JPH07118096A - Single crystal material - Google Patents
Single crystal materialInfo
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- JPH07118096A JPH07118096A JP24530593A JP24530593A JPH07118096A JP H07118096 A JPH07118096 A JP H07118096A JP 24530593 A JP24530593 A JP 24530593A JP 24530593 A JP24530593 A JP 24530593A JP H07118096 A JPH07118096 A JP H07118096A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は単結晶の製造に使用され
る原材料に係り、特にＬｉＴａＯ3 などの酸化物単結晶
をチョコラルスキー法により引き上げて製造する際に使
用される単結晶材料に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a raw material used for producing a single crystal, and more particularly to a single crystal material used for producing an oxide single crystal such as LiTaO 3 by pulling it by the Czochralski method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、ＬｉＴａＯ3 、ＬｉＮｂ
Ｏ3 、あるいはＬｉ2 Ｂ4 Ｏ7 などの酸化物単結晶の製
造方法の一つとして、チョコラルスキー法と呼ばれる引
き上げ方法が知られている。このチョコラルスキー法
は、ＰｔあるいはＰｔ−Ｒｈなどの貴金属製の溶融るつ
ぼに原料を収容し、この原料を、溶融るつぼに周設した
高周波コイルなどの加熱手段により加熱溶融した後、種
子結晶を原料融液に接触させ、この種子結晶を回転させ
ながら引き上げることにより、単結晶を育成する方法で
ある。2. Description of the Related Art LiTaO 3 and LiNb have hitherto been used.
A pulling method called Czochralski method is known as one of the methods for producing an oxide single crystal such as O 3 or Li 2 B 4 O 7 . In the Czochralski method, a raw material is contained in a melting crucible made of a noble metal such as Pt or Pt-Rh, and the raw material is heated and melted by a heating means such as a high frequency coil provided around the melting crucible, and then a seed crystal is used as a raw material. In this method, a single crystal is grown by bringing it into contact with a melt and pulling it while rotating this seed crystal.
【０００３】このチョコラルスキー法によりＬｉＴａＯ
3 単結晶を製造するにあたっては、原料融液に生ずる温
度変動や結晶直径の制御の仕方によって、結晶内へ歪み
が導入され、気泡、割れなどの欠陥が発生し、結晶の均
質性、歩留りなどが大いに影響を受けることなどが知ら
れている。なお、上記した原料融液の温度変動によって
生じる気泡は、大きさ、位置、数などが不規則であって
結晶全体に亘ってランダムに発生している。By this Czochralski method, LiTaO
3 When manufacturing a single crystal, strain is introduced into the crystal due to temperature fluctuations occurring in the raw material melt and how the crystal diameter is controlled, and defects such as bubbles and cracks occur, resulting in crystal homogeneity, yield, etc. Is known to be greatly affected. The bubbles generated by the temperature fluctuation of the raw material melt described above are irregular in size, position, number and the like, and are randomly generated over the entire crystal.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】一方、そのような気泡
とは異なり原料融液の温度変動とは無関係に、結晶内の
特定の箇所に独特の気泡が発生することも知られてい
る。この気泡は、引き上げられた単結晶の上部（肩部分
の中心部付近）に発生するため、通称肩ポアと呼ばれて
いる。この肩ポアは、単結晶材料として通常使用される
Ｔａ2 Ｏ5 およびＬｉ2 ＣＯ3 粉末の純度が低い場合に
多く発生することが観察されており、その発生率が４５
％に達することもあった。肩ポアが発生した場合には、
引き上げられた結晶全体の品質も好ましくないことが多
く、引き上げ歩留まりも不良となっていた。そのため、
このような肩ポアの発生を出来るだけ少なくすることが
望まれていた。On the other hand, it is also known that, unlike such bubbles, unique bubbles are generated at a specific place in the crystal regardless of the temperature fluctuation of the raw material melt. Since this bubble is generated in the upper part of the pulled single crystal (around the center of the shoulder portion), it is commonly called a shoulder pore. It has been observed that the shoulder pores often occur when the purity of Ta 2 O 5 and Li 2 CO 3 powders that are usually used as a single crystal material is low, and the incidence rate is 45.
Sometimes even reached%. If shoulder pores occur,
The quality of the whole pulled crystal is often unfavorable, and the pulling yield is poor. for that reason,
It has been desired to reduce the occurrence of such shoulder pores as much as possible.
【０００５】本発明はこのような事情に対処して成され
たものであり、肩ポアの発生率を低減しうるＬｉＴａＯ
3 単結晶材料を提供することを、その目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and LiTaO capable of reducing the occurrence rate of shoulder pores.
