JPH06256096A - Production of cdmnhgte single crystal - Google Patents

Production of cdmnhgte single crystal

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JPH06256096A
JPH06256096A JP3963093A JP3963093A JPH06256096A JP H06256096 A JPH06256096 A JP H06256096A JP 3963093 A JP3963093 A JP 3963093A JP 3963093 A JP3963093 A JP 3963093A JP H06256096 A JPH06256096 A JP H06256096A
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JP
Japan
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single crystal
cdmnhgte
producing
crystal
crucible
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3963093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Onodera
晃一 小野寺
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06256096A publication Critical patent/JPH06256096A/en
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  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a CdMnHgTe single crystal which is a light isolator material capable of carrying out LD modulation used in 0.98-1.02mum wavelength band-exciting light amplifier. CONSTITUTION:In a method for producing a CdMnHgTe single crystal, the CdMnHgTe single crystal is produced using a CdMnTe sintered body and a HgTe sintered body instead of simple substances of Cd, Mn, Hg and Te as starting raw materials. Since the vapor pressure in Hg simple substance is not applied, a crucible for growing the crystal can be prevented from cracking. Further, segregation of Hg is suppressed to provide the objective single crystal having uniform composition.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光アイソレータ材料の
製造方法に関し、特に、0.98μm帯〜1.02μm
帯励起光増幅器に必要不可欠な光アイソレータ材料であ
るCdMnHgTe単結晶の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical isolator material, and particularly to a 0.98 .mu.m band to 1.02 .mu.m.
The present invention relates to a method for manufacturing a CdMnHgTe single crystal which is an optical isolator material essential for a band pump optical amplifier.

【0002】[0002]

【従来の技術】エルビウム(Er)を添加した光ファイ
バーを用いた1.5μm帯進行波型の光増幅器は、高効
率で偏波依存性が無く伝送系との整合性に優れている。
従って、その実用化のために、0.98μm及び1.4
8μm帯レ−ザダイオ−ド(LD)を用いた励起が盛ん
に研究されている。この中で、各波長帯域における信号
光利得及び雑音特性が実験的に検討され、0.98μm
帯励起は1.48μm帯励起に比べより高効率・低雑音
特性を有することが確認されている。しかしながら、光
増幅器に使用される光デバイス(光アイソレータ等)
が、1.48μm帯においては実用化されているが、
0.98μm帯においては、未だ実用化されていないた
め、0.98μm帯の開発は遅れているのが現状であ
る。
2. Description of the Related Art A 1.5 μm band traveling wave type optical amplifier using an optical fiber doped with erbium (Er) is highly efficient, has no polarization dependence, and is excellent in compatibility with a transmission system.
Therefore, for its practical use, 0.98 μm and 1.4
Excitation using an 8 μm band laser diode (LD) has been actively studied. Among them, the signal light gain and noise characteristics in each wavelength band were experimentally studied, and 0.98 μm
It has been confirmed that the band excitation has higher efficiency and lower noise characteristics than the 1.48 μm band excitation. However, optical devices used for optical amplifiers (optical isolators, etc.)
However, although it has been put to practical use in the 1.48 μm band,
Since the 0.98 μm band has not been put to practical use yet, the development of the 0.98 μm band is currently delayed.

【0003】一方、プラセオジム(Pr)を添加した光
ファイバーは、波長1.02μmの光を通すと1.3μ
mの光を増幅する機能を有するので、1.3μm帯光通
信の光アンプ用光源としての利用が期待されている。
On the other hand, an optical fiber to which praseodymium (Pr) is added is 1.3 μm when light with a wavelength of 1.02 μm is transmitted.
Since it has a function of amplifying m light, it is expected to be used as a light source for an optical amplifier in 1.3 μm band optical communication.

【0004】また、1992年には1.02μm帯レー
ザも開発され、更に、1.3μm帯用光増幅器の進展も
期待されている。
Further, a 1.02 μm band laser was developed in 1992, and further development of an optical amplifier for the 1.3 μm band is expected.

【0005】現在、0.98〜1.02μm帯用の光ア
イソレータとしては、テルビウム・ガリウム・ガーネッ
ト(TGG)単結晶を採用したものが実用化されてい
る。
At present, a terbium gallium garnet (TGG) single crystal is used as an optical isolator for the 0.98 to 1.02 μm band.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たテルビウム・ガリウム・ガーネット(TGG)単結晶
を採用したものは、レ−ザダイオ−ド(LD)に比べて
あまりに大きいので、将来的にも使用できるものとは言
えない。また、バルクのイットリウム・鉄・ガーネット
(YIG)およびBi置換ガーネットは、0.98〜
1.02μm帯において吸収が大きいため、透過損失が
3〜5dBにもなり、実用的とは言えない。
However, the terbium-gallium-garnet (TGG) single crystal described above is much larger than the laser diode (LD) and can be used in the future. Not a thing. The bulk yttrium-iron-garnet (YIG) and Bi-substituted garnet are 0.98-
Since the absorption is large in the 1.02 μm band, the transmission loss becomes 3 to 5 dB, which is not practical.

