JPH07247193A - 圧電性結晶の製造方法 - Google Patents
圧電性結晶の製造方法Info
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- JPH07247193A JPH07247193A JP4155094A JP4155094A JPH07247193A JP H07247193 A JPH07247193 A JP H07247193A JP 4155094 A JP4155094 A JP 4155094A JP 4155094 A JP4155094 A JP 4155094A JP H07247193 A JPH07247193 A JP H07247193A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 結晶育成中における異常成長稜およびクラッ
クの発生を抑制し、以て弾性表面波装置用の基板の製造
に好適な大口径の結晶の製造を可能ならしめる圧電性結
晶、特に四硼酸リチウム結晶の製造方法を提供する。 【構成】 垂直ブリッジマン法又は垂直グラディエント
フリージング法を採用し、種結晶２ｃとして、圧電分極
軸の正である方位の面を露出してなる複数の四硼酸リチ
ウム単結晶２ａ，２ｂをその圧電分極軸の正である方位
の面同士を合わせた状態で一体化してなる種結晶２ｃを
用いるとともに、該種結晶２ｃの融解位置を、育成結晶
１００の成長とともに前記種結晶２ｃの圧電分極軸の正
である方位の面同士を合わせてなる合わせ面２ｄから成
長してなる双晶面１００ａが育成結晶１００外に抜けな
いような範囲に設定して、四硼酸リチウム結晶１００を
育成する。 【効果】 大口径の圧電性結晶、特に四硼酸リチウム結
晶を歩留りよく製造することが可能となる。
クの発生を抑制し、以て弾性表面波装置用の基板の製造
に好適な大口径の結晶の製造を可能ならしめる圧電性結
晶、特に四硼酸リチウム結晶の製造方法を提供する。 【構成】 垂直ブリッジマン法又は垂直グラディエント
フリージング法を採用し、種結晶２ｃとして、圧電分極
軸の正である方位の面を露出してなる複数の四硼酸リチ
ウム単結晶２ａ，２ｂをその圧電分極軸の正である方位
の面同士を合わせた状態で一体化してなる種結晶２ｃを
用いるとともに、該種結晶２ｃの融解位置を、育成結晶
１００の成長とともに前記種結晶２ｃの圧電分極軸の正
である方位の面同士を合わせてなる合わせ面２ｄから成
長してなる双晶面１００ａが育成結晶１００外に抜けな
いような範囲に設定して、四硼酸リチウム結晶１００を
育成する。 【効果】 大口径の圧電性結晶、特に四硼酸リチウム結
晶を歩留りよく製造することが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電性結晶の製造方
法、特に垂直ブリッジマン法や垂直グラディエントフリ
ージング法を用いた圧電性結晶の製造方法に関し、例え
ば弾性表面波装置の基板材料として用いる四硼酸リチウ
ムの大口径結晶の製造に利用して好適な技術に関する。
法、特に垂直ブリッジマン法や垂直グラディエントフリ
ージング法を用いた圧電性結晶の製造方法に関し、例え
ば弾性表面波装置の基板材料として用いる四硼酸リチウ
ムの大口径結晶の製造に利用して好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】四硼酸リチウム単結晶は、零温度係数を
有し且つ電気機械結合係数の高い結晶方位を有するなど
の優れた特性により、弾性表面波装置用の基板材料とし
て近年注目されている。このような四硼酸リチウム単結
晶の製造は、一般にチョクラルスキー法（回転引上げ
法）やブリッジマン法（引下げ法）により行われてい
る。
有し且つ電気機械結合係数の高い結晶方位を有するなど
の優れた特性により、弾性表面波装置用の基板材料とし
て近年注目されている。このような四硼酸リチウム単結
晶の製造は、一般にチョクラルスキー法（回転引上げ
法）やブリッジマン法（引下げ法）により行われてい
る。
【０００３】その結晶製造にあたっては、生産性等の効
率上、製造された結晶から切り出してなる薄板状の基板
の面が素子等を作製する主面となるような面方位に長尺
の結晶を育成することが望ましい。即ち、四硼酸リチウ
ム単結晶から例えば弾性表面波装置用の基板を切り出す
場合には、（１１０）又は（１００）面を主面とする基
板が求められており、従って〈１１０〉又は〈１００〉
方向に種結晶を引き上げて結晶を育成することが望まれ
ている。また、弾性表面波装置の生産性を向上させ、基
板コストを低減させるため、直径３インチ以上の大口径
の基板が必要とされており、従って直胴部の直径が３イ
ンチ以上の結晶を育成することが望まれている。
