JPH0782075A - 酸化物単結晶の育成方法 - Google Patents
酸化物単結晶の育成方法Info
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- JPH0782075A JPH0782075A JP5233294A JP23329493A JPH0782075A JP H0782075 A JPH0782075 A JP H0782075A JP 5233294 A JP5233294 A JP 5233294A JP 23329493 A JP23329493 A JP 23329493A JP H0782075 A JPH0782075 A JP H0782075A
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 融液の自然対流を促進して固液界面の形状を
融液側に凸の状態を安定して維持しながら、結晶性の優
れた酸化物単結晶を回転引上法で育成する方法を提供し
ようとするものである。 【構成】 赤外領域に光学吸収のピークを有する酸化物
単結晶を回転引上法で育成する方法において、育成雰囲
気の酸素分圧を１０-2〜１０-7気圧の範囲で制御するこ
とにより融液対流を制御して結晶と融液の固液界面を安
定に保ちながら酸化物単結晶を育成する方法である。
融液側に凸の状態を安定して維持しながら、結晶性の優
れた酸化物単結晶を回転引上法で育成する方法を提供し
ようとするものである。 【構成】 赤外領域に光学吸収のピークを有する酸化物
単結晶を回転引上法で育成する方法において、育成雰囲
気の酸素分圧を１０-2〜１０-7気圧の範囲で制御するこ
とにより融液対流を制御して結晶と融液の固液界面を安
定に保ちながら酸化物単結晶を育成する方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体レーザ、光学結晶
及び酸化物超伝導体薄膜等のエピタキシャル成長用基板
に適した酸化物単結晶、例えばＤｙＡｌＯ3 ，Ｄｙ3 Ａ
ｌ5 Ｏ12，Ｄｙ4 Ａｌ2 Ｏ9 ，ＤｙＧａＯ3 ，Ｄｙ3 Ｇ
ａ5 Ｏ12，Ｄｙ4 Ｇａ2 Ｏ9 などを育成する方法に関す
る。
及び酸化物超伝導体薄膜等のエピタキシャル成長用基板
に適した酸化物単結晶、例えばＤｙＡｌＯ3 ，Ｄｙ3 Ａ
ｌ5 Ｏ12，Ｄｙ4 Ａｌ2 Ｏ9 ，ＤｙＧａＯ3 ，Ｄｙ3 Ｇ
ａ5 Ｏ12，Ｄｙ4 Ｇａ2 Ｏ9 などを育成する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】回転引上法は大型で良質の単結晶を育成
することができるので、シリコン半導体の他にも数多く
の酸化物単結晶の育成に用いられている。図５は、従来
の高周波誘導加熱法を適用した回転引上装置の断面図で
ある。高周波誘導用のワークコイル１４に高周波電力を
印加してるつぼ１５を加熱し、るつぼに充填した原料を
溶融する。この融液１６に種結晶１７を浸し、十分にな
じませた後、所定の速度で回転させながら上方に引き上
げて結晶成長を行う。酸化物単結晶の育成では、引上速
度は毎時０．５〜５．０ｍｍ程度である。材料によって
は抵抗加熱で加熱する場合もある。なお、酸化物単結晶
を高周波誘導加熱で育成するときには、るつぼに白金、
イリジウム、あるいはモリブデンなどの金属が主に用い
られる。また、るつぼの周囲及び上方には保温のために
断熱材及びアフターヒータで覆う場合が多い。そして、
育成雰囲気は酸化物単結晶を育成する場合、通常、不活
性ガスや酸化雰囲気で育成される。
することができるので、シリコン半導体の他にも数多く
の酸化物単結晶の育成に用いられている。図５は、従来
の高周波誘導加熱法を適用した回転引上装置の断面図で
ある。高周波誘導用のワークコイル１４に高周波電力を
印加してるつぼ１５を加熱し、るつぼに充填した原料を