3 The purpose is to provide a single crystal material.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、チョコラルス
キー法によるＬｉＴａＯ3 単結晶製造において、原材料
として工業的に入手されるＴａ2 Ｏ5 およびＬｉ2 ＣＯ
3 粉末に含まれる不純物に着目して成されたものであ
る。The present invention provides Ta 2 O 5 and Li 2 CO that are industrially available as raw materials in the production of LiTaO 3 single crystals by the Czochralski method.
3 This was made by focusing on the impurities contained in the powder.
【０００７】すなわち本発明は、Ｐｔ−Ｒｈるつぼを用
いた引上げ法によりＬｉＴａＯ3 単結晶を製造するＴａ
2 Ｏ5 およびＬｉ2 ＣＯ3 を主体とする単結晶材料にお
いて、不純物としてのＳｉ含有量を１〜３ ppmとしたこ
とを特徴としてる。That is, according to the present invention, Ta for producing a LiTaO 3 single crystal by the pulling method using a Pt-Rh crucible is used.
A single crystal material mainly composed of 2 O 5 and Li 2 CO 3 is characterized in that the Si content as an impurity is set to 1 to 3 ppm.
【０００８】現在のところ工業的に入手可能なＴａ2 Ｏ
5 およびＬｉ2 ＣＯ3 粉末には、不純物として、Ｓｉ、
Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、あるいはＮｂなどの諸元素が含まれ
ていることが知られている。これら不純物の含有量は、
たとえばＳｉが５〜１０ ppm程度と最多であり、Ａｌ、
Ｆｅ、Ｃｕはそれぞれ１ ppm以下、Ｎｂは５ ppm程度で
ある。そしてこれら不純物の含有量の合計は通常３〜１
０ ppm程度となっている。Currently available industrially available Ta 2 O
5 and Li 2 CO 3 powder contained Si,
It is known that various elements such as Al, Fe, Cu, and Nb are contained. The content of these impurities is
For example, Si has the highest amount of about 5 to 10 ppm, and Al,
Fe and Cu are each 1 ppm or less, and Nb is about 5 ppm. And the total content of these impurities is usually 3 to 1
It is about 0 ppm.
【０００９】単結晶材料中のこれら不純物それぞれの含
有量と、引き上げられたＬｉＴａＯ3 単結晶における肩
ポアの発生率とを比較検討したところ、Ｓｉの含有量が
肩ポアの発生率に強い相関関係をもつことが判明した。
図１に、単結晶材料中のＳｉの含有量とＬｉＴａＯ3 単
結晶における肩ポアの発生件数率との関係を示す。これ
は、１５カ月間に亘り２５００ Lot（３００kg／Lot ）
の原材料を使用して単結晶製造を行い、得られたデータ
である。When the contents of each of these impurities in the single crystal material and the occurrence rate of shoulder pores in the pulled LiTaO 3 single crystal are compared and examined, the Si content has a strong correlation with the occurrence rate of shoulder pores. Was found to have.
FIG. 1 shows the relationship between the content of Si in the single crystal material and the rate of occurrence of shoulder pores in the LiTaO 3 single crystal. This is 2500 Lot (300kg / Lot) over 15 months
These are the data obtained by performing single crystal production using the raw materials of.
【００１０】図１からも明らかなように、Ｓｉの含有量
と肩ポアの発生件数率とは正の相関関係にある。Ｓｉ含
有量が３ ppm以下の材料を使用し、引き上げ法にＬｉＴ
ａＯ3 単結晶を製造した場合には、肩ポアの発生件数率
が１５％にまで低減される。一方、Ｓｉ含有量が３ ppm
より大きい原材料を使用した場合には、肩ポアの発生率
が激増している。Ｓｉ含有量が１ ppmより小さい原料を
使用した場合には、肩ポアの発生は抑えられるものの、
そのような原料粉末を工業的に入手することは非常にコ
スト高になる。しかも、単結晶材料中のＳｉ含有量を１
ppmより小さくした場合と１ ppm以上とした場合とを、
最終製品の品質面において比較しても明確な効果は認め
られないため、コスト面を犠牲にしてまでＳｉ含有量を
１ ppmより小さくすることは現実的ではない。したがっ
て本発明においては、Ｔａ2 Ｏ5およびＬｉ2 ＣＯ3 を
主体とする単結晶材料において、不純物としてのＳｉ含
有量は１〜３ ppmの範囲が好ましい。As is clear from FIG. 1, the content of Si and the occurrence rate of shoulder pores have a positive correlation. Using a material with a Si content of 3 ppm or less, LiT
When the aO 3 single crystal is manufactured, the occurrence rate of shoulder pores is reduced to 15%. On the other hand, Si content is 3 ppm
The incidence of shoulder pores has increased dramatically with the use of larger raw materials. When raw materials with Si content less than 1 ppm are used, the occurrence of shoulder pores is suppressed,
It is very expensive to industrially obtain such a raw material powder. Moreover, the Si content in the single crystal material should be 1
When it is less than 1 ppm and when it is 1 ppm or more,
Since no clear effect is observed in the quality of the final product, it is not realistic to reduce the Si content below 1 ppm at the cost cost. Therefore, in the present invention, in the single crystal material mainly composed of Ta 2 O 5 and Li 2 CO 3 , the Si content as an impurity is preferably 1 to 3 ppm.