率上、製造された結晶から切り出してなる薄板状の基板
の面が素子等を作製する主面となるような面方位に長尺
の結晶を育成することが望ましい。即ち、四硼酸リチウ
ム単結晶から例えば弾性表面波装置用の基板を切り出す
場合には、（１１０）又は（１００）面を主面とする基
板が求められており、従って〈１１０〉又は〈１００〉
方向に種結晶を引き上げて結晶を育成することが望まれ
ている。また、弾性表面波装置の生産性を向上させ、基
板コストを低減させるため、直径３インチ以上の大口径
の基板が必要とされており、従って直胴部の直径が３イ
ンチ以上の結晶を育成することが望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
チョクラルスキー法や従来のブリッジマン法により、直
径３インチ以上の大口径の四硼酸リチウム結晶を〈１１
０〉又は〈１００〉方向に育成することは、種々の原因
から困難であった。最も顕著な原因の一つとして、結晶
育成中に結晶に異常成長稜が発生し、結晶に割れ（以
下、「クラック」とする。）が生じるという現象があ
る。
チョクラルスキー法や従来のブリッジマン法により、直
径３インチ以上の大口径の四硼酸リチウム結晶を〈１１
０〉又は〈１００〉方向に育成することは、種々の原因
から困難であった。最も顕著な原因の一つとして、結晶
育成中に結晶に異常成長稜が発生し、結晶に割れ（以
下、「クラック」とする。）が生じるという現象があ
る。
【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は、結晶育成中における異常成長稜
およびクラックの発生を抑制し、以て弾性表面波装置用
の基板の製造に好適な大口径の結晶の製造を可能ならし
める圧電性結晶、特に四硼酸リチウム結晶の製造方法を
提供することにある。
たもので、その目的は、結晶育成中における異常成長稜
およびクラックの発生を抑制し、以て弾性表面波装置用
の基板の製造に好適な大口径の結晶の製造を可能ならし
める圧電性結晶、特に四硼酸リチウム結晶の製造方法を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者は、上述した結晶育成中における異常成長
稜の発生原因を明らかにすべく、その発生メカニズムを
詳細に検討したところ、以下のような知見を得た。即
ち、結晶育成中の異常成長稜は種結晶の〈００１〉方向
側に多く発生し、その逆の側である
め、本発明者は、上述した結晶育成中における異常成長
稜の発生原因を明らかにすべく、その発生メカニズムを
詳細に検討したところ、以下のような知見を得た。即
ち、結晶育成中の異常成長稜は種結晶の〈００１〉方向
側に多く発生し、その逆の側である
【数１】 方向側には発生しない。
【０００７】例えば、〈１１０〉方向に結晶を育成した
場合の成長稜の様子を図１に示すが、同図に示すように
種結晶２側から育成された結晶１を見た場合、８本の成
長稜３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ
が現れる。それらのうち、〈００１〉方向側である
場合の成長稜の様子を図１に示すが、同図に示すように
種結晶２側から育成された結晶１を見た場合、８本の成
長稜３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ
が現れる。それらのうち、〈００１〉方向側である
【数２】 面から構成される成長稜３ａ、及び
【数３】 面から構成される成長稜３ｂ、並びに
【数４】 面から構成される成長稜３ｃにおいて異常成長稜が発生
する。他方、逆の側である
する。他方、逆の側である
【数１】 方向側に現れる
【数５】 面から構成される成長稜３ｄ、及び
【数６】 面から構成される成長稜３ｅ、並びに
【数７】 面から構成される成長稜３ｆにおいては、異常成長稜が
発生することはない。
発生することはない。
【０００８】上述した成長稜３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，
３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈは、液相−固相−気相が共存す
る点から発生しているので、種結晶の〈００１〉方向側
をなくすようにして結晶を成長させれば異常成長稜の発
生を防ぐことができると発明者は考えた。即ち、結晶群
４ｍｍに属す四硼酸リチウム結晶は、〈００１〉方向側
が反転して（００１）および、
３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈは、液相−固相−気相が共存す
る点から発生しているので、種結晶の〈００１〉方向側
をなくすようにして結晶を成長させれば異常成長稜の発