【0007】一方、本発明者等は、ZnS型結晶構造を
もつCdTeにおけるCdの一部をMnに置換したCd
1-x Mnx Teを開発したが、このCd1-x Mnx Te
は、大きなベルデ定数を持つ材料であり、可視光波長
0.85〜0.63μmに対する光アイソレータ材料と
しての実用性能が確認されている。{小野寺、及川:第
15回日本応用磁気学会学術講演概要集30aB−7、
(1991)}しかしながら、このCd1-x Mnx Te
も、0.98〜1.02μm帯においてはベルデ定数が
余りに小さすぎ、これらの帯域における本格的な実用化
は困難であった。
On the other hand, the inventors of the present invention have found that Cd in CdTe having a ZnS type crystal structure is partially replaced with Mn.
1-x Mn x Te was developed, but this Cd 1-x Mn x Te
Is a material having a large Verdet constant, and its practical performance as an optical isolator material for visible light wavelengths of 0.85 to 0.63 μm has been confirmed. {Onodera, Oikawa: Proceedings of the 15th Annual Meeting of the Japan Society for Applied Magnetics 30aB-7,
(1991)} However, this Cd 1-x Mn x Te
However, in the 0.98 to 1.02 μm band, the Verdet constant is too small, and full-scale practical application in these bands was difficult.

【0008】以上のように、0.98μm〜1.02μ
m帯用の光アイソレータとして実用的に充分優れた磁気
光学材料は、現時点では存在しない。
As described above, 0.98 μm to 1.02 μ
At present, there is no magneto-optical material that is practically excellent as an optical isolator for the m band.

【0009】このため、0.98μm帯励起・1.02
μm帯励起光増幅器に用いられるLDモジュール化が可
能な光アイソレータも現時点では存在せず、これが、上
述した0.98μm帯〜1.02μm帯励起光増幅器の
実用化開発の遅れている要因のひとつであった。
Therefore, 0.98 μm band excitation / 1.02
At present, there is no optical isolator that can be used as an LD module for a μm-band pumping optical amplifier, and this is one of the factors behind the delay in the practical development of the 0.98 μm-1.02 μm band pumping optical amplifier described above. Met.

【0010】本発明の目的は、波長0.98〜1.02
μm帯励起光増幅器に用いられるLDモジュール化が可
能な光アイソレータ材料の製造方法を提供することであ
る。本発明によるCdMnHgTe単結晶の製造方法に
より、消光比:>35dB、光透過損失:0.5dBと
いう実用上の特性を有する高品質の光アイソレータ材料
を提供することが可能になる。
An object of the present invention is to have a wavelength of 0.98 to 1.02.
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical isolator material that can be used as an LD module for a μm band pumping optical amplifier. The method for producing a CdMnHgTe single crystal according to the present invention makes it possible to provide a high-quality optical isolator material having practical characteristics of extinction ratio:> 35 dB and light transmission loss: 0.5 dB.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上述したように、ZnS
型結晶構造をもつCdTeのCdの一部をMnに置換し
たCd1-x Mnx Teは、一般的には大きなベルデ定数
を持つ材料で、可視光波長0.85〜0.63μmに対
する光アイソレータ材料として実用性能が確認されてい
るが、0.98〜1.02μm帯においてはベルデ定数
が小さいため実用性能が得られなかった。これは、ベル
デ定数が光の吸収端近傍で大きくなる特徴があるためで
ある。そこで、この材料を用いて実用性能を得るために
は、材料のバンドギャップエネルギーを調整することと
ベルデ定数の絶対値を大きくなるようにMn組成を選択
する方向で検討すればよい。バンドギャップエネルギー
を0.98〜1.02μm帯にシフトさせるためには、
Cdの一部をHgで置換すればよい。ベルデ定数の絶対
値を大きくするためには、より高濃度のMnを置換すれ
ばよい。最終的には、バルクの結晶性が大きく影響を与
える。そこで、結晶性との兼ね合いで最適な結晶組成が
決定される。
As described above, ZnS
Cd 1-x Mn x Te, which is obtained by substituting a part of Cd of CdTe having a type crystal structure with Mn, is generally a material having a large Verdet constant, and is an optical isolator for visible light wavelength of 0.85 to 0.63 μm. Practical performance has been confirmed as a material, but practical performance was not obtained in the 0.98 to 1.02 μm band due to the small Verdet constant. This is because the Verdet constant is large near the absorption edge of light. Therefore, in order to obtain practical performance using this material, consideration should be given to adjusting the bandgap energy of the material and selecting the Mn composition so as to increase the absolute value of the Verdet constant. To shift the band gap energy to the 0.98 to 1.02 μm band,
Part of Cd may be replaced with Hg. In order to increase the absolute value of the Verdet constant, Mn with a higher concentration may be replaced. Ultimately, bulk crystallinity has a large effect. Therefore, the optimum crystal composition is determined in consideration of the crystallinity.