【００１１】なお、Ｔａ2 Ｏ5 およびＬｉ2 ＣＯ3 を主
体とする単結晶材料中、不純物として含まれるＳｉ以外
の主な元素であるＡｌおよびＦｅに関して、同様にそれ
らの含有量と肩ポアの発生率との関係を検討した。その
結果を図２および３に示す。図２および３からも明らか
なように、Ｓｉ以外の不純物の含有量は肩ポアの発生率
に影響を及ぼしていない。したがって、Ｔａ2 Ｏ5 およ
びＬｉ2 ＣＯ3 を主体とする単結晶材料中のＳｉ含有量
を制御することにより、肩ポアの発生率が低減し得るこ
とが理解される。In addition, regarding the Al and Fe which are the main elements other than Si contained as impurities in the single crystal material mainly composed of Ta 2 O 5 and Li 2 CO 3 , their contents and shoulder pores are similarly. The relationship with the incidence was examined. The results are shown in FIGS. 2 and 3. As is clear from FIGS. 2 and 3, the content of impurities other than Si does not affect the occurrence rate of shoulder pores. Therefore, it is understood that the occurrence rate of shoulder pores can be reduced by controlling the Si content in the single crystal material mainly composed of Ta 2 O 5 and Li 2 CO 3 .
【００１２】[0012]
【作用】本発明においては、Ｔａ2 Ｏ5 およびＬｉ2 Ｃ
Ｏ3 粉末に不純物として含有されるＳｉの量が、肩ポア
の発生率と相関関係を有することが見出だされている。
Ｓｉ含有量を１〜３ ppmの範囲とすることにより、引き
上げられたＬｉＴａＯ3単結晶における肩ポアの発生件
数率を低減しうる。したがって良好な品質のＬｉＴａＯ
3 単結晶が得られ、歩留まりが向上する。In the present invention, Ta 2 O 5 and Li 2 C are used.
It has been found that the amount of Si contained as an impurity in the O 3 powder has a correlation with the occurrence rate of shoulder pores.
By setting the Si content in the range of 1 to 3 ppm, the occurrence rate of shoulder pores in the pulled LiTaO 3 single crystal can be reduced. Therefore, good quality LiTaO
3 Single crystals are obtained, and the yield is improved.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、本発明を一実施例にしたがって説明す
る。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.
【００１４】単結晶材料を収容する溶融るつぼとして、
（外径１２２mm、高さ１２０mm、厚さ 2 mm のＰｔ−Ｒ
ｈるつぼ（Ｒｈ含有率３０％）を用い、Ｔａ2 Ｏ5 （三
井金属社製）およびＬｉ2 ＣＯ3 粉末のそれぞれを６．
２３kg、および０．９７kg秤量混合し、これらを予め７
０ kg/cm2 程度の圧力でプレスし焼結後粉砕して溶融る
つぼに収容した。なお、上記単結晶材料に含まれる不純
物は併せて、Ｓｉが２ppm、Ａｌが２ ppm、Ｆｅが３ pp
m、Ｃｕが１ ppm、そしてＮｂが５ ppmであった。As a melting crucible for containing a single crystal material,
(Outer diameter 122 mm, height 120 mm, thickness 2 mm Pt-R
6. Using a h crucible (Rh content 30%), each of Ta 2 O 5 (manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd.) and Li 2 CO 3 powder was used.
23 kg and 0.97 kg are mixed and weighed 7 times in advance.
It was pressed at a pressure of about 0 kg / cm 2, sintered, crushed, and housed in a melting crucible. In addition, the impurities contained in the single crystal material are 2 ppm for Si, 2 ppm for Al, and 3 pp for Fe.
m, Cu was 1 ppm and Nb was 5 ppm.
【００１５】上記した単結晶材料を、Ｐｔ−Ｒｈるつぼ
に周設した高周波コイルによりm.p.である１６５０℃以
上に加熱溶融し、１時間ガス出しを行って混入空気の除
去を行った後、<111> を持つ種子結晶を溶融した原材料
と馴染ませ、種子結晶を１０rpmで回転させながらＬｉ
ＴａＯ3 単結晶の引き上げを行った。The above-mentioned single crystal material was heated and melted at a temperature of 1650 ° C. or higher, which is an mp, by a high-frequency coil provided around a Pt-Rh crucible, and degassed for 1 hour to remove entrained air. Blend seed crystals with> with the melted raw material and rotate the seed crystals at 10 rpm
The TaO 3 single crystal was pulled up.