溶融する。この融液１６に種結晶１７を浸し、十分にな
じませた後、所定の速度で回転させながら上方に引き上
げて結晶成長を行う。酸化物単結晶の育成では、引上速
度は毎時０．５〜５．０ｍｍ程度である。材料によって
は抵抗加熱で加熱する場合もある。なお、酸化物単結晶
を高周波誘導加熱で育成するときには、るつぼに白金、
イリジウム、あるいはモリブデンなどの金属が主に用い
られる。また、るつぼの周囲及び上方には保温のために
断熱材及びアフターヒータで覆う場合が多い。そして、
育成雰囲気は酸化物単結晶を育成する場合、通常、不活
性ガスや酸化雰囲気で育成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】回転引上法で単結晶を
育成するときに、成長結晶と融液の固液界面の形状が、
結晶内に残留する歪みや融液の安定性など、結晶の品質
に大きな影響を与える。固液界面の形状は、基本的には
育成する材料の融点の等温線を反映するため、融液対流
によって決まる融液内の温度分布で決定される。
育成するときに、成長結晶と融液の固液界面の形状が、
結晶内に残留する歪みや融液の安定性など、結晶の品質
に大きな影響を与える。固液界面の形状は、基本的には
育成する材料の融点の等温線を反映するため、融液対流
によって決まる融液内の温度分布で決定される。
【０００４】融液対流の要因は、基本的に２つに大別さ
れる。１つは融液内の温度勾配に起因する自然対流であ
る。融液内の温度勾配は使用する耐火物の材質や形状、
アフターヒータの形状、るつぼとアフターヒータとの距
離、るつぼと高周波誘導用ワークコイルとの相対的位置
などにより決まる。融液対流を生ずるもう１つの原因
は、結晶の回転あるいはるつぼの回転に起因する強制対
流である。
れる。１つは融液内の温度勾配に起因する自然対流であ
る。融液内の温度勾配は使用する耐火物の材質や形状、
アフターヒータの形状、るつぼとアフターヒータとの距
離、るつぼと高周波誘導用ワークコイルとの相対的位置
などにより決まる。融液対流を生ずるもう１つの原因
は、結晶の回転あるいはるつぼの回転に起因する強制対
流である。
【０００５】固液界面の形状は自然対流と強制対流のバ
ランスで決まり、定性的には自然対流が優勢な場合は固
液界面は融液側に凸となり、強制対流が優勢な場合には
逆に融液側に凹となる傾向がある。結晶成長中に固液界
面の形状が急激に変化すると、結晶に歪みや割れが生じ
たり、引上結晶の直径が変動するなどの支障を来し、極
端な場合は引上結晶が融液から離れて結晶の育成を不可
能にする。それ故、固液界面の形状を融液側に凸の状態
を安定に維持することは結晶成長において極めて重要な
ことであり、そのために結晶の回転数を変化させたり、
高周波誘導用ワークコイルを移動させるなどの方策が取
られてきたが、その効果は必ずしも十分でなかった。
ランスで決まり、定性的には自然対流が優勢な場合は固
液界面は融液側に凸となり、強制対流が優勢な場合には
逆に融液側に凹となる傾向がある。結晶成長中に固液界
面の形状が急激に変化すると、結晶に歪みや割れが生じ
たり、引上結晶の直径が変動するなどの支障を来し、極
端な場合は引上結晶が融液から離れて結晶の育成を不可
能にする。それ故、固液界面の形状を融液側に凸の状態
を安定に維持することは結晶成長において極めて重要な
ことであり、そのために結晶の回転数を変化させたり、
高周波誘導用ワークコイルを移動させるなどの方策が取
られてきたが、その効果は必ずしも十分でなかった。
【０００６】また、回転引上法で単結晶を育成する方法
において、結晶の光吸収特性が結晶成長過程に重要な影
響を及ぼすことがある。多くの高融点酸化物の融液の輻
射スペクトルは、その代表例であるＤｙ3 Ａｌ5 Ｏ12融
液の輻射スペクトル [B.Cockayne et al. J.Mater.Sci.