【0012】しかしながら、CdMnHgTeの単結晶
は、成分の蒸気圧が高いこと、Hgの偏析があまりに大
きい等の問題があるために、実用特性を満足する良質の
結晶を得るのが難しい問題があった。
However, the CdMnHgTe single crystal has problems that the vapor pressure of the components is high and the segregation of Hg is too large. Therefore, it is difficult to obtain a good quality crystal satisfying the practical characteristics. .

【0013】そこで、本発明に係るCdMnHgTe単
結晶の製造方法によれば、HgTe焼結体およびCdM
nTe焼結体を出発原料として溶融後、急冷することに
よりCdMnHgTe多結晶体を得る。得られた多結晶
体は、均一な組成の原料棒となる。次に、上記原料棒は
石英るつぼ内で先端部だけ輪切りをおこない、チャージ
用原料とし、育成用るつぼに装填する。育成用るつぼ
は、先端部に種結晶と初原料としてのCdMnHgTe
多結晶体を少量装填し、均一な組成の原料棒を上方にお
き加圧可能な加熱装置において、均一な組成の原料棒を
溶かしながら結晶を作製することにより、Hgの偏析を
最小限に抑制する。その結果として、0.98μm帯・
1.02μm帯励起光増幅器に必要不可欠な実用特性を
満足する光アイソレータ材料の製造方法が得られる。
Therefore, according to the method for producing a CdMnHgTe single crystal according to the present invention, a HgTe sintered body and a CdM are produced.
A CdMnHgTe polycrystal is obtained by melting the nTe sintered body as a starting material and then rapidly cooling it. The obtained polycrystalline body becomes a raw material bar having a uniform composition. Next, the raw material rod is sliced into a quartz crucible only at its tip to be used as a charging raw material and loaded into the growing crucible. The growing crucible has a seed crystal at the tip and CdMnHgTe as the first raw material.
Minimize Hg segregation by loading a small amount of polycrystalline material and placing a raw material rod of uniform composition on top to pressurize it in a heating device to melt the raw material rod of uniform composition while producing crystals. To do. As a result, 0.98 μm band
A method of manufacturing an optical isolator material satisfying the practical characteristics essential for a 1.02 μm pump optical amplifier can be obtained.

【0014】[0014]

【作用】即ち、上述した可視光波長0.85〜0.63
μm帯に対する光アイソレータ材料として実用性能が確
認されているZnS型結晶構造をもつCdTeのCdの
一部をMnに置換したCd1-x Mnx Teのベルデ定数
が光の吸収端近傍で大きくなる特徴を利用し、Cdの一
部をHgで置換することによりバンドギャップエネルギ
ーを0.9μm帯にシフトさせることを実現する。ま
た、ベルデ定数の絶対値を大きくするために、より高濃
度のMnを置換する。最終的には、バルクの結晶性が大
きく影響を与えるので、結晶性との兼ね合いで結晶組成
が決定される。
Operation: That is, the above-mentioned visible light wavelength of 0.85 to 0.63
The practical performance has been confirmed as an optical isolator material for the μm band. The Verdet constant of Cd 1-x Mn x Te in which a part of Cd of CdTe having a ZnS type crystal structure is replaced with Mn becomes large near the light absorption edge. By utilizing the characteristics, it is possible to shift the bandgap energy to the 0.9 μm band by replacing a part of Cd with Hg. Further, in order to increase the absolute value of the Verdet constant, Mn with a higher concentration is replaced. Ultimately, the crystallinity of the bulk has a great influence, and the crystal composition is determined in consideration of the crystallinity.

【0015】上述したCdMnHgTe単結晶は成分の
蒸気圧が高く、Hgの偏析も大きい等の問題について
は、HgTe焼結体およびCdMnTe焼結体を出発原
料にすることにより蒸気圧が高くなる要因を抑制し、均
一な組成の多結晶体を合成する。その後、多結晶体は石
英るつぼに入った状態で先端部のみ切断し、育成用るつ
ぼの上部に置かれる。育成用るつぼの下部は、多結晶体
を収容した石英るつぼが落下しないように径を小さくす
る。多結晶体を収容した石英るつぼの状態でチャージ用
原料とする理由は、多結晶体を割れない状態で保持する
のが難しいためである。均一な多結晶体を連続的にチャ
ージすることにより、均一な組成を有する結晶が得られ
る。
Regarding the problems such as the above-mentioned CdMnHgTe single crystal having a high vapor pressure of components and a large segregation of Hg, there is a factor that the vapor pressure becomes high by using the HgTe sintered body and the CdMnTe sintered body as starting materials. Suppress and synthesize polycrystals of uniform composition. Thereafter, the polycrystalline body is cut in the quartz crucible only at its tip and placed on the upper part of the growing crucible. The diameter of the lower part of the growing crucible is made small so that the quartz crucible containing the polycrystal does not fall. The reason why the raw material for charging is used in the state of the quartz crucible containing the polycrystal is that it is difficult to hold the polycrystal in a state without cracking. By continuously charging a uniform polycrystal, crystals having a uniform composition can be obtained.