生を防ぐことができると発明者は考えた。即ち、結晶群
４ｍｍに属す四硼酸リチウム結晶は、〈００１〉方向側
が反転して（００１）および、
【数８】 の２面からなる双晶を形成しており、
【数２】 及び
【数３】 並びに
【数４】 の各面を気相に接しないようにして結晶を成長させるこ
とで異常成長稜の発生を防ぐことができる。
とで異常成長稜の発生を防ぐことができる。
【０００９】本発明は、以上の検討結果に基づきなされ
たもので、圧電性結晶原料を加熱炉内で融解し、その融
解してなる原料融液を種結晶に接触させ、前記原料融液
に対する前記加熱炉のヒータを前記種結晶の位置から前
記原料融液側に相対的に変位させて、同原料融液を前記
種結晶との接触部位から垂直方向に固化させる垂直ブリ
ッジマン法、或は、圧電性結晶原料を加熱炉内で融解
し、その融解してなる原料融液を種結晶に接触させ、前
記加熱炉のヒータの出力を調整して前記種結晶から離れ
るにしたがって前記原料融液の温度が高くなるような温
度勾配を設けながら徐々に冷却して、前記原料融液を前
記種結晶との接触部位から垂直方向に固化させる垂直グ
ラディエントフリージング法、により圧電性結晶を育成
するにあたって、前記種結晶として、圧電分極軸の正で
ある方位の面を露出してなる複数の圧電性単結晶をその
圧電分極軸の正である方位の面同士を合わせた状態で一
体化してなる種結晶を用いるとともに、該種結晶の融解
位置を、育成結晶の成長とともに前記種結晶の圧電分極
軸の正である方位の面同士を合わせてなる合わせ面から
成長してなる双晶面が育成結晶外に抜けないような範囲
とすることを特徴とする圧電性結晶の製造方法を提供す
るものである。
たもので、圧電性結晶原料を加熱炉内で融解し、その融
解してなる原料融液を種結晶に接触させ、前記原料融液
に対する前記加熱炉のヒータを前記種結晶の位置から前
記原料融液側に相対的に変位させて、同原料融液を前記
種結晶との接触部位から垂直方向に固化させる垂直ブリ
ッジマン法、或は、圧電性結晶原料を加熱炉内で融解
し、その融解してなる原料融液を種結晶に接触させ、前
記加熱炉のヒータの出力を調整して前記種結晶から離れ
るにしたがって前記原料融液の温度が高くなるような温
度勾配を設けながら徐々に冷却して、前記原料融液を前
記種結晶との接触部位から垂直方向に固化させる垂直グ
ラディエントフリージング法、により圧電性結晶を育成
するにあたって、前記種結晶として、圧電分極軸の正で
ある方位の面を露出してなる複数の圧電性単結晶をその
圧電分極軸の正である方位の面同士を合わせた状態で一
体化してなる種結晶を用いるとともに、該種結晶の融解
位置を、育成結晶の成長とともに前記種結晶の圧電分極
軸の正である方位の面同士を合わせてなる合わせ面から
成長してなる双晶面が育成結晶外に抜けないような範囲
とすることを特徴とする圧電性結晶の製造方法を提供す
るものである。
【００１０】また、垂直ブリッジマン法、或は、垂直グ
ラディエントフリージング法、により圧電性結晶を育成
するにあたって、種結晶として、双晶を含み且つ圧電分
極軸の正である方位の面が露出していない種結晶を用い
るとともに、該種結晶の融解位置を、育成結晶の成長と
ともに前記種結晶の双晶面から成長してなる双晶面が育
成結晶外に抜けないような範囲とすることを特徴とする
圧電性結晶の製造方法を提供するものである。
ラディエントフリージング法、により圧電性結晶を育成
するにあたって、種結晶として、双晶を含み且つ圧電分
極軸の正である方位の面が露出していない種結晶を用い
るとともに、該種結晶の融解位置を、育成結晶の成長と
ともに前記種結晶の双晶面から成長してなる双晶面が育
成結晶外に抜けないような範囲とすることを特徴とする
圧電性結晶の製造方法を提供するものである。
【００１１】具体的には、圧電性結晶として四硼酸リチ
ウム結晶が挙げられ、その圧電分極軸の正である方位の
面は（００１）面である。なお、複数の圧電性単結晶を
その圧電分極軸の正である方位の面同士を合わせる場合
には、その合わせ面は（００１）面から５度程度ずれて
いてもよいし、結晶成長方向は、〈１１０〉方向に限ら
ず、〈１００〉方向などのように、〈００１〉方向に略
直交する方向でもよいし、それらの方向（〈１１０〉方
向や〈１００〉方向など）から５度程度ずれていてもよ
い。
ウム結晶が挙げられ、その圧電分極軸の正である方位の
面は（００１）面である。なお、複数の圧電性単結晶を
その圧電分極軸の正である方位の面同士を合わせる場合
には、その合わせ面は（００１）面から５度程度ずれて
いてもよいし、結晶成長方向は、〈１１０〉方向に限ら
ず、〈１００〉方向などのように、〈００１〉方向に略
直交する方向でもよいし、それらの方向（〈１１０〉方
向や〈１００〉方向など）から５度程度ずれていてもよ