4(1969),p.450]を図４に示すように、赤外領域にピーク
を有する。そのため、育成しようとする結晶の光吸収ピ
ークが融液の輻射スペクトルのピークと一致する場合、
例えば、希土類酸化物である酸化ジスプロシウム（Ｄｙ
2 Ｏ3 ) と酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ) を１：１の
割合で化合したジスプロシウムアルミネート（ＤｙＡｌ
Ｏ3 ) や、３：５の割合で化合したジスプロシウムアル
ミニウムガーネット（Ｄｙ3 Ａｌ5 Ｏ12) などは、融液
からの輻射熱を成長中の結晶自身が吸収するため、結晶
を通しての実効的な熱伝導が悪くなる。光吸収ピークが
融液の輻射スペクトルと一致しない場合と比較して、融
液内の温度勾配が緩くなり、自然対流の影響が弱まり、
固液界面の形状が平坦から融液側に凹となり易くなるた
め、上記の従来法では安定して結晶を育成することがで
きないという問題があった。
において、結晶の光吸収特性が結晶成長過程に重要な影
響を及ぼすことがある。多くの高融点酸化物の融液の輻
射スペクトルは、その代表例であるＤｙ3 Ａｌ5 Ｏ12融
液の輻射スペクトル [B.Cockayne et al. J.Mater.Sci.
4(1969),p.450]を図４に示すように、赤外領域にピーク
を有する。そのため、育成しようとする結晶の光吸収ピ
ークが融液の輻射スペクトルのピークと一致する場合、
例えば、希土類酸化物である酸化ジスプロシウム（Ｄｙ
2 Ｏ3 ) と酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ) を１：１の
割合で化合したジスプロシウムアルミネート（ＤｙＡｌ
Ｏ3 ) や、３：５の割合で化合したジスプロシウムアル
ミニウムガーネット（Ｄｙ3 Ａｌ5 Ｏ12) などは、融液
からの輻射熱を成長中の結晶自身が吸収するため、結晶
を通しての実効的な熱伝導が悪くなる。光吸収ピークが
融液の輻射スペクトルと一致しない場合と比較して、融
液内の温度勾配が緩くなり、自然対流の影響が弱まり、
固液界面の形状が平坦から融液側に凹となり易くなるた
め、上記の従来法では安定して結晶を育成することがで
きないという問題があった。
【０００７】そこで、本発明では、上記の欠点を解消
し、赤外領域に光吸収のピークを有する酸化物につい
て、良好な結晶性を有する単結晶の育成方法を提供しよ
うとするものである。
し、赤外領域に光吸収のピークを有する酸化物につい
て、良好な結晶性を有する単結晶の育成方法を提供しよ
うとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、赤外領域に光
学吸収のピークを有する酸化物単結晶を回転引上法で育
成する方法において、育成雰囲気の酸素分圧を１０-2〜
１０-7気圧の範囲で制御することにより融液対流を制御
し、結晶と融液の固液界面が下に凸の状態を保ちながら
酸化物単結晶を育成する方法である。
学吸収のピークを有する酸化物単結晶を回転引上法で育
成する方法において、育成雰囲気の酸素分圧を１０-2〜
１０-7気圧の範囲で制御することにより融液対流を制御
し、結晶と融液の固液界面が下に凸の状態を保ちながら
酸化物単結晶を育成する方法である。
【０００９】
【作用】本発明者等は、赤外領域に光吸収のピークを有
する酸化物の単結晶を回転引上法で育成する方法につい
て鋭意研究する中で、育成雰囲気の酸素分圧を１０-7〜
１０-2気圧の範囲で制御すると、温度勾配を変化させな
くとも自然対流が促進され、固液界面が融液側に凸の状
態を常に維持することができ、結晶性の良好な酸化物単
結晶を再現性よく育成できることを見出した。なお、上
記の自然対流は融液表面の還元に伴う表面張力あるいは
粘性係数の変化に起因する現象であると考えられる。酸
素分圧が１０-2気圧を上回ると自然対流の促進効果が小
さく、また、１０-7気圧を下回ると融液の還元による極
端な組成変動や著しい蒸発が発生するので好ましくな
い。なお、適正な酸素分圧は育成する材料によって異な
るが、一般的には１０-5〜１０-4気圧の範囲が好まし
い。
する酸化物の単結晶を回転引上法で育成する方法につい
て鋭意研究する中で、育成雰囲気の酸素分圧を１０-7〜