【0016】その結果として、消光比:>35dB、光
透過損失:0.5dBの実用特性を有するCdMnHg
Te単結晶の製造方法が得られる。
As a result, CdMnHg having practical characteristics of extinction ratio:> 35 dB and light transmission loss: 0.5 dB.
A method for manufacturing a Te single crystal is obtained.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の一実施例に係るCdMnHg
Te単結晶の製造方法につき図面を参照して詳細に説明
する。
EXAMPLES Hereinafter, CdMnHg according to one example of the present invention
A method for manufacturing a Te single crystal will be described in detail with reference to the drawings.

【0018】まず、本発明の理解をより一層容易にする
ため、比較例として従来の製造方法について図3および
図4を用いて説明し、次に本実施例の製造方法について
図1および図2を用いて説明することとする。
First, in order to make the understanding of the present invention easier, a conventional manufacturing method will be described as a comparative example with reference to FIGS. 3 and 4, and then a manufacturing method of this embodiment will be described with reference to FIGS. Will be explained.

【0019】従来の製造方法では、図3および図4
(a)に示すように、まず原料5(Cd,Mn,Hg,
Te)を所定の組成比Cd0.8Mn0.1Hg0.1
Teになるよう秤量して石英るつぼ2(20φ×120
Lmm)に30g配合し、真空封入していた。尚、図4
(a)において、5aはTe、5bはMn、5cはH
g、5dはCdを示す。
In the conventional manufacturing method, as shown in FIGS.
As shown in (a), first, the raw material 5 (Cd, Mn, Hg,
Te) with a predetermined composition ratio Cd0.8Mn0.1Hg0.1
Weigh it so that it becomes Te, and the quartz crucible 2 (20φ × 120
Lmm) was blended in an amount of 30 g and was vacuum sealed. Incidentally, FIG.
In (a), 5a is Te, 5b is Mn, and 5c is H.
g and 5d represent Cd.

【0020】続いてこの石英るつぼ2を、図4(b)に
示すように、加圧可能なブリッジマン炉6に入れ、電気
炉1を用いて原料5を加熱溶融させた。
Subsequently, the quartz crucible 2 was placed in a pressurizable Bridgman furnace 6 as shown in FIG. 4 (b), and the raw material 5 was heated and melted using the electric furnace 1.

【0021】更に、原料5が溶融したメルトを約5時間
保持した後、図3および図4(b)に示すように、石英
るつぼ2内のメルトを4mm/hの速度で単結晶化さ
せ、単結晶4を得ていた。尚、このとき電気炉1内の温
度は、図4(c)に示すように、上下から中央に向かう
につれ高くなっており、昇降装置3を用いて石英るつぼ
2を電気炉1内において一定速度で下降させることによ
り、石英るつぼ2内の原料5のメルトを下方から凝固さ
せて単結晶4を作製するようにしている。
Further, after holding the melt of the raw material 5 for about 5 hours, the melt in the quartz crucible 2 is single-crystallized at a speed of 4 mm / h, as shown in FIGS. 3 and 4 (b). Single crystal 4 was obtained. At this time, as shown in FIG. 4C, the temperature inside the electric furnace 1 becomes higher from the top to the center, and the elevating device 3 is used to move the quartz crucible 2 in the electric furnace 1 at a constant speed. The melt of the raw material 5 in the quartz crucible 2 is solidified from below by manufacturing the single crystal 4 by lowering the melt.

【0022】しかしながら、ほとんどの場合に、化合物
構成成分の蒸気圧の高いHgの存在に起因して石英るつ
ぼ2の割れが起こり、結晶育成が不可能になった。これ
は、化合物構成成分の蒸気圧が高いことにより、溶解不
充分の場合に石英るつぼ2が割れてしまうからである。
However, in most cases, the quartz crucible 2 was cracked due to the presence of Hg having a high vapor pressure of the compound constituents, which made crystal growth impossible. This is because the quartz crucible 2 is cracked when the dissolution is insufficient due to the high vapor pressure of the compound constituents.

【0023】また、石英るつぼ2が割れずに結晶育成が
できたとしても、育成された単結晶4は、化合物構成成
分である水銀(Hg)の偏析が大きすぎて、均一な組成
を有する良質な結晶は得られなかった。
Even if the quartz crucible 2 can be grown without cracking, the grown single crystal 4 has a uniform composition because the segregation of mercury (Hg) as a compound constituent is too large. No crystals were obtained.