い。
【００１２】また、種結晶の融解位置の範囲、即ち育成
結晶の成長とともに前記種結晶の合わせ面又は双晶面か
ら成長してなる双晶面が育成結晶外に抜けないような範
囲とは、例えば種結晶保持部の内径が７mmの場合には種
結晶保持部の上端から２５mm程度下方に至るまでの範囲
である。その理由は、本発明者が実験を行ったところ、
育成結晶中に新たに成長した双晶面は水平方向に対して
平均８１〜８２゜程度の角度をなして傾いており、例え
ば種結晶保持部の内径が７mmの場合には種結晶の融解長
さが２３〜２５mmを超えると、成長した双晶面が種結晶
保持部において２３〜２５mm成長した所で結晶外に抜け
てしまうという結果が得られたからである。
結晶の成長とともに前記種結晶の合わせ面又は双晶面か
ら成長してなる双晶面が育成結晶外に抜けないような範
囲とは、例えば種結晶保持部の内径が７mmの場合には種
結晶保持部の上端から２５mm程度下方に至るまでの範囲
である。その理由は、本発明者が実験を行ったところ、
育成結晶中に新たに成長した双晶面は水平方向に対して
平均８１〜８２゜程度の角度をなして傾いており、例え
ば種結晶保持部の内径が７mmの場合には種結晶の融解長
さが２３〜２５mmを超えると、成長した双晶面が種結晶
保持部において２３〜２５mm成長した所で結晶外に抜け
てしまうという結果が得られたからである。
【００１３】なお、本明細書において、育成結晶中に新
たに成長してなる双晶面とは、原子の配列がある特定の
面を境にして鏡影の関係をなしている場合のその「特定
の面」を意味する狭義の「双晶面」ではなく、ある境界
を境にして結晶方位が反転している場合のその「境界」
のことを意味する。
たに成長してなる双晶面とは、原子の配列がある特定の
面を境にして鏡影の関係をなしている場合のその「特定
の面」を意味する狭義の「双晶面」ではなく、ある境界
を境にして結晶方位が反転している場合のその「境界」
のことを意味する。
【００１４】
【作用】上記手段によれば、垂直ブリッジマン法又は垂
直グラディエントフリージング法を採用し、複数の圧電
性単結晶を圧電分極軸の正である方位の面同士を合わせ
た状態で一体化してなる種結晶、或は双晶を含み且つ圧
電分極軸の正である方位の面が露出していない種結晶を
用いているため、種結晶の外側面に圧電分極軸の正であ
る方位の面が露出していないので、異常成長稜の発生及
びそれにより惹き起こされるクラックの発生を防止する
ことができる。従って、大口径の圧電性結晶、特に四硼
酸リチウム結晶を歩留りよく製造することが可能とな
る。
直グラディエントフリージング法を採用し、複数の圧電
性単結晶を圧電分極軸の正である方位の面同士を合わせ
た状態で一体化してなる種結晶、或は双晶を含み且つ圧
電分極軸の正である方位の面が露出していない種結晶を
用いているため、種結晶の外側面に圧電分極軸の正であ
る方位の面が露出していないので、異常成長稜の発生及
びそれにより惹き起こされるクラックの発生を防止する
ことができる。従って、大口径の圧電性結晶、特に四硼
酸リチウム結晶を歩留りよく製造することが可能とな
る。
【００１５】また、種結晶の融解位置を、育成結晶の成
長とともに種結晶の合わせ面又は双晶面から成長してな
る新たな双晶面が育成結晶外に抜けないような範囲とす
ることによって、新たな双晶面が種結晶から育成結晶に
伝搬し、結晶の製造歩留りが向上する。
長とともに種結晶の合わせ面又は双晶面から成長してな
る新たな双晶面が育成結晶外に抜けないような範囲とす
ることによって、新たな双晶面が種結晶から育成結晶に
伝搬し、結晶の製造歩留りが向上する。
【００１６】なお、育成された結晶は双晶を含んでいる
が、この双晶の境界部分（即ち、広義の「双晶面」）以
外では単結晶と全く同様の特性を示すので、弾性表面波
装置の圧電特性には何ら影響を及ぼすことはなく、弾性
表面波装置用の基板として好適な大口径の圧電性結晶、
特に四硼酸リチウム結晶を安定に製造することが可能と
なる。
が、この双晶の境界部分（即ち、広義の「双晶面」）以
外では単結晶と全く同様の特性を示すので、弾性表面波
装置の圧電特性には何ら影響を及ぼすことはなく、弾性
表面波装置用の基板として好適な大口径の圧電性結晶、
特に四硼酸リチウム結晶を安定に製造することが可能と
なる。
【００１７】
【実施例】以下に、具体的な実施例及び比較例を挙げ
て、本発明に係る圧電性結晶の製造方法の特徴とすると
ころを明らかにする。なお、実施例及び比較例において
は、直胴部の直径が３インチの四硼酸リチウム結晶を垂
直ブリッジマン法により〈１１０〉方向に育成した。ま
た、その際、以下のようにして作製した種結晶を用い
た。
て、本発明に係る圧電性結晶の製造方法の特徴とすると
ころを明らかにする。なお、実施例及び比較例において
