JPH06263581A - 単結晶の製造方法 - Google Patents
単結晶の製造方法Info
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- JPH06263581A JPH06263581A JP4537693A JP4537693A JPH06263581A JP H06263581 A JPH06263581 A JP H06263581A JP 4537693 A JP4537693 A JP 4537693A JP 4537693 A JP4537693 A JP 4537693A JP H06263581 A JPH06263581 A JP H06263581A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 本発明はニオブ酸リチウム、ゲルマニウム
酸ビスマスなどの単結晶をクラックなどの発生なしに歩
留りよく製造することができる単結晶の製造方法の提供
を目的とするものである。 【構成】 本発明による単結晶の製造方法は、ブリッ
ジマン法で融液から種結晶を用いて単結晶を成長させる
方法において、種管の内径をＤ（mm）とし、種結晶の厚
さをＴ（mm）としたときに、このＤとＴが式 Ｔ＜（3.75×103/Ｄ）−15 の関係を満たすようにしてなることを特徴とするもので
ある。
酸ビスマスなどの単結晶をクラックなどの発生なしに歩
留りよく製造することができる単結晶の製造方法の提供
を目的とするものである。 【構成】 本発明による単結晶の製造方法は、ブリッ
ジマン法で融液から種結晶を用いて単結晶を成長させる
方法において、種管の内径をＤ（mm）とし、種結晶の厚
さをＴ（mm）としたときに、このＤとＴが式 Ｔ＜（3.75×103/Ｄ）−15 の関係を満たすようにしてなることを特徴とするもので
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は単結晶の製造方法、特に
はブリッジマン法によって光学用単結晶としてのニオブ
酸リチウムおよびシンチレータ用結晶としてのゲルマニ
ウム酸ビスマスの製造方法に関するものである。
はブリッジマン法によって光学用単結晶としてのニオブ
酸リチウムおよびシンチレータ用結晶としてのゲルマニ
ウム酸ビスマスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光学用単結晶としてのニオブ酸リチウム
（以下ＬＮと略記する）およびシンチレータ用結晶であ
るゲルマニウム酸ビスマス（以下ＢＧＯと略記する）の
製造は従来、チョクラルスキー法で行なわれていたので
あるが、最近ではブリッジマン法で育成する方法が提案
されており、これは種管の中に収納された種結晶を用い
て育成が行なわれている（特開平2-271989号、特開平3-
290390号公報参照）。
（以下ＬＮと略記する）およびシンチレータ用結晶であ
るゲルマニウム酸ビスマス（以下ＢＧＯと略記する）の
製造は従来、チョクラルスキー法で行なわれていたので
あるが、最近ではブリッジマン法で育成する方法が提案
されており、これは種管の中に収納された種結晶を用い
て育成が行なわれている（特開平2-271989号、特開平3-
290390号公報参照）。
【０００３】しかし、ブリッジマン法では結晶の成長速
度がチョクラルスキー法に比較して小さいために、種管
を用いると種管の小さな径から結晶の胴体部の径までに
達する時間が長くなり、生産性が悪くなるという欠点が
ある。したがってこの欠点を無くした例を本発明者らは
四ほう酸リチウム単結晶の製造方法として提案してお
り、結晶の胴体径と等しい径の種結晶を用いて結晶を育
成する実施例を含めて、種管の内径を大きくした実施例
を開示している（特願平4-80430 号明細書参照）。
度がチョクラルスキー法に比較して小さいために、種管
を用いると種管の小さな径から結晶の胴体部の径までに
達する時間が長くなり、生産性が悪くなるという欠点が
ある。したがってこの欠点を無くした例を本発明者らは
四ほう酸リチウム単結晶の製造方法として提案してお
り、結晶の胴体径と等しい径の種結晶を用いて結晶を育
成する実施例を含めて、種管の内径を大きくした実施例