【0024】これに対して、本実施例の製造方法では、
結晶育成前に、Cd0.8Mn0.2Teの多結晶体お
よびHgTeの多結晶体をそれぞれ合成し、これら焼結
体を出発原料として用いる。これらの焼結体は、HgT
eおよびCdMnTeを真空装置において真空度<1×
10-6Torrのもとでそれぞれの石英るつぼに装填
し、加熱ガス出し後真空封止した後、前記各石英るつぼ
を加熱して各るつぼ内のHgTeやCdMnTeを溶解
した後、急冷して作製する。
On the other hand, in the manufacturing method of this embodiment,
Before growing the crystal, a polycrystal of Cd0.8Mn0.2Te and a polycrystal of HgTe are respectively synthesized, and these sintered bodies are used as starting materials. These sintered bodies are HgT
e and CdMnTe in a vacuum system with a vacuum degree <1 ×
Each quartz crucible was loaded under 10 −6 Torr, heated gas was discharged, and vacuum sealing was performed. Then, each quartz crucible was heated to dissolve HgTe and CdMnTe in each crucible, and then rapidly cooled to prepare. To do.

【0025】即ち、本実施例の製造方法では、図1に示
すように、まず、CdMnTeとHgTeとを別個に秤
量する。次に、秤量したCdMnTeとHgTeとをそ
れぞれCdMnTe多結晶体合成用るつぼ及びHgTe
多結晶体合成用るつぼに真空封入する。続いて、これら
CdMnTe多結晶体合成用るつぼ及びHgTe多結晶
体合成用るつぼを、図4(b)と同様の加圧可能なブリ
ッジマン炉に入れ、電気炉を用いて加熱溶融させ、溶融
したメルトをそのまま溶融温度で所定の時間保持した
後、急冷する。
That is, in the manufacturing method of this embodiment, as shown in FIG. 1, first, CdMnTe and HgTe are separately weighed. Next, the weighed CdMnTe and HgTe are respectively used to synthesize a CdMnTe polycrystal crucible and HgTe.
It is vacuum sealed in a crucible for synthesizing polycrystals. Then, the crucible for synthesizing the CdMnTe polycrystal and the crucible for synthesizing the HgTe polycrystal were put in a Bridgman furnace capable of pressurization similar to that in FIG. The melt is held at the melt temperature as it is for a predetermined time and then rapidly cooled.

【0026】このようにして、CdMnTeの焼結体と
HgTeの焼結体とを得、使用波長に対応する所定の組
成比Cd0.8Mn0.1Hg0.1Teになるように
秤量して出発原料を配合する。
In this way, a sintered body of CdMnTe and a sintered body of HgTe were obtained, weighed so as to have a predetermined composition ratio Cd0.8Mn0.1Hg0.1Te corresponding to the wavelength used, and the starting materials were blended. To do.

【0027】更に、本実施例の製造方法では、以上のよ
うにして作製した出発原料を、図2(a)に示すよう
に、CdMnHgTe多結晶体合成用石英るつぼ7(2
0φ×120Lmm)に真空装置において真空度<1×
10-6Torrのもとで30g配合して装填し、加熱ガ
ス出し後真空封止した。このCdMnHgTe多結晶体
合成用石英るつぼ7を加圧可能なブリッジマン炉6{図
4(b)参照}に入れ、加熱溶融後、急冷してチャージ
用結晶原料8Aを合成した。このようにしてできるチャ
ージ用結晶原料8Aは均一な組成のものが得られる。こ
のチャージ用結晶原料8AはCdMnHgTe多結晶体
合成用石英るつぼ7から取り出さず、先端のみ輪切りに
した。
Further, in the manufacturing method of this embodiment, the starting raw material manufactured as described above is used as a quartz crucible 7 (2) for synthesizing CdMnHgTe polycrystals as shown in FIG. 2 (a).
0φ × 120 Lmm) vacuum degree <1 ×
30 g was compounded and loaded under 10 −6 Torr, heated gas was discharged, and vacuum sealed. The quartz crucible 7 for synthesizing the CdMnHgTe polycrystal was placed in a pressurizable Bridgman furnace 6 (see FIG. 4B), heated and melted, and then rapidly cooled to synthesize a crystal raw material 8A for charging. The crystal raw material 8A for charging thus obtained has a uniform composition. This charge crystal raw material 8A was not taken out from the CdMnHgTe polycrystal synthesizing quartz crucible 7, and the tip thereof was sliced.