は、直胴部の直径が３インチの四硼酸リチウム結晶を垂
直ブリッジマン法により〈１１０〉方向に育成した。ま
た、その際、以下のようにして作製した種結晶を用い
た。
【００１８】具体的な実施例及び比較例を説明する前
に、種結晶の作製工程を図２に基づいて説明する。先
ず、〈１１０〉方向に５０mm、〈００１〉方向に２．４
mm、それら両方向に直交する方向に４．７mmの細長い四
硼酸リチウム単結晶２ａ，２ｂを用意した（図２
（ａ））。次いで、それら単結晶２ａ，２ｂのそれぞれ
の（００１）面を対向するように貼り合わせ、白金線４
で固定して種結晶２ｃとした（図２（ｂ））。この種結
晶２ｃでは、（００１）面は種結晶２ｃの外周部分には
露出していない。なお、この（００１）面は、エッチピ
ットの形状により容易に確認できる。また、種結晶保持
部と種結晶の隙間には、原料粉を詰め、上部から融液が
隙間を伝って落ちてこないようにしている。
に、種結晶の作製工程を図２に基づいて説明する。先
ず、〈１１０〉方向に５０mm、〈００１〉方向に２．４
mm、それら両方向に直交する方向に４．７mmの細長い四
硼酸リチウム単結晶２ａ，２ｂを用意した（図２
（ａ））。次いで、それら単結晶２ａ，２ｂのそれぞれ
の（００１）面を対向するように貼り合わせ、白金線４
で固定して種結晶２ｃとした（図２（ｂ））。この種結
晶２ｃでは、（００１）面は種結晶２ｃの外周部分には
露出していない。なお、この（００１）面は、エッチピ
ットの形状により容易に確認できる。また、種結晶保持
部と種結晶の隙間には、原料粉を詰め、上部から融液が
隙間を伝って落ちてこないようにしている。
【００１９】（実施例）高純度四硼酸リチウム（純度：
９９．９９％）よりなる原料を、表面をグラッシーカー
ボンでコートしたカーボン製るつぼに充填し、それを抵
抗加熱炉で加熱して前記原料を融解した。また、るつぼ
の下部に上記種結晶２ｃを保持させて原料融液と接触さ
せ、平均温度勾配を１５℃／cm、るつぼの回転速度を０
rpm、図３に示すように種結晶２ｃを融解する距離（種
結晶保持部の上端から種結晶２ｃの融解位置までの長
さ）ｈを７mmとし、るつぼを引下げ速度０．３mm／時で
鉛直方向に引き下げて、直胴部の直径が３インチで長さ
が１５０mmの四硼酸リチウム結晶１００を育成した。育
成後、得られた結晶１００を２０℃／時で冷却した。そ
の際、種結晶２ｃを融解する距離ｈの調整については、
抵抗加熱炉内におけるるつぼの位置または炉の設定温度
を適宜調整することにより行った。
９９．９９％）よりなる原料を、表面をグラッシーカー
ボンでコートしたカーボン製るつぼに充填し、それを抵
抗加熱炉で加熱して前記原料を融解した。また、るつぼ
の下部に上記種結晶２ｃを保持させて原料融液と接触さ
せ、平均温度勾配を１５℃／cm、るつぼの回転速度を０
rpm、図３に示すように種結晶２ｃを融解する距離（種
結晶保持部の上端から種結晶２ｃの融解位置までの長
さ）ｈを７mmとし、るつぼを引下げ速度０．３mm／時で
鉛直方向に引き下げて、直胴部の直径が３インチで長さ
が１５０mmの四硼酸リチウム結晶１００を育成した。育
成後、得られた結晶１００を２０℃／時で冷却した。そ
の際、種結晶２ｃを融解する距離ｈの調整については、
抵抗加熱炉内におけるるつぼの位置または炉の設定温度
を適宜調整することにより行った。
【００２０】以上の方法で、結晶育成を５回行った結
果、全ての結晶において、異常成長稜及びクラックは発
生しなかった。また、図３に示すように、種結晶２ｃの
合わせ面２ｄから新たに成長した双晶面１００ａが、種
結晶保持部において結晶外に抜けずに、得られた結晶１
００の上端にまで達していた。そして、その結晶１００
は、（００１）面と
果、全ての結晶において、異常成長稜及びクラックは発
生しなかった。また、図３に示すように、種結晶２ｃの
合わせ面２ｄから新たに成長した双晶面１００ａが、種
結晶保持部において結晶外に抜けずに、得られた結晶１
００の上端にまで達していた。そして、その結晶１００
は、（００１）面と
【数８】 面からなる双晶を含んでいるが、双晶面１００ａ（双晶
の境界部分）以外では単結晶基板と全く同等の特性を有
していた。
の境界部分）以外では単結晶基板と全く同等の特性を有
していた。
【００２１】（比較例）比較として、種結晶２ｃを融解
する距離ｈを３０mmとして結晶を育成した。その他の条
件は上記実施例と同じであった。結晶育成を３回行った
結果、何れも図４に示すように、種結晶２ｃの合わせ面
２ｄから新たに成長した双晶面１１０ａは種結晶保持部
において結晶外に抜けてしまっていた。そして、得られ
た３本の結晶１１０には異常成長稜が発生しており、育
成中にクラックが生じてしまった。
する距離ｈを３０mmとして結晶を育成した。その他の条
