between the tapered surface 11 a of the seed crystal holder 1 and the tapered portion 21 of the seed crystal 2. The material of the sleeve 3 may be Pt or Rh in addition to Ir.
【００１３】図３は図１に示す種結晶ホルダーが用いら
れているＹＡＧ単結晶を育成するための単結晶育成炉の
断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a single crystal growth furnace for growing a YAG single crystal using the seed crystal holder shown in FIG.
【００１４】図３を参照して、イリジウムルツボ（以
下、Ｉｒルツボという）５０の中にはイットリウム・ア
ルミニウムの各酸化物（Ｙ2 Ｏ3 ・Ａｌ2 Ｏ3 ）が充填
されており、Ｉｒルツボ５０を取り囲んで巻回された高
周波誘導加熱コイル５１によりＩｒルツボ５０を加熱
し、ほぼ２０００℃の温度で溶融している。溶融原料５
２の上面液面５２ａには、育成中の単結晶５３が種結晶
２を介して種結晶ホルダー１に支持され、回転されなが
ら上方へ引上げられ結晶をつくる。Ｉｒルツボ５０とル
ツボ保温材５４の間にはジルコニア（ＺｒＯ2 ）粉末５
５が充填され、Ｉｒルツボ５０の上面は保温筒５６，５
７により２重に覆われている。本実施例に係る結晶材料
において、イットリウム・アルミニウム酸化物単結晶の
結晶育成時の溶融液面上の温度勾配は、長さが１０ｍｍ
当り３０℃から４０℃の温度勾配となるような炉の構造
と高周波誘導加熱コイル５１の配置が工夫されている。Referring to FIG. 3, an iridium crucible (hereinafter, referred to as Ir crucible) 50 is filled with each oxide of yttrium / aluminum (Y 2 O 3 Al 2 O 3 ). The Ir crucible 50 is heated by a high-frequency induction heating coil 51 wound around 50 and melted at a temperature of approximately 2000 ° C. Molten raw material 5
On the upper surface liquid surface 52a of No. 2, the growing single crystal 53 is supported by the seed crystal holder 1 via the seed crystal 2 and pulled upward while being rotated to form a crystal. Zirconia (ZrO 2 ) powder 5 is placed between the Ir crucible 50 and the heat insulating material 54.
5 is filled, and the upper surface of the Ir crucible 50 is provided with heat insulation tubes 56, 5
It is doubly covered by 7. In the crystal material according to this example, the temperature gradient on the melt surface during the crystal growth of the yttrium-aluminum oxide single crystal was 10 mm in length.
The structure of the furnace and the arrangement of the high-frequency induction heating coil 51 are devised so that the temperature gradient of 30 ° C. to 40 ° C. is obtained.
【００１５】種結晶ホルダー１と引上げ軸５８の固定
は、種結晶ホルダー１の取付部１２と嵌合するように内
側が加工されたステンレス製の雌ネジによって行われ
る。このような種結晶ホルダー１を１５００℃の環境下
で使用したところ６０Ｋｇの荷重に耐えられることが確
認された。The seed crystal holder 1 and the pull-up shaft 58 are fixed by a female screw made of stainless steel whose inside is machined so as to fit with the mounting portion 12 of the seed crystal holder 1. When such seed crystal holder 1 was used in an environment of 1500 ° C., it was confirmed that it could withstand a load of 60 kg.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、高温環
境下で、引上げた単結晶重量に十分に耐えることがで
き、しかも落下してホルダー材料が融液原料に溶け込ん
だとしても結晶の品質に影響を及ぼさない種結晶ホルダ
ーを提供することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to sufficiently withstand the weight of a pulled single crystal in a high temperature environment, and even if the holder material is dropped and melted into the melt raw material, the crystal A seed crystal holder that does not affect the quality can be provided.
【図１】図１は本発明の一実施例に係る種結晶ホルダー
の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a seed crystal holder according to an embodiment of the present invention.