【００１６】引き上げ速度は５．４mm/hr とし、15時間
に亘り結晶の育成を行った。結晶の直径が３インチにな
るまで引き上げて肩部分の形成を行い、その後直胴部の
育成を開始した。直胴部を約８０mm引き上げた時点で原
料融液から育成した単結晶を切り離し、冷却を行った。The pulling rate was 5.4 mm / hr, and the crystal was grown for 15 hours. The shoulder was formed by pulling the crystal up to a diameter of 3 inches, and then the straight body portion was started to grow. When the straight body part was pulled up by about 80 mm, the single crystal grown from the raw material melt was separated and cooled.
【００１７】このようにして得られたＬｉＴａＯ3 単結
晶には、気泡や割れなどは見られなかった。さらに、引
き上げ軸に平行に直径４mm、長さ７５mmの結晶を切り出
してその両端面を研磨後、トワイマン−グリ―ン干渉計
で結晶縦方向の歪を観察したところ殆ど歪は観察され
ず、光学歪の非常に少ない高品質な結晶が得られた。No bubbles or cracks were observed in the LiTaO 3 single crystal thus obtained. Further, a crystal having a diameter of 4 mm and a length of 75 mm was cut out parallel to the pulling axis, and after polishing both end faces thereof, when the strain in the crystal longitudinal direction was observed with a Twyman-Green interferometer, almost no strain was observed. High quality crystals with very little distortion were obtained.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｔ
ａ2 Ｏ5 およびＬｉ2 ＣＯ3 粉末に不純物として含有さ
れるＳｉの量を１〜３ ppmの範囲としたことにより、Ｌ
ｉＴａＯ3 単結晶における肩ポアの発生件数率を低減し
うるため、良好な品質のＬｉＴａＯ3 単結晶が高歩留ま
りで得られる。As described above, according to the present invention, T
When the amount of Si contained as an impurity in the a 2 O 5 and Li 2 CO 3 powders is set in the range of 1 to 3 ppm, L
Since the occurrence rate of shoulder pores in the iTaO 3 single crystal can be reduced, a LiTaO 3 single crystal of good quality can be obtained with a high yield.
【図１】ＬｉＴａＯ3 単結晶材料中のＳｉ含有量と肩ポ
アの発生件数率との関係を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the Si content in a LiTaO 3 single crystal material and the rate of occurrence of shoulder pores.
【図２】ＬｉＴａＯ3 単結晶材料中のＡｌ含有量と肩ポ
アの発生件数率との関係を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the Al content in a LiTaO 3 single crystal material and the rate of occurrence of shoulder pores.
【図３】ＬｉＴａＯ3 単結晶材料中のＦｅ含有量と肩ポ
アの発生件数率との関係を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the Fe content in a LiTaO 3 single crystal material and the rate of occurrence of shoulder pores.
Claims (1)
りＬｉＴａＯ3 単結晶を製造するＴａ2 Ｏ5 およびＬｉ
2 ＣＯ3 を主体とする単結晶材料において、不純物とし
てのＳｉ含有量を１〜３ ppmとしたことを特徴とする単
結晶材料。1. Ta 2 O 5 and Li for producing a LiTaO 3 single crystal by the pulling method using a Pt-Rh crucible.
A single crystal material mainly composed of 2 CO 3 , wherein the content of Si as an impurity is 1 to 3 ppm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24530593A JPH07118096A (en) | 1993-08-27 | 1993-09-30 | Single crystal material |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-212855 | 1993-08-27 | ||
| JP21285593 | 1993-08-27 | ||
| JP24530593A JPH07118096A (en) | 1993-08-27 | 1993-09-30 | Single crystal material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07118096A true JPH07118096A (en) | 1995-05-09 |
Family
ID=26519468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24530593A Pending JPH07118096A (en) | 1993-08-27 | 1993-09-30 | Single crystal material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118096A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002167297A (en) * | 2000-11-29 | 2002-06-11 | Hitachi Metals Ltd | Single crystal of lithium tantalate and optical device using it |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP24530593A patent/JPH07118096A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002167297A (en) * | 2000-11-29 | 2002-06-11 | Hitachi Metals Ltd | Single crystal of lithium tantalate and optical device using it |
| JP4729698B2 (en) * | 2000-11-29 | 2011-07-20 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Lithium tantalate single crystal and its optical functional device |
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