を開示している（特願平4-80430 号明細書参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＬＮおよびＢ
ＧＯ結晶を内径が大きな径を有する種管から育成したと
ころ、種管の径が５mm程度の大きさ迄は特に問題はなか
ったけれども、この種管の径を50mm以上の大きなものと
したところ、種部から胴体部に達する時間を著しく短縮
させることができたけれども、この場合には得られる単
結晶にクラックが入るという問題が生じ、この対策が必
要とされることが判かった。
ＧＯ結晶を内径が大きな径を有する種管から育成したと
ころ、種管の径が５mm程度の大きさ迄は特に問題はなか
ったけれども、この種管の径を50mm以上の大きなものと
したところ、種部から胴体部に達する時間を著しく短縮
させることができたけれども、この場合には得られる単
結晶にクラックが入るという問題が生じ、この対策が必
要とされることが判かった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、問題点を解決した単結晶の製造方法に関するもので
あり、これはブリッジマン法で融液から種結晶を用いて
単結晶を育成させる方法において、種管の内径をＤ（m
m）とし、種結晶の厚さをＴ（mm）としたときに、この
ＤとＴが式 Ｔ＜（3.75×103/Ｄ）−15 の関係を満たすようにしてなることを特徴とするもので
ある。
利、問題点を解決した単結晶の製造方法に関するもので
あり、これはブリッジマン法で融液から種結晶を用いて
単結晶を育成させる方法において、種管の内径をＤ（m
m）とし、種結晶の厚さをＴ（mm）としたときに、この
ＤとＴが式 Ｔ＜（3.75×103/Ｄ）−15 の関係を満たすようにしてなることを特徴とするもので
ある。
【０００６】すなわち、本発明らはブリッジマン法での
単結晶の育成方法について種々検討した結果、これにつ
いては種管の内径を種々変化させたルツボを用意して単
結晶の製造を行なったところ、種管の内径をＤ（mm）、
種結晶の厚さをＴ（mm）としたときのＤ、Ｔの関係を Ｔ＜（3.75×103/Ｄ）−15 が満足するようにすると結晶中のクラック発生を防止で
きることを見出して本発明を完成させた。以下にこれを
さらに詳述する。
単結晶の育成方法について種々検討した結果、これにつ
いては種管の内径を種々変化させたルツボを用意して単
結晶の製造を行なったところ、種管の内径をＤ（mm）、
種結晶の厚さをＴ（mm）としたときのＤ、Ｔの関係を Ｔ＜（3.75×103/Ｄ）−15 が満足するようにすると結晶中のクラック発生を防止で
きることを見出して本発明を完成させた。以下にこれを
さらに詳述する。
【０００７】
【作用】本発明は単結晶の製造方法に関するものであ
り、これはブリッジマン法で融液から種結晶を用いて単
結晶を成長させる方法において、種管の内径をＤ（mm）
とし、種結晶の厚さをＴ（mm）としたときに、このＤと
Ｔとを式 Ｔ＜（3.75×103/Ｄ）−15 の関係を満たすようにしてなることを特徴とするもので
あるが、これによれば結晶中のクラックの発生を防止す
ることができるので、目的とする単結晶を歩留りよく得
ることができるという有利性が与えられる。
り、これはブリッジマン法で融液から種結晶を用いて単
結晶を成長させる方法において、種管の内径をＤ（mm）
とし、種結晶の厚さをＴ（mm）としたときに、このＤと
Ｔとを式 Ｔ＜（3.75×103/Ｄ）−15 の関係を満たすようにしてなることを特徴とするもので
あるが、これによれば結晶中のクラックの発生を防止す
ることができるので、目的とする単結晶を歩留りよく得
ることができるという有利性が与えられる。
【０００８】本発明による単結晶の製造は前記したよう
にブリッジマン法で行なわれる。このブリッジマン法は
公知のものであり、これは例えば図１に示した装置で行
なわれる。図１はブリッジマン法による単結晶成長装置
の縦断面図を示したものであるが、これは電気炉１の中
には白金ルツボ２が設置されており、この白金ルツボに
仕込まれた多結晶体は図示されていないヒーター部で加
熱されて融液３としてルツボ２の中に保持されている。
また、この白金ルツボ２にはその下方に種管４が設置さ
れており、その先端部に種結晶５が挿入されている。