【0028】一方、本実施例の製造方法に用いる結晶育
成用石英るつぼ2´は、図2(a)、(b)に示すよう
に、その上側には原料供給部2´Aを有し、その下側に
は結晶育成部2´Bを有している。原料供給部2´Aに
は、図2(a)に示すように、石英るつぼ7を収納し
た。尚、原料供給部2´Aは25φ×80Lmmに形成
し、結晶育成部2´Bは20φ×100Lmmに形成し
た。即ち、原料供給部2´Aは石英るつぼ7を収納でき
るように石英るつぼ7の径よりもやや大きめの径とし
た。尚、結晶育成部2´Bには、CdMnHgTe多結
晶体から成る初原料8Bと種結晶8Cを少量装填した。
On the other hand, the crystal-growing quartz crucible 2'used in the manufacturing method of this embodiment has a raw material supply section 2'A on the upper side thereof, as shown in FIGS. The crystal growth portion 2'B is provided on the lower side thereof. A quartz crucible 7 was housed in the raw material supply part 2'A, as shown in FIG. The raw material supply part 2'A was formed to have a diameter of 25φ x 80 Lmm, and the crystal growth part 2'B was formed to have a diameter of 20φ x 100 Lmm. That is, the raw material supply unit 2'A has a diameter slightly larger than the diameter of the quartz crucible 7 so that the quartz crucible 7 can be stored. The crystal growth part 2'B was loaded with a small amount of a starting material 8B made of a CdMnHgTe polycrystal and a seed crystal 8C.

【0029】この石英るつぼ2´を、図2(b)に示す
ように、均一な組成のチャージ用結晶原料8Aが上方に
位置するように加圧可能なブリッジマン炉6に入れ、加
熱溶融後、約5時間保持した後、石英るつぼ2´内のメ
ルトを4mm/hの速度で単結晶化させ、単結晶4´を
得た。
As shown in FIG. 2 (b), this quartz crucible 2'is put into a Bridgman furnace 6 which can be pressurized so that the crystal raw material 8A for charging having a uniform composition is located above, and after heating and melting. After holding for about 5 hours, the melt in the quartz crucible 2'was single-crystallized at a speed of 4 mm / h to obtain a single crystal 4 '.

【0030】以上のように、本実施例の製造方法におい
て、出発原料としてHgTeを使用するのは、CdMn
HgTe多結晶体合成用の石英るつぼ7や結晶育成用の
石英るつぼ2´にHg単体での蒸気圧がかからないよう
にするためである。化合物構成成分であるHg単体での
蒸気圧は、溶融温度付近では〜300atmに達するの
に対し、HgTeでの蒸気圧は〜100atmだからで
ある。ちなみに、実際の化合物構成成分であるCd0.
8Mn0.1Hg0.1Teの怦量重量(30g)での
Hgのモル分率から計算される蒸気圧は、〜25atm
である。従って、この内圧に対応した分の外圧をかける
ことで石英るつぼ2´にかかる圧力は、見かけ上0とな
る。
As described above, in the manufacturing method of the present embodiment, HgTe is used as the starting material because it is CdMn.
This is to prevent vapor pressure of Hg simple substance from being applied to the quartz crucible 7 for synthesizing the HgTe polycrystal and the quartz crucible 2'for crystal growth. This is because the vapor pressure of Hg simple substance, which is a component of the compound, reaches ˜300 atm near the melting temperature, whereas the vapor pressure of HgTe is ˜100 atm. By the way, Cd0.
The vapor pressure calculated from the molar fraction of Hg at a weight of 8Mn0.1Hg0.1Te (30 g) is -25 atm.
Is. Therefore, the external pressure corresponding to this internal pressure causes the pressure applied to the quartz crucible 2'to be apparently zero.

【0031】また、本実施例の製造方法では、均一な組
成を得るために、変形ゾーンメルトの考えを応用してい
る。この考えは、メルトの深さを一定にしながら、単結
晶化した分に対応した結晶原料を連続的に供給するもの
である。即ち、上述したように、石英るつぼ2´内のメ
ルトを所定の速度で単結晶化させるときに、図2
(a)、(b)に示すように、均一な組成のチャージ用
結晶原料8Aを溶融させ滴下させつつ単結晶4´を成長
させる。従って、均一な組成のCdMnHgTe多結晶
体を連続的にチャージすることにより、Hgの偏析も最
小限に抑制され、均一な組成の単結晶4´が得られる。
Further, in the manufacturing method of this embodiment, the idea of deformation zone melting is applied in order to obtain a uniform composition. The idea is to continuously supply the crystal raw material corresponding to the single crystallized portion while keeping the melt depth constant. That is, as described above, when the melt in the quartz crucible 2'is single-crystallized at a predetermined speed,
As shown in (a) and (b), the single crystal 4'is grown while melting and dropping the charging crystal raw material 8A having a uniform composition. Therefore, by continuously charging the CdMnHgTe polycrystal having a uniform composition, the segregation of Hg is suppressed to the minimum, and the single crystal 4 ′ having a uniform composition can be obtained.