【図２】図２は図１に示す種結晶ホルダーに保持される
種結晶の正面図である。FIG. 2 is a front view of a seed crystal held by the seed crystal holder shown in FIG.
【図３】図３は図１に示す種結晶ホルダーが用いられて
いるＹＡＧ単結晶を育成するための単結晶育成炉の断面
図である。FIG. 3 is a sectional view of a single crystal growth furnace for growing a YAG single crystal using the seed crystal holder shown in FIG.
１ 種結晶ホルダー ２ 種結晶 ３ スリーブ １０ 直胴部 １０ａ スリット １１ 種結晶保持部 １１ａ テーパー面 １２ 取付部 １２ａ テーパー面 ５３ 単結晶 ５８ 引上げ軸 1 seed crystal holder 2 seed crystal 3 sleeve 10 straight body part 10a slit 11 seed crystal holding part 11a taper surface 12 mounting part 12a taper surface 53 single crystal 58 pulling shaft
Claims (4)
晶ホルダーにおいて、純度が少くとも９９．９％以上の
高純度アルミナセラミックスからなる筒状体であり、該
筒状体は、その筒軸方向一端部に前記種結晶を保持する
ための種結晶保持部と、前記筒軸方向他端部に前記引上
げ軸に取付けられる取付部とを有し、前記種結晶保持部
の内面は、前記筒軸と同軸で且つ該筒軸方向一端に近付
くにつれて徐々に径が減少したテーパー状をなし、該内
面で前記種結晶が保持されることを特徴とする種結晶ホ
ルダー。1. A seed crystal holder for mounting a seed crystal on a pulling shaft, which is a cylindrical body made of high-purity alumina ceramics having a purity of at least 99.9% or more, and the cylindrical body has a cylindrical shaft. A seed crystal holding part for holding the seed crystal at one end in the direction, and an attachment part attached to the pulling shaft at the other end in the cylinder axis direction, and the inner surface of the seed crystal holding part is the cylinder. A seed crystal holder, which is coaxial with the shaft and has a tapered shape in which the diameter gradually decreases toward one end in the cylinder axis direction, and the seed crystal is held on the inner surface.
つ該筒軸方向他端に近付くにつれて徐々に径が増大した
テーパー状をなしている請求項１記載の種結晶ホルダ
ー。2. The seed crystal holder according to claim 1, wherein an outer surface of the attachment portion is coaxial with the cylinder axis and has a taper shape in which a diameter thereof gradually increases toward the other end in the cylinder axis direction.
又はＲｈ製のスリーブを付加した請求項１又は請求項２
記載の種結晶ホルダー。3. Ir, Pt is formed on the inner surface of the seed crystal holding portion.
Alternatively, a sleeve made of Rh is added.
Seed crystal holder described.
リットを有する請求項１乃至請求項３記載の種結晶ホル
ダー。4. The seed crystal holder according to claim 1, wherein the tubular body has a slit extending along the tubular axis thereof.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27137292A JPH06116085A (en) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | Seed crystal holder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27137292A JPH06116085A (en) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | Seed crystal holder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06116085A true JPH06116085A (en) | 1994-04-26 |
Family
ID=17499157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27137292A Withdrawn JPH06116085A (en) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | Seed crystal holder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06116085A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6106611A (en) * | 1998-10-06 | 2000-08-22 | Seh-America, Inc. | Insulating and warming shield for a seed crystal and seed chuck and method for using the device |
-
1992
- 1992-10-09 JP JP27137292A patent/JPH06116085A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6106611A (en) * | 1998-10-06 | 2000-08-22 | Seh-America, Inc. | Insulating and warming shield for a seed crystal and seed chuck and method for using the device |
| US6183556B1 (en) | 1998-10-06 | 2001-02-06 | Seh-America, Inc. | Insulating and warming shield for a seed crystal and seed chuck |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000104 |