件は上記実施例と同じであった。結晶育成を３回行った
結果、何れも図４に示すように、種結晶２ｃの合わせ面
２ｄから新たに成長した双晶面１１０ａは種結晶保持部
において結晶外に抜けてしまっていた。そして、得られ
た３本の結晶１１０には異常成長稜が発生しており、育
成中にクラックが生じてしまった。
【００２２】以上説明したように、四硼酸リチウム結晶
を垂直ブリッジマン法により育成するにあたり、外周部
分に（００１）面が露出していない種結晶２ｃを用い、
種結晶２ｃを融解する距離ｈを調整して種結晶２ｃの融
解位置を、種結晶２ｃの合わせ面２ｄから成長してなる
新たな双晶面１００ａが育成結晶１００外に抜けないよ
うな範囲とすることが極めて有効であることがわかっ
た。
を垂直ブリッジマン法により育成するにあたり、外周部
分に（００１）面が露出していない種結晶２ｃを用い、
種結晶２ｃを融解する距離ｈを調整して種結晶２ｃの融
解位置を、種結晶２ｃの合わせ面２ｄから成長してなる
新たな双晶面１００ａが育成結晶１００外に抜けないよ
うな範囲とすることが極めて有効であることがわかっ
た。
【００２３】なお、上記実施例においては、２本の四硼
酸リチウム単結晶２ａ，２ｂで種結晶２ｃを構成してい
るが、圧電分極軸の正である方位の面同士を合わせる
か、或は圧電分極軸の正である方位の面が露出しなけれ
ば、種結晶として用いる四硼酸リチウム単結晶は１本で
もよいし３本以上でもよい。そして、例えば、斜めに切
った単結晶同士を貼り合わせたり、それ以外の別の形状
の単結晶同士を貼り合わせてもよく、その貼り合わせ方
法も、熱処理による接合や無機系接着剤などの使用によ
る接合など、如何なる方法も適用可能である。或は、双
晶を含み且つ圧電分極軸の正である方位の面が露出して
いない結晶を種結晶として用いることも可能である。
酸リチウム単結晶２ａ，２ｂで種結晶２ｃを構成してい
るが、圧電分極軸の正である方位の面同士を合わせる
か、或は圧電分極軸の正である方位の面が露出しなけれ
ば、種結晶として用いる四硼酸リチウム単結晶は１本で
もよいし３本以上でもよい。そして、例えば、斜めに切
った単結晶同士を貼り合わせたり、それ以外の別の形状
の単結晶同士を貼り合わせてもよく、その貼り合わせ方
法も、熱処理による接合や無機系接着剤などの使用によ
る接合など、如何なる方法も適用可能である。或は、双
晶を含み且つ圧電分極軸の正である方位の面が露出して
いない結晶を種結晶として用いることも可能である。
【００２４】また、上記実施例においては、四硼酸リチ
ウム結晶１００を〈１１０〉方向に成長させているが、
その方向に限らず、成長方向が〈１００〉方向などのよ
うに、〈００１〉方向に略直交する方向やそれらの方向
から５度程度ずれていても、同様の効果、即ち異常成長
稜及びクラックの発生が防止されるとともに、双晶面１
００ａ以外では単結晶基板と全く同等の特性を有すると
いう効果が得られる。
ウム結晶１００を〈１１０〉方向に成長させているが、
その方向に限らず、成長方向が〈１００〉方向などのよ
うに、〈００１〉方向に略直交する方向やそれらの方向
から５度程度ずれていても、同様の効果、即ち異常成長
稜及びクラックの発生が防止されるとともに、双晶面１
００ａ以外では単結晶基板と全く同等の特性を有すると
いう効果が得られる。
【００２５】また、結晶育成条件に付いては、上記実施
例により何等制限されるものではなく、平均温度勾配は
クラック防止のため１０〜２５℃／cmの範囲、るつぼの
引下げ速度は気泡の発生を防止するため０．１〜１mm／
時の範囲、るつぼの回転速度は０〜１０rpmの範囲、種
結晶２ｃから育成結晶の肩部にかけての広がり角度は９
０〜１７０度の範囲、育成終了後の結晶１００の室温ま
での冷却速度は１０〜３０℃／時の範囲、で夫々適宜選
択することができる。
例により何等制限されるものではなく、平均温度勾配は
クラック防止のため１０〜２５℃／cmの範囲、るつぼの
引下げ速度は気泡の発生を防止するため０．１〜１mm／
時の範囲、るつぼの回転速度は０〜１０rpmの範囲、種
結晶２ｃから育成結晶の肩部にかけての広がり角度は９
０〜１７０度の範囲、育成終了後の結晶１００の室温ま
での冷却速度は１０〜３０℃／時の範囲、で夫々適宜選
択することができる。
【００２６】さらにまた、上記実施例では垂直ブリッジ
マン法を採用したが、原料融液と種結晶とを接触させ、
原料融液を冷却して種結晶の接触部位から固化させると
いう点で垂直ブリッジマン法と原理的に共通な垂直グラ
ディエントフリージング法においても、本発明を適用す
ることにより同様の効果、即ち異常成長稜及びクラック
の発生が防止されるとともに、双晶面以外では単結晶基
板と全く同等の特性を有するという効果が得られる。