１０-2気圧の範囲で制御すると、温度勾配を変化させな
くとも自然対流が促進され、固液界面が融液側に凸の状
態を常に維持することができ、結晶性の良好な酸化物単
結晶を再現性よく育成できることを見出した。なお、上
記の自然対流は融液表面の還元に伴う表面張力あるいは
粘性係数の変化に起因する現象であると考えられる。酸
素分圧が１０-2気圧を上回ると自然対流の促進効果が小
さく、また、１０-7気圧を下回ると融液の還元による極
端な組成変動や著しい蒸発が発生するので好ましくな
い。なお、適正な酸素分圧は育成する材料によって異な
るが、一般的には１０-5〜１０-4気圧の範囲が好まし
い。
【００１０】図１は、本発明を実施するための回転引上
装置の断面図である。るつぼ１の上部には、メガホン型
のアフターヒータ２を設置し、るつぼ１を耐火るつぼ４
内に配置し、その間にバブル３を充填し、アフターヒー
タ２の周囲には保温筒５を配置して融液の温度勾配を制
御し、かつ育成結晶を保温する。耐火ルツボ４の周囲に
は高周波誘導用のワークコイル６を配置し、その位置
は、育成する材料に応じて調整する。以上の育成装置は
チャンバー７内に配置し、上部フランジ８及び下部フラ
ンジ９で封止し、下部フランジ９に接続した真空ポンプ
１０で真空排気し、結晶育成中は上部フランジ８に接続
したガス導入管１１を介して雰囲気ガスをチャンバー７
内に供給する。るつぼ１の底には熱電対１２を配置して
温度をモニターする。
装置の断面図である。るつぼ１の上部には、メガホン型
のアフターヒータ２を設置し、るつぼ１を耐火るつぼ４
内に配置し、その間にバブル３を充填し、アフターヒー
タ２の周囲には保温筒５を配置して融液の温度勾配を制
御し、かつ育成結晶を保温する。耐火ルツボ４の周囲に
は高周波誘導用のワークコイル６を配置し、その位置
は、育成する材料に応じて調整する。以上の育成装置は
チャンバー７内に配置し、上部フランジ８及び下部フラ
ンジ９で封止し、下部フランジ９に接続した真空ポンプ
１０で真空排気し、結晶育成中は上部フランジ８に接続
したガス導入管１１を介して雰囲気ガスをチャンバー７
内に供給する。るつぼ１の底には熱電対１２を配置して
温度をモニターする。
【００１１】結晶の育成手順を説明すると、酸化物原料
をるつぼ１内に投入し、上下のフランジ８，９でチャン
バー７を閉じた後、真空ポンプ１０で一旦排気してから
雰囲気ガスをガス導入管１１から供給し、ワークコイル
６に通電して酸化物原料を溶融して融液が安定してか
ら、引上軸１３を下降して種結晶を融液に十分になじま
せた後、種結晶を回転しながら所定の速度で単結晶を引
き上げる。
をるつぼ１内に投入し、上下のフランジ８，９でチャン
バー７を閉じた後、真空ポンプ１０で一旦排気してから
雰囲気ガスをガス導入管１１から供給し、ワークコイル
６に通電して酸化物原料を溶融して融液が安定してか
ら、引上軸１３を下降して種結晶を融液に十分になじま
せた後、種結晶を回転しながら所定の速度で単結晶を引
き上げる。
【００１２】
（実施例１）図１の回転引上装置を用いて、酸化物超伝
導体薄膜のエピタキシャル成長用基板結晶としての応用
が期待されるジスプロシウムアルミネートＤｙＡｌＯ3
単結晶を育成した。なお、＜１１１＞軸方向に垂直に切
出したジスプロシウムアルミネートの光吸収特性は図２
及び図３のとおりである。これらの図から明らかなよう
に、赤外領域に幅広い光吸収ピークを有するため、従来
の回転引上法では結晶に割れや歪みが発生し、育成結晶
の径の変動が激しいため、結晶性の優れた単結晶を得る
ことが極めて困難であった。
導体薄膜のエピタキシャル成長用基板結晶としての応用
が期待されるジスプロシウムアルミネートＤｙＡｌＯ3
単結晶を育成した。なお、＜１１１＞軸方向に垂直に切
出したジスプロシウムアルミネートの光吸収特性は図２
及び図３のとおりである。これらの図から明らかなよう
に、赤外領域に幅広い光吸収ピークを有するため、従来
の回転引上法では結晶に割れや歪みが発生し、育成結晶
の径の変動が激しいため、結晶性の優れた単結晶を得る
ことが極めて困難であった。
【００１３】出発原料としては、純度９９．９９％の酸
化ジスプロシウムＤｙ2 Ｏ3 粉末と純度９９．９９９％
の酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 粉末を、予め灼熱減量を
測定して両粉末を原子比でＤｙ：Ａｌ＝１：１になるよ
うに秤量し、乾燥状態で混合した。その混合粉末を４０
００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で冷間静水圧プレスで成形した
後、大気中１６００℃で１０時間焼成したものを出発原
料とした。
化ジスプロシウムＤｙ2 Ｏ3 粉末と純度９９．９９９％
の酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 粉末を、予め灼熱減量を
測定して両粉末を原子比でＤｙ：Ａｌ＝１：１になるよ
うに秤量し、乾燥状態で混合した。その混合粉末を４０
００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で冷間静水圧プレスで成形した
後、大気中１６００℃で１０時間焼成したものを出発原
料とした。
【００１４】次に、外径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍ、厚さ
１．５ｍｍのイリジウム製のるつぼに上記の出発原料４
６０ｇを充填し、チャンバー内を真空ポンプで５×１０
-5Ｔｏｒｒまで真空排気した後、窒素ガスを大気圧にな
るまで導入し、再度真空ポンプで５×１０-5Ｔｏｒｒま
で真空排気した。その後、雰囲気ガスとして２％の水素
ガスを含有する窒素ガスを毎分２リットルの流量でチャ
ンバー内に導入した。ワークコイル６の位置は、その上
端がるつぼ１の上端と一致するように調整した。そし
て、発振周波数２５ｋＨｚ、約６ｋＷの高周波電力をワ
ークコイルに徐々に印加してるつぼを加熱し、るつぼ内
の原料を完全に溶融した。その時のるつぼ底部の温度は
１９４０℃であった。融液表面には、いわゆるスポーク
パターンが認められ、融液は表面でるつぼ壁側から中心
に向かって盛んに対流していた。原料溶融後、組成の均
一化を図るために約５時間そのまま保持した。その際、
チャンバー出口側から雰囲気ガスをサンプリングして酸
素分圧を調べたところ、１×１０-4気圧であった。
１．５ｍｍのイリジウム製のるつぼに上記の出発原料４
６０ｇを充填し、チャンバー内を真空ポンプで５×１０
-5Ｔｏｒｒまで真空排気した後、窒素ガスを大気圧にな
るまで導入し、再度真空ポンプで５×１０-5Ｔｏｒｒま
で真空排気した。その後、雰囲気ガスとして２％の水素
ガスを含有する窒素ガスを毎分２リットルの流量でチャ
ンバー内に導入した。ワークコイル６の位置は、その上
端がるつぼ１の上端と一致するように調整した。そし
て、発振周波数２５ｋＨｚ、約６ｋＷの高周波電力をワ
ークコイルに徐々に印加してるつぼを加熱し、るつぼ内
の原料を完全に溶融した。その時のるつぼ底部の温度は
１９４０℃であった。融液表面には、いわゆるスポーク
パターンが認められ、融液は表面でるつぼ壁側から中心
に向かって盛んに対流していた。原料溶融後、組成の均
一化を図るために約５時間そのまま保持した。その際、
チャンバー出口側から雰囲気ガスをサンプリングして酸
素分圧を調べたところ、１×１０-4気圧であった。
【００１５】そして、予め＜１１１＞方向に切り出した
ＤｙＡｌＯ3 種結晶を融液に浸し、約３０分間なじませ
た後、結晶回転数毎分１０回転、引上速度毎時２．０ｍ
ｍで育成を開始した。そして、約１０ｍｍのネッキング
に続いて肩部を形成した。なお、肩部の開き角は約６０
0 とした。肩部に引き続いて直胴部を形成した。直胴部
の直径はロードセルを用いた重量法によって制御した。
るつぼに充填した原料の約５０％を育成した後、引上速
度を毎時３０ｍｍに手動で引上げて結晶を融液から切り
離して育成を終了した。育成した結晶はアフターヒータ
内で保持して約１５時間かけて室温まで冷却した。得ら
れた結晶は直径１６ｍｍ、直胴部の長さ約６０ｍｍの均
一な黄色透明なものであり、気泡やクラックなどの巨視
的な欠陥は認められなかった。また、手動で切り離した
結晶の端部は、約４ｍｍ融液側に突出しており、育成中
自然対流が優勢であったことが分かる。粉末Ｘ線回折の
結果、得られた結晶は斜方晶であり、格子定数はａ＝
５．２１Å、ｂ＝５．３３Å、ｃ＝７．４０Åであっ