にブリッジマン法で行なわれる。このブリッジマン法は
公知のものであり、これは例えば図１に示した装置で行
なわれる。図１はブリッジマン法による単結晶成長装置
の縦断面図を示したものであるが、これは電気炉１の中
には白金ルツボ２が設置されており、この白金ルツボに
仕込まれた多結晶体は図示されていないヒーター部で加
熱されて融液３としてルツボ２の中に保持されている。
また、この白金ルツボ２にはその下方に種管４が設置さ
れており、その先端部に種結晶５が挿入されている。
【０００９】この装置による単結晶の成長は、この種結
晶部の温度を結晶の融点よりやや高めに保持し、種結晶
の一部を溶融することで融液４を種結晶に完全に接触さ
せ、これをより低温に保持されている炉１の下方に育成
する結晶に応じた速度、例えばＬＮ結晶では 0.3〜10mm
／時、ＢＧＯ結晶では 0.1〜５mm／時の降下速度で約15
0mm 降下させると、融液３がルツボ２の中で単結晶に育
成されるので、降下後に炉の温度を常温まで下げてから
白金ルツボを取り出し、白金を破って取り出せばよい。
晶部の温度を結晶の融点よりやや高めに保持し、種結晶
の一部を溶融することで融液４を種結晶に完全に接触さ
せ、これをより低温に保持されている炉１の下方に育成
する結晶に応じた速度、例えばＬＮ結晶では 0.3〜10mm
／時、ＢＧＯ結晶では 0.1〜５mm／時の降下速度で約15
0mm 降下させると、融液３がルツボ２の中で単結晶に育
成されるので、降下後に炉の温度を常温まで下げてから
白金ルツボを取り出し、白金を破って取り出せばよい。
【００１０】しかし、この場合、単結晶の生産性をよく
するために種管４の内径を大きいものとすると育成され
た単結晶にクラックの生ずることが確認されているの
で、本発明者らはこの種管４の内径をＤ（mm）とし、種
結晶５の厚さをＴ（mm）とし、この種管４の内径Ｄおよ
び種結晶の厚さＴを種々変化させたルツボを用意し、結
晶育成開始時の温度とルツボ位置を変えて単結晶を育成
したところ、このＤとＴについて Ｔ≧（3.75×103/Ｄ）−15 という条件では種付け時の熱応力が解消されていないた
めか育成された単結晶にクラックが発生するけれども、
このＤとＴが Ｔ＜（3.75×103/Ｄ）−15 という関係を満たしているときには育成された単結晶に
クラックが発生しないことを見出した。
するために種管４の内径を大きいものとすると育成され
た単結晶にクラックの生ずることが確認されているの
で、本発明者らはこの種管４の内径をＤ（mm）とし、種
結晶５の厚さをＴ（mm）とし、この種管４の内径Ｄおよ
び種結晶の厚さＴを種々変化させたルツボを用意し、結
晶育成開始時の温度とルツボ位置を変えて単結晶を育成
したところ、このＤとＴについて Ｔ≧（3.75×103/Ｄ）−15 という条件では種付け時の熱応力が解消されていないた
めか育成された単結晶にクラックが発生するけれども、
このＤとＴが Ｔ＜（3.75×103/Ｄ）−15 という関係を満たしているときには育成された単結晶に
クラックが発生しないことを見出した。
【００１１】したがって、このブリッジマン法による単
結晶の育成において、種管の内径Ｄと種結晶の厚さＴを
上記した Ｔ＜（3.75×103/Ｄ）−15 という関係を満たすようにし、この種管の内径Ｄに応じ
て種結晶を所望の厚さまで溶かして種結晶が種管の中で
変形するようにすれば、この熱応力が解消でき、したが
って育成された単結晶へのクラックの発生が防止される
という有利性が与えられる。
結晶の育成において、種管の内径Ｄと種結晶の厚さＴを
上記した Ｔ＜（3.75×103/Ｄ）−15 という関係を満たすようにし、この種管の内径Ｄに応じ
て種結晶を所望の厚さまで溶かして種結晶が種管の中で
変形するようにすれば、この熱応力が解消でき、したが
って育成された単結晶へのクラックの発生が防止される
という有利性が与えられる。
【００１２】なお、この種管の内径は白金ルツボの胴体
部の内径と異なってもよいが、ルツボの加工性が良くな
るし、コーン部を形成する必要がなくなり、生産性もよ
くなるということからは、種管の内径はルツボの胴体部
の内径と等しくした形状とすることが好ましい。
部の内径と異なってもよいが、ルツボの加工性が良くな