マン法を採用したが、原料融液と種結晶とを接触させ、
原料融液を冷却して種結晶の接触部位から固化させると
いう点で垂直ブリッジマン法と原理的に共通な垂直グラ
ディエントフリージング法においても、本発明を適用す
ることにより同様の効果、即ち異常成長稜及びクラック
の発生が防止されるとともに、双晶面以外では単結晶基
板と全く同等の特性を有するという効果が得られる。
【００２７】さらに、本発明は、四硼酸リチウム結晶の
育成に限らず、垂直ブリッジマン法や垂直グラディエン
トフリージング法により結晶を育成する際に、結晶育成
中に異常成長稜が発生し得る圧電性結晶の育成に適用可
能である。その場合には、その育成結晶において異常成
長稜が多発する方向を特定し、その方向の面が露出して
いないような種結晶を用いればよい。
育成に限らず、垂直ブリッジマン法や垂直グラディエン
トフリージング法により結晶を育成する際に、結晶育成
中に異常成長稜が発生し得る圧電性結晶の育成に適用可
能である。その場合には、その育成結晶において異常成
長稜が多発する方向を特定し、その方向の面が露出して
いないような種結晶を用いればよい。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、垂直ブリッジマン法又
は垂直グラディエントフリージング法を採用し、複数の
圧電性単結晶を圧電分極軸の正である方位の面同士を合
わせた状態で一体化してなる種結晶、或は双晶を含み且
つ圧電分極軸の正である方位の面が露出していない種結
晶を用い、さらに種結晶の融解位置を、育成結晶の成長
とともに種結晶の合わせ面又は双晶面から成長してなる
新たな双晶面が育成結晶外に抜けないような範囲として
いるため、種結晶の外側面に圧電分極軸の正である方位
の面が露出せず、しかも新たな双晶面が種結晶から育成
結晶に伝搬するので、異常成長稜の発生及びそれにより
惹き起こされるクラックの発生を防止することができ
る。従って、大口径の圧電性結晶、特に四硼酸リチウム
結晶を歩留りよく製造することが可能となる。
は垂直グラディエントフリージング法を採用し、複数の
圧電性単結晶を圧電分極軸の正である方位の面同士を合
わせた状態で一体化してなる種結晶、或は双晶を含み且
つ圧電分極軸の正である方位の面が露出していない種結
晶を用い、さらに種結晶の融解位置を、育成結晶の成長
とともに種結晶の合わせ面又は双晶面から成長してなる
新たな双晶面が育成結晶外に抜けないような範囲として
いるため、種結晶の外側面に圧電分極軸の正である方位
の面が露出せず、しかも新たな双晶面が種結晶から育成
結晶に伝搬するので、異常成長稜の発生及びそれにより
惹き起こされるクラックの発生を防止することができ
る。従って、大口径の圧電性結晶、特に四硼酸リチウム
結晶を歩留りよく製造することが可能となる。
【図１】育成した四硼酸リチウム結晶に発生する異常成
長稜を説明するための図である。
長稜を説明するための図である。
【図２】本発明に係る製造方法に用いる種結晶を説明す
るための図である。
るための図である。
【図３】実施例において育成した結晶を説明するための
図である。
図である。
【図４】比較例において育成した結晶を説明するための
図である。
図である。
２ａ，２ｂ 四硼酸リチウム単結晶 ２ｃ 種結晶 ２ｄ 合わせ面 １００ 四硼酸リチウム結晶（圧電性結晶） １００ａ 双晶面
Claims (5)
- 【請求項１】 圧電性結晶原料を加熱炉内で融解し、そ
の融解してなる原料融液を種結晶に接触させ、前記原料
融液に対する前記加熱炉のヒータを前記種結晶の位置か
ら前記原料融液側に相対的に変位させて、同原料融液を
前記種結晶との接触部位から垂直方向に固化させる垂直
ブリッジマン法により圧電性結晶を育成するにあたっ
て、前記種結晶として、圧電分極軸の正である方位の面
を露出してなる複数の圧電性単結晶をその圧電分極軸の
正である方位の面同士を合わせた状態で一体化してなる
種結晶を用いるとともに、該種結晶の融解位置を、育成
結晶の成長とともに前記種結晶の圧電分極軸の正である
方位の面同士を合わせてなる合わせ面から成長してなる
双晶面が育成結晶外に抜けないような範囲とすることを
特徴とする圧電性結晶の製造方法。 - 【請求項２】 圧電性結晶原料を加熱炉内で融解し、そ
の融解してなる原料融液を種結晶に接触させ、前記原料
融液に対する前記加熱炉のヒータを前記種結晶の位置か
ら前記原料融液側に相対的に変位させて、同原料融液を
前記種結晶との接触部位から垂直方向に固化させる垂直
ブリッジマン法により圧電性結晶を育成するにあたっ
て、前記種結晶として、双晶を含み且つ圧電分極軸の正
である方位の面が露出していない種結晶を用いるととも
に、該種結晶の融解位置を、育成結晶の成長とともに前
記種結晶の双晶面から成長してなる双晶面が育成結晶外
に抜けないような範囲とすることを特徴とする圧電性結
晶の製造方法。 - 【請求項３】 圧電性結晶原料を加熱炉内で融解し、そ
の融解してなる原料融液を種結晶に接触させ、前記加熱
炉のヒータの出力を調整して前記種結晶から離れるにし
たがって前記原料融液の温度が高くなるような温度勾配
を設けながら徐々に冷却して、前記原料融液を前記種結
晶との接触部位から垂直方向に固化させる垂直グラディ
エントフリージング法により圧電性結晶を育成するにあ
たって、前記種結晶として、圧電分極軸の正である方位
の面を露出してなる複数の圧電性単結晶をその圧電分極
軸の正である方位の面同士を合わせた状態で一体化して
なる種結晶を用いるとともに、該種結晶の融解位置を、
育成結晶の成長とともに前記種結晶の圧電分極軸の正で
ある方位の面同士を合わせてなる合わせ面から成長して
なる双晶面が育成結晶外に抜けないような範囲とするこ
とを特徴とする圧電性結晶の製造方法。 - 【請求項４】 圧電性結晶原料を加熱炉内で融解し、そ
の融解してなる原料融液を種結晶に接触させ、前記加熱
炉のヒータの出力を調整して前記種結晶から離れるにし
たがって前記原料融液の温度が高くなるような温度勾配
を設けながら徐々に冷却して、前記原料融液を前記種結
晶との接触部位から垂直方向に固化させる垂直グラディ
エントフリージング法により圧電性結晶を育成するにあ
たって、前記種結晶として、双晶を含み且つ圧電分極軸
の正である方位の面が露出していない種結晶を用いると
ともに、該種結晶の融解位置を、育成結晶の成長ととも
に前記種結晶の双晶面から成長してなる双晶面が育成結
晶外に抜けないような範囲とすることを特徴とする圧電
性結晶の製造方法。 - 【請求項５】 上記圧電性結晶が四硼酸リチウム結晶で
あり、且つ上記圧電分極軸の正である方位の面が（００
１）面であることを特徴とする請求項１、２、３又は４
記載の圧電性結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4155094A JP2739556B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 圧電性結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4155094A JP2739556B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 圧電性結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07247193A true JPH07247193A (ja) | 1995-09-26 |
| JP2739556B2 JP2739556B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=12611544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4155094A Expired - Fee Related JP2739556B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 圧電性結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2739556B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013088622A (ja) * | 2011-10-18 | 2013-05-13 | Tohoku Univ | 常誘電体周期双晶結晶の製造方法 |
| JP2014214078A (ja) * | 2013-04-30 | 2014-11-17 | 日本電信電話株式会社 | 結晶成長方法 |
-
1994
- 1994-03-11 JP JP4155094A patent/JP2739556B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013088622A (ja) * | 2011-10-18 | 2013-05-13 | Tohoku Univ | 常誘電体周期双晶結晶の製造方法 |
| JP2014214078A (ja) * | 2013-04-30 | 2014-11-17 | 日本電信電話株式会社 | 結晶成長方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2739556B2 (ja) | 1998-04-15 |
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