【0032】この場合、供給するための原料ロットが一
定の量チャージできるような工夫が必要である。ここで
は、均一な組成のチャージ用結晶原料8Aをいったん合
成し、その石英るつぼ7からチャージ用結晶原料8Aを
取出さず、先端のみ輪切りに切断した。その理由は、チ
ャージ用結晶原料8Aをいったん取り出してしまうと、
その保持が困難だからであり、育成途中にチャージ用結
晶原料8Aがロットごと融液中に落下してしまって固液
界面付近へ急激な温度変化を与え、結晶化の際に不純物
を取り込んでしまい良質な結晶が得られなくなるからで
ある。
In this case, it is necessary to devise so that the raw material lot to be supplied can be charged with a constant amount. Here, the crystal raw material for charge 8A having a uniform composition was once synthesized, and the crystal raw material for charge 8A was not taken out from the quartz crucible 7, but the tip thereof was cut into slices. The reason is that once the charge crystal raw material 8A is taken out,
This is because it is difficult to maintain the temperature. During the growth, the charge crystal raw material 8A drops into the melt together with the lot, which causes a rapid temperature change near the solid-liquid interface and traps impurities during crystallization. This is because good quality crystals cannot be obtained.

【0033】尚、本実施例の製造方法では、従来のブリ
ッジマン法と異なり、メルト量が少ないので実質的な蒸
気圧を低く設定でき、結晶育成中の温度変動を最小限に
抑制できるメリットもある。
In the manufacturing method of this embodiment, unlike the conventional Bridgman method, since the melt amount is small, the substantial vapor pressure can be set low and the temperature fluctuation during crystal growth can be suppressed to a minimum. is there.

【0034】上述のようにして得られた単結晶4´につ
いて、光アイソレータ材料としての特性を調べてみた。
この結果、化合物構成成分である水銀(Hg)の偏析が
きわめて小さく、0.98μm用光アイソレータ材料と
して、十分な特性(消光比>30dB、挿入損失<0.
5dB)を満足するものであった。また、本実施例の製
造方法では、比較例としての従来の製造方法と異なり、
石英るつぼ2´が割れて結晶育成が不可能になることは
なかった。
The characteristics of the single crystal 4'obtained as described above as an optical isolator material were examined.
As a result, the segregation of mercury (Hg), which is a constituent component of the compound, is extremely small, and the characteristics (extinction ratio> 30 dB, insertion loss <0.
5 dB) was satisfied. Further, in the manufacturing method of the present embodiment, unlike the conventional manufacturing method as a comparative example,
The quartz crucible 2'was not cracked to make crystal growth impossible.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のCdMn
HgTe単結晶の製造方法によれば、消光比、光透過損
失共に実用上充分な特性を有する高品質の光アイソレー
タ材料を提供することが可能になる。
As described above, the CdMn of the present invention is
According to the method for producing an HgTe single crystal, it is possible to provide a high-quality optical isolator material having both practically sufficient characteristics in both extinction ratio and light transmission loss.

【0036】即ち、0.98μm帯・1.02μm帯励
起光増幅器に必要不可欠な実用特性を満足する光アイソ
レータ材料であるCdMnHgTe単結晶の製造方法が
得られる。
That is, a method for producing a CdMnHgTe single crystal which is an optical isolator material satisfying the practical characteristics indispensable for the 0.98 μm band / 1.02 μm band pumping optical amplifier can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のCdMnHgTe単結晶の製造工程を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing process of a CdMnHgTe single crystal of the present invention.

【図2】本発明のCdMnHgTe単結晶の製造方法を
説明するための図であり、(a)はその石英るつぼの構
造を示す図であり、(b)はその単結晶製造装置の構造
を示す図であり、(c)はその電気炉内の温度分布を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a method for producing a CdMnHgTe single crystal of the present invention, (a) is a diagram showing the structure of the quartz crucible, and (b) is a diagram showing the structure of the single crystal producing apparatus. It is a figure and (c) is a figure which shows the temperature distribution in the electric furnace.

【図3】従来のCdMnHgTe単結晶の製造工程を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of a conventional CdMnHgTe single crystal.

【図4】従来のCdMnHgTe単結晶の製造方法を説
明するための図であり、(a)はその石英るつぼの構造
を示す図であり、(b)はその単結晶製造装置の構造の
一例を示す図であり、(c)はその電気炉内の温度分布
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional method for producing a CdMnHgTe single crystal, (a) is a diagram showing the structure of the quartz crucible, and (b) is an example of the structure of the single crystal producing apparatus. It is a figure which shows, and (c) is a figure which shows the temperature distribution in the electric furnace.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加熱装置(電気炉) 2、2´ 結晶育成用石英るつぼ 2´A 原料供給部 2´B 結晶育成部 3 昇降装置 4、4´ 単結晶 5 結晶育成原料(メルト) 5a Te 5b Mn 5c Hg 5d Cd 6 加圧可能なブリッジマン炉 8A チャージ用結晶原料(CdMnHgT
e多結晶体) 8B 初原料(CdMnHgTe多結晶体) 8C 種結晶
1 Heating Device (Electric Furnace) 2, 2'Crystal Crucible for Crystal Growth 2'A Raw Material Supply Section 2'B Crystal Growth Section 3 Lifting Device 4, 4'Single Crystal 5 Crystal Growth Raw Material (Melt) 5a Te 5b Mn 5c Hg 5d Cd 6 Bridgman furnace capable of pressurizing 8A Crystal raw material for charging (CdMnHgT
e polycrystal) 8B initial raw material (CdMnHgTe polycrystal) 8C seed crystal