るし、コーン部を形成する必要がなくなり、生産性もよ
くなるということからは、種管の内径はルツボの胴体部
の内径と等しくした形状とすることが好ましい。
【００１３】
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例１、比較例１ 純度４Ｎの炭酸リチウムと五酸化ニオブとを１：１（モ
ル比）の割合で混合したのち、 1,200℃で仮焼し、これ
を内径80mm、長さ 180mmの２個の白金ルツボにそれぞれ
2,300gづつ装入した。
ル比）の割合で混合したのち、 1,200℃で仮焼し、これ
を内径80mm、長さ 180mmの２個の白金ルツボにそれぞれ
2,300gづつ装入した。
【００１４】ついで、これらのルツボに内径が77mmの種
管に収納した直径77mm、厚さが50mmの円盤状種結晶を挿
入し、種結晶を完全に溶かさないように炉のピーク温度
を 1,300℃とし、種結晶近傍の温度をＬＮ結晶の融点よ
りやや高目とし、２個のルツボに対し育成位置を20mm変
えて種結晶を一部溶解し、降下速度 0.5mm／時で結晶を
育成し、育成後白金ルツボを破って種結晶の厚みと育成
結晶中のクラックの有無をしらべたところ、育成位置が
高い方は種結晶の厚さが25mmでクラックはみられなかっ
たが、育成位置の低い方は種結晶の厚さが42mmで育成結
晶中にクラックがみられた。
管に収納した直径77mm、厚さが50mmの円盤状種結晶を挿
入し、種結晶を完全に溶かさないように炉のピーク温度
を 1,300℃とし、種結晶近傍の温度をＬＮ結晶の融点よ
りやや高目とし、２個のルツボに対し育成位置を20mm変
えて種結晶を一部溶解し、降下速度 0.5mm／時で結晶を
育成し、育成後白金ルツボを破って種結晶の厚みと育成
結晶中のクラックの有無をしらべたところ、育成位置が
高い方は種結晶の厚さが25mmでクラックはみられなかっ
たが、育成位置の低い方は種結晶の厚さが42mmで育成結
晶中にクラックがみられた。
【００１５】実施例２、比較例２ 純度４Ｎの酸化ビスマスと二酸化ゲルマニウムとを２：
３（モル比）の割合で混合したのち、 900℃で仮焼し、
内径50mm〜150mm に変えた種管にこの内径よりやや小さ
い直径で長さ65mmに仕上げた種結晶を挿入した、内径 1
50mm、長さ 200mmのブリッジマン法用白金ルツボにこの
仮焼した原料 12,000gを装入した。
３（モル比）の割合で混合したのち、 900℃で仮焼し、
内径50mm〜150mm に変えた種管にこの内径よりやや小さ
い直径で長さ65mmに仕上げた種結晶を挿入した、内径 1
50mm、長さ 200mmのブリッジマン法用白金ルツボにこの
仮焼した原料 12,000gを装入した。
【００１６】ついで、これらの種結晶を完全に溶かさな
いように炉のピーク温度を 1,200℃とし、種結晶近傍の
温度をＢＧＯ結晶の融点よりやや高目とし、育成開始位
置を変えて種結晶を一部溶解し、降下速度 0.5mm／時で
結晶を育成し、育成後白金ルツボを破って単結晶を取出
し、種結晶の厚さと育成結晶中のクラックの有無をしら
べたところ、図２に示したとおりの結果が得られ、この
図を基にしてこのグラフの横軸の種管内径を種管内径の
逆数（１／種管内径）として、これと種結晶の厚みとの
関係をしらべたところ、図３に示したとおりの結果が得
られた。
いように炉のピーク温度を 1,200℃とし、種結晶近傍の
温度をＢＧＯ結晶の融点よりやや高目とし、育成開始位
置を変えて種結晶を一部溶解し、降下速度 0.5mm／時で
結晶を育成し、育成後白金ルツボを破って単結晶を取出
し、種結晶の厚さと育成結晶中のクラックの有無をしら
べたところ、図２に示したとおりの結果が得られ、この
図を基にしてこのグラフの横軸の種管内径を種管内径の
逆数（１／種管内径）として、これと種結晶の厚みとの
関係をしらべたところ、図３に示したとおりの結果が得
られた。
【００１７】
【発明の効果】本発明は単結晶の製造方法に関するもの
であり、これは前記したようにブリッジマン法で融液か
ら種結晶を用いて単結晶を育成させる方法において、種
管の内径をＤ（mm）とし、種結晶の厚さをＴ（mm）とし
たときに、このＤとＴが式 Ｔ＜（3.65×103/Ｄ）−15 の関係を満たすようにしてなることを特徴とするもので