た。また、室温における誘電率は１８であり、熱膨張係
数は７．６×１０-6℃-1であった。
ＤｙＡｌＯ3 種結晶を融液に浸し、約３０分間なじませ
た後、結晶回転数毎分１０回転、引上速度毎時２．０ｍ
ｍで育成を開始した。そして、約１０ｍｍのネッキング
に続いて肩部を形成した。なお、肩部の開き角は約６０
0 とした。肩部に引き続いて直胴部を形成した。直胴部
の直径はロードセルを用いた重量法によって制御した。
るつぼに充填した原料の約５０％を育成した後、引上速
度を毎時３０ｍｍに手動で引上げて結晶を融液から切り
離して育成を終了した。育成した結晶はアフターヒータ
内で保持して約１５時間かけて室温まで冷却した。得ら
れた結晶は直径１６ｍｍ、直胴部の長さ約６０ｍｍの均
一な黄色透明なものであり、気泡やクラックなどの巨視
的な欠陥は認められなかった。また、手動で切り離した
結晶の端部は、約４ｍｍ融液側に突出しており、育成中
自然対流が優勢であったことが分かる。粉末Ｘ線回折の
結果、得られた結晶は斜方晶であり、格子定数はａ＝
５．２１Å、ｂ＝５．３３Å、ｃ＝７．４０Åであっ
た。また、室温における誘電率は１８であり、熱膨張係
数は７．６×１０-6℃-1であった。
【００１６】（実施例２）実施例１と同じ回転引上装置
を用いて、ジスプロシウムアルミニウムガーネットＤｙ
3 Ａｌ5 Ｏ12単結晶を育成した。出発原料としては、純
度９９．９９％の酸化ジスプロシウムＤｙ2 Ｏ3 粉末と
純度９９．９９９％の酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 粉末
を、予め灼熱減量を測定して両粉末を原子比でＤｙ：Ａ
ｌ＝３：５になるように秤量し乾燥状態で混合した。そ
の混合粉末を４０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で冷間静水圧
プレスで成形した後、大気中１６００℃で２０時間焼成
したものを出発原料とした。
を用いて、ジスプロシウムアルミニウムガーネットＤｙ
3 Ａｌ5 Ｏ12単結晶を育成した。出発原料としては、純
度９９．９９％の酸化ジスプロシウムＤｙ2 Ｏ3 粉末と
純度９９．９９９％の酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 粉末
を、予め灼熱減量を測定して両粉末を原子比でＤｙ：Ａ
ｌ＝３：５になるように秤量し乾燥状態で混合した。そ
の混合粉末を４０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で冷間静水圧
プレスで成形した後、大気中１６００℃で２０時間焼成
したものを出発原料とした。
【００１７】次に、イリジウム製るつぼに上記の出発原
料４４０ｇを充填し、チャンバー内を真空ポンプで５×
１０-5Ｔｏｒｒまで真空排気した後、窒素ガスを大気圧
になるまで導入し、再度真空ポンプで５×１０-5Ｔｏｒ
ｒまで真空排気した。その後、雰囲気ガスとして２％の
水素ガスを含有する窒素ガスを毎分３リットルの流量で
チャンバー内に導入した。そして、約５．８ｋＷの高周
波電力をワークコイルに印加してるつぼを徐々に加熱
し、るつぼ内の原料を完全に溶融した。その時のるつぼ
底部の温度は１９４０℃であった。融液表面には、融液
対流に起因すると考えられるコントラストの強いスポー
クパターンが認められ、融液は表面でるつぼ壁側から中
心に向かって盛んに対流していた。融液組成の均一化を
図るために原料溶融後約５時間そのまま保持した。その
際、チャンバー出口側でサンプリングしたガスの酸素分
圧は１×１０-4気圧であった。
料４４０ｇを充填し、チャンバー内を真空ポンプで５×
１０-5Ｔｏｒｒまで真空排気した後、窒素ガスを大気圧
になるまで導入し、再度真空ポンプで５×１０-5Ｔｏｒ
ｒまで真空排気した。その後、雰囲気ガスとして２％の
水素ガスを含有する窒素ガスを毎分３リットルの流量で
チャンバー内に導入した。そして、約５．８ｋＷの高周
波電力をワークコイルに印加してるつぼを徐々に加熱
し、るつぼ内の原料を完全に溶融した。その時のるつぼ
底部の温度は１９４０℃であった。融液表面には、融液
対流に起因すると考えられるコントラストの強いスポー
クパターンが認められ、融液は表面でるつぼ壁側から中