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CdMnHgTe単結晶をブリッジマン
法により製造する方法において、CdMnTe焼結体と
HgTe焼結体とを作製する工程と、前記CdMnTe
焼結体とHgTe焼結体とを出発原料としてCdMnH
gTe単結晶を作製する工程とを有することを特徴とす
るCdMnHgTe単結晶の製造方法。
1. A method for producing a CdMnHgTe single crystal by a Bridgman method, a step of producing a CdMnTe sintered body and a HgTe sintered body, and the CdMnTe
Using CdMnH as a starting material from the sintered body and the HgTe sintered body
A method for producing a CdMnHgTe single crystal, comprising the step of producing a gTe single crystal.
【請求項2】 請求項1記載のCdMnHgTe単結晶
の製造方法において、前記各焼結体は、CdMnTeお
よびHgTeをそれぞれのるつぼに装填した後、前記各
るつぼを加熱してCdMnTeおよびHgTeを溶解し
た後急冷して作製することを特徴とするCdMnHgT
e単結晶の製造方法。
2. The method for producing a CdMnHgTe single crystal according to claim 1, wherein each of the sintered bodies is loaded with CdMnTe and HgTe in their respective crucibles, and then the respective crucibles are heated to melt CdMnTe and HgTe. CdMnHgT characterized by being rapidly quenched afterwards
e A method for producing a single crystal.
【請求項3】 請求項1記載のCdMnHgTe単結晶
の製造方法において、前記CdMnHgTe単結晶を作
製する工程は、前記CdMnTe焼結体とHgTe焼結
体とを出発原料として多結晶体合成用るつぼ内でCdM
nHgTe多結晶体を合成する工程と、該CdMnHg
Te多結晶体を結晶育成原料として結晶育成用るつぼ内
でCdMnHgTe単結晶を育成する工程とを含むこと
を特徴とするCdMnHgTe単結晶の製造方法。
3. The method for producing a CdMnHgTe single crystal according to claim 1, wherein in the step of producing the CdMnHgTe single crystal, the CdMnTe sintered body and the HgTe sintered body are used as starting materials in a crucible for synthesizing a polycrystalline body. At CdM
a step of synthesizing nHgTe polycrystal, and said CdMnHg
And a step of growing a CdMnHgTe single crystal in a crucible for crystal growth using a Te polycrystal as a crystal growth raw material, a method for producing a CdMnHgTe single crystal.
【請求項4】 請求項3記載のCdMnHgTe単結晶
の製造方法において、前記CdMnHgTe多結晶体合
成用るつぼを先端を輪切りに切断して前記結晶育成用る
つぼ内に装填することにより、前記CdMnHgTe多
結晶体をチャージ用原料として用いることを特徴とする
CdMnHgTe単結晶の製造方法。
4. The method for producing a CdMnHgTe single crystal according to claim 3, wherein the CdMnHgTe polycrystal synthesizing crucible is cut into round slices and loaded into the crystal-growing crucible to obtain the CdMnHgTe polycrystal. A method for producing a CdMnHgTe single crystal, wherein the body is used as a raw material for charging.
【請求項5】 請求項4記載のCdMnHgTe単結晶
の製造方法において、前記結晶育成用るつぼは、前記C
dMnHgTe多結晶体合成用るつぼが装填される原料
供給部と前記CdMnHgTe単結晶を育成する結晶育
成部とを有し、該結晶育成部は前記原料供給部の径より
小さい径を有していることを特徴とするCdMnHgT
e単結晶の製造方法。
5. The method for producing a CdMnHgTe single crystal according to claim 4, wherein the crucible for crystal growth is the C
It has a raw material supply part in which a crucible for synthesizing dMnHgTe polycrystal is loaded, and a crystal growth part for growing the CdMnHgTe single crystal, and the crystal growth part has a diameter smaller than that of the raw material supply part. CdMnHgT characterized by
e A method for producing a single crystal.
【請求項6】 請求項1〜5記載のCdMnHgTe単
結晶の製造方法において、加圧可能な加熱装置を用いて
前記結晶育成用るつぼ内の前記結晶育成原料を融液に
し、前記加熱装置と前記結晶育成用るつぼの相対的位置
関係を連続的に所定の速度で変えることによって、前記
融液を下方から凝固させて単結晶を製造することを特徴
とするCdMnHgTe単結晶の製造方法。
6. The method for manufacturing a CdMnHgTe single crystal according to claim 1, wherein the crystal growth raw material in the crucible for crystal growth is made into a melt by using a pressurizable heating device, and the heating device and the heating device are combined. A method for producing a CdMnHgTe single crystal, characterized in that the melt is solidified from below to produce a single crystal by continuously changing the relative positional relationship of the crucible for crystal growth at a predetermined speed.
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