あるが、これによれば種管の径を大きくしてこれをルツ
ボの胴体部と同じ径のものとしても得られる単結晶のク
ラックの発生することが防止されるので、目的とする単
結晶を歩留りよく得ることができるという有利性が与え
られる。
であり、これは前記したようにブリッジマン法で融液か
ら種結晶を用いて単結晶を育成させる方法において、種
管の内径をＤ（mm）とし、種結晶の厚さをＴ（mm）とし
たときに、このＤとＴが式 Ｔ＜（3.65×103/Ｄ）−15 の関係を満たすようにしてなることを特徴とするもので
あるが、これによれば種管の径を大きくしてこれをルツ
ボの胴体部と同じ径のものとしても得られる単結晶のク
ラックの発生することが防止されるので、目的とする単
結晶を歩留りよく得ることができるという有利性が与え
られる。
【図１】本発明で使用されるブリッジマン法による単結
晶製造装置の縦断面図を示したものである。
晶製造装置の縦断面図を示したものである。
【図２】本発明の実施例２によるＢＧＯ単結晶製造時に
おける種管内径と種結晶の厚みとの関係グラフを示した
ものである。
おける種管内径と種結晶の厚みとの関係グラフを示した
ものである。
【図３】本発明の実施例２によるＢＧＯ単結晶製造時に
おける種管内径の逆数と種結晶の厚みとの関係グラフを
示したものである。
おける種管内径の逆数と種結晶の厚みとの関係グラフを
示したものである。
１…電気炉、 ２…白金ルツボ、３…融液、 ４…種
管、５…種結晶。
管、５…種結晶。
Claims (3)
- 【請求項１】ブリッジマン法で融液から種結晶を用いて
単結晶を成長させる方法において、種管の内径をＤ（m
m）とし、種結晶の厚さをＴ（mm）としたときに、この
ＤとＴが式 Ｔ＜（3.75×103/Ｄ）−15 の関係を満たすようにしてなることを特徴とする単結晶
の製造方法。 - 【請求項２】単結晶がニオブ酸リチウムである請求項１
に記載した単結晶の製造方法。 - 【請求項３】単結晶がゲルマニウム酸ビスマスである請
求項１に記載した単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05045376A JP3115145B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05045376A JP3115145B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06263581A true JPH06263581A (ja) | 1994-09-20 |
| JP3115145B2 JP3115145B2 (ja) | 2000-12-04 |
Family
ID=12717551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05045376A Expired - Lifetime JP3115145B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3115145B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013010656A (ja) * | 2011-06-28 | 2013-01-17 | Chichibu Fuji Co Ltd | 単一分極化されたニオブ酸リチウム単結晶の製造方法 |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP05045376A patent/JP3115145B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013010656A (ja) * | 2011-06-28 | 2013-01-17 | Chichibu Fuji Co Ltd | 単一分極化されたニオブ酸リチウム単結晶の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3115145B2 (ja) | 2000-12-04 |
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