心に向かって盛んに対流していた。融液組成の均一化を
図るために原料溶融後約５時間そのまま保持した。その
際、チャンバー出口側でサンプリングしたガスの酸素分
圧は１×１０-4気圧であった。
【００１８】そして、予め＜１１１＞方向に切り出した
Ｄｙ3 Ａｌ5 Ｏ12種結晶を融液に浸し、約３０分間なじ
ませた後、結晶回転数毎分２０回転、引上速度毎時２．
０ｍｍで育成を開始した。そして、約１０ｍｍのネッキ
ングに続いて肩部を形成した。なお、肩部の開き角は約
４０0 とした。肩部に引き続いて直胴部を形成した。直
胴部の直径はロードセルを用いた重量法により、直径１
８ｍｍを目標に制御した。るつぼに充填した原料の約３
０％を育成した後、高周波電力を徐々に高めて融液温度
を上昇させるとともに、引上速度を毎時２０ｍｍに上昇
させて、徐々に結晶の直径を細くし、結晶を融液から切
り離して育成を終了した。育成した結晶はアフターヒー
タ内で保持して約２０時間かけて室温まで冷却した。得
られた結晶は直径１８ｍｍ、直胴部の長さ約５０ｍｍ、
結晶の直径は±０．２ｍｍの範囲で良好に制御され、黄
色透明な結晶であり、気泡やクラックなどは全く認めら
れなかった。
Ｄｙ3 Ａｌ5 Ｏ12種結晶を融液に浸し、約３０分間なじ
ませた後、結晶回転数毎分２０回転、引上速度毎時２．
０ｍｍで育成を開始した。そして、約１０ｍｍのネッキ
ングに続いて肩部を形成した。なお、肩部の開き角は約
４０0 とした。肩部に引き続いて直胴部を形成した。直
胴部の直径はロードセルを用いた重量法により、直径１
８ｍｍを目標に制御した。るつぼに充填した原料の約３
０％を育成した後、高周波電力を徐々に高めて融液温度
を上昇させるとともに、引上速度を毎時２０ｍｍに上昇
させて、徐々に結晶の直径を細くし、結晶を融液から切
り離して育成を終了した。育成した結晶はアフターヒー
タ内で保持して約２０時間かけて室温まで冷却した。得
られた結晶は直径１８ｍｍ、直胴部の長さ約５０ｍｍ、
結晶の直径は±０．２ｍｍの範囲で良好に制御され、黄
色透明な結晶であり、気泡やクラックなどは全く認めら
れなかった。
【００１９】（比較例１）実施例２において、雰囲気ガ
スを窒素に０．５体積％の酸素を混合したガスをチャン
バーに導入し、その他の条件は実施例２と同様にして結
晶を育成した。チャンバーの出口側でサンプリングした
ガスの酸素分圧は５×１０-1気圧であった。原料を完全
に溶融した後の融液表面は、スポークパターンのコント
ラストが極めて弱く、非常に不明瞭であるとともに、そ
の動きも極めて緩慢であった。そして、結晶育成におい
て、重量法で直径制御することが困難であり、直径の変
動幅は±０．６ｍｍであった。育成結晶は冷却中に無数
のクラックが生じ、得られた結晶は不透明であった。
スを窒素に０．５体積％の酸素を混合したガスをチャン
バーに導入し、その他の条件は実施例２と同様にして結
晶を育成した。チャンバーの出口側でサンプリングした
ガスの酸素分圧は５×１０-1気圧であった。原料を完全
に溶融した後の融液表面は、スポークパターンのコント
ラストが極めて弱く、非常に不明瞭であるとともに、そ
の動きも極めて緩慢であった。そして、結晶育成におい
て、重量法で直径制御することが困難であり、直径の変
動幅は±０．６ｍｍであった。育成結晶は冷却中に無数
のクラックが生じ、得られた結晶は不透明であった。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、赤外領域に光学吸収のピーク
を有する酸化物単結晶を回転引上法で育成するときに、
育成雰囲気の酸素分圧を制御することにより自然対流を
促進して固液界面の形状を融液側に凸の状態を安定して
維持することが可能になり、結晶性に優れた酸化物単結
晶を安定して育成することができるようになった。
を有する酸化物単結晶を回転引上法で育成するときに、
育成雰囲気の酸素分圧を制御することにより自然対流を
促進して固液界面の形状を融液側に凸の状態を安定して
維持することが可能になり、結晶性に優れた酸化物単結
晶を安定して育成することができるようになった。
【図１】本発明を実施するための回転引上装置の断面図
である。
である。
【図２】ＤｙＡｌＯ3 融液の長波長側の輻射スペクトル
を示した図である。
を示した図である。
【図３】ＤｙＡｌＯ3 融液の短波長側の輻射スペクトル
を示した図である。
を示した図である。
【図４】Ｄｙ3 Ａｌ5 Ｏ12融液の輻射スペクトルを示し
た図である。
た図である。
【図５】従来の回転引上装置の断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/16
Claims (1)
- 【請求項１】 赤外領域に光学吸収のピークを有する酸
化物単結晶を回転引上法で育成する方法において、育成
雰囲気の酸素分圧を１０-2〜１０-7気圧の範囲で制御す
ることにより融液対流を制御し、結晶と融液の固液界面
が下に凸の状態を保ちながら酸化物単結晶を育成する方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5233294A JPH0782075A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 酸化物単結晶の育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5233294A JPH0782075A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 酸化物単結晶の育成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0782075A true JPH0782075A (ja) | 1995-03-28 |
Family
ID=16952854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5233294A Withdrawn JPH0782075A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 酸化物単結晶の育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782075A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000056955A1 (fr) * | 1999-03-24 | 2000-09-28 | Nec Corporation | Procede de controle d'une masse en fusion et procede de croissance de cristaux |
| CN102634848A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-08-15 | 元亮科技有限公司 | 一种石榴石型单晶生长用抽吸装置 |
| JP2014508704A (ja) * | 2011-02-17 | 2014-04-10 | クライツール スポル．エス アール．オー． | 最高５００ｍｍの直径を有するガーネット型構造のドープ単結晶の調製方法 |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP5233294A patent/JPH0782075A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000056955A1 (fr) * | 1999-03-24 | 2000-09-28 | Nec Corporation | Procede de controle d'une masse en fusion et procede de croissance de cristaux |
| JP2014508704A (ja) * | 2011-02-17 | 2014-04-10 | クライツール スポル．エス アール．オー． | 最高５００ｍｍの直径を有するガーネット型構造のドープ単結晶の調製方法 |
| CN102634848A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-08-15 | 元亮科技有限公司 | 一种石榴石型单晶生长用抽吸装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |