JPH08104595A - 単結晶の育成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】結晶の育成中あるいは冷却中に、種結晶が割れ
育成した結晶することのない単結晶の育成方法を提供す
る。 【構成】セリウム付活珪酸ガドリニウム種結晶を育成開
始前にリン酸硫酸混合液で化学エッチングした。高周波
誘導加熱によりるつぼを加熱し原料を融液とし、種結晶
の下端を接触させ、引き上げながら成長させた。直胴部
を引き上げた後、結晶を切り離し冷却を行った。冷却終
了まで種結晶が割れて結晶が落下することがなかった。 【効果】種結晶のさらされる雰囲気及び温度条件によっ
て、種結晶のサ−マルエッチング作用が著しい結晶育成
において、種結晶が割れて育成した結晶が落下すること
を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器等に用いられ
る単結晶の育成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原料融液に種結晶を接触させ、種結晶を
徐々に引き上げながら単結晶を育成する方法では、従
来、種結晶を起源とした転位の発生を防止するために、
化学エッチングにより融液接触部分の表面のダメ−ジ層
を取り除いた種結晶を使用して育成を行っている。しか
し、種結晶からの転位発生が問題にならない結晶では、
as-slicedの種結晶を使用して育成を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、エッチング処
理を施していない、あるいは融液への接触部分だけしか
エッチング処理を施していない種結晶を用いて結晶育成
を行うと、育成雰囲気中で種結晶がサ−マルエッチング
され、結晶の育成中あるいは冷却中に、種結晶が割れ育
成した結晶が落下してしまうという問題があった。本発
明は、結晶の育成中あるいは冷却中に、種結晶が割れ育
成した結晶することのない単結晶の育成方法を提供する
ものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、種結晶を
用いた引上法による結晶育成において、育成雰囲気中に
おける種結晶表面のサ−マルエッチングを防止するため
に、表面の化学エッチング処理、鏡面研磨処理等のサ−
マルエッチングによる割れを防止できる表面を有する種
結晶を使用することが有効であることを見い出すことに
より本発明はなされたものである。単結晶が酸化物単結
晶であり、育成雰囲気が還元または中性雰囲気であるこ
とが好ましい。また単結晶がセリウム付活珪酸ガドリニ
ウム単結晶であり、リン酸またはリン酸・硫酸混合液で
化学エッチング処理した種結晶を使用することが好まし
い。

【０００５】

【作用】種結晶を用いた引上法による結晶育成におい
て、種結晶を化学エッチング処理することによって、育
成あるいは冷却中の種結晶の割れ発生を防止できる原因
は次のように考えられる。他の育成結晶ブロックから切
り出した種結晶は、その切断表面全体に切断ダメ−ジ層
を含んでいる。結晶育成において、結晶のサ−マルエッ
チングが起こるような炉内雰囲気及び温度条件において
は、表面にマイクロクラックを多数含んだ表面ダメ−ジ
層では、サ−マルエッチングが著しく促進され、表面か
らクラックが内部に進行する。そして、育成結晶の重量
による引っ張り応力が大きくなると、種結晶が切れて育
成した結晶がるつぼの融液中に落下してしまう。このサ
−マルエッチング作用は、結晶の表面状態によってその
進行が著しく異なる。そこで、結晶育成開始前の種結晶
の化学エッチング処理、鏡面研磨処理等により、表面の
切断ダメ−ジ層を除去して鏡面化することによって、サ
−マルエッチングが抑制され育成中に種結晶が割れて結
晶が落下するようなことがなくなる。サ−マルエッチン
グ作用は、種結晶表面全体で進行するために、転位の発
生防止のために融液接触部分付近だけを化学エッチング
処理しただけでは、エッチング処理を施していない部分
でサ−マルエッチングが進行して割れが発生してしま
う。したがって、種結晶のサ−マルエッチングによる育
成結晶の落下を防止するためには、種結晶表面全体に化
学エッチング処理を施して、切断によるダメ−ジ層を除
去した種結晶を用いて育成を行う方法が有効である。

【０００６】

【実施例】

実施例 種結晶の寸法は５×５×８０ｍｍ3であり、育成開始前
に種結晶をリン酸硫酸混合液（リン酸：硫酸＝１：１）
約１８０℃中に約１時間入れて、全表面を約１００μｍ
化学エッチングにより除去した。高周波誘導加熱により
るつぼを加熱し原料を融液とし、種結晶の下端を接触さ
せ、１〜５ｍｍ／時間で引き上げながら成長させた。種
結晶は、種付け前から３０ｒｐｍで回転させた。約１８
０ｍｍ直胴部を引き上げた後、結晶を切り離し、約５０
時間かけて冷却を行った。冷却終了まで、種結晶が割れ
て、結晶が落下することがなかった。また、取りだした
種結晶の表面はほとんどサ−マルエッチングされておら
ず、そのまま繰り返しもう２回同様に結晶育成に使用す
ることができた。

【０００７】比較例１ セリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶（Ｃｅ：Ｇｄ2Ｓ
ｉＯ5）を育成した例を説明する。原料として、Ｇｄ2Ｏ
3 約３２６０ｇ、ＳｉＯ2 約５４０ｇ、ＣｅＯ2約１０
ｇをφ１００ｍｍのＩrるつぼ中に採り、φ５０×１８
０ｍｍの結晶をチョクラルスキ−法で育成した。育成雰
囲気は、Ｉrるつぼの蒸発がない窒素雰囲気で行った。
種結晶の寸法は５×５×８０ｍｍ3であり、as-slicedの
ままで使用した。高周波誘導加熱によりるつぼを加熱し
原料を融液とし、種結晶の下端を接触させ、１〜５ｍｍ
／時間で引き上げながら成長させた。種結晶は、種付け
前から３０ｒｐｍで回転させた。約１８０ｍｍ直胴部を
引き上げる予定であったが、１５０ｍｍ育成した時点で
種結晶が割れて、育成した結晶がるつぼの融液中に落下
して融けてしまった。

【０００８】比較例２ 比較例１と同様にセリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶
を育成した例を説明する。種結晶の寸法は、５×５×８
０ｍｍ3であり、育成開始前に種結晶の先端約３０ｍｍ
をリン酸硫酸混合液（リン酸：硫酸＝１：１）約１８０
℃中に約１時間漬けて、約１００μｍ化学エッチングに
より除去した。高周波誘導加熱によりるつぼを加熱し原
料を融液とし、種結晶の下端を接触させ、１〜５ｍｍ／
時間で引き上げながら成長させた。種結晶は、種付け前
から３０ｒｐｍで回転させた。約１８０ｍｍ直胴部を引
き上げた後、結晶を切り離し、約５０時間かけて冷却を
行った。しかし、冷却開始後約３５時間で、種結晶が化
学エッチング処理を施していない部分で割れて育成した
結晶が落下してしまった。るつぼ中の残りの原料は固化
していたために、落下した結晶は融けなかったが、落下
の衝撃で結晶テ−ルから大きな割れが発生してしまっ
た。

【０００９】比較例１及び２における種結晶の割れ発生
率と、本発明の実施例、及びその後種結晶をそのまま同
様の結晶育成に３回目に使用した場合の種結晶の割れ発
生率を次に示す。 ＧＳＯ種結晶の割れ発生率 比較例１ 比較例２ 実施例 ３回目使用 ───────────────────────────────── 結晶育成中に割れ発生 ２／５ １／５ ０／５ ０／５ 結晶冷却中に割れ発生 ３／５ ２／５ ０／５ １／５ 割れ発生なし ０／５ ２／５ ５／５ ４／５

【００１０】上記実施例は、化学エッチング処理につい
て具体的に述べたが、表面全体を鏡面研磨処理する方法
によっても、化学エッチング処理と同様な割れを防止す
る効果が得られた。

【００１１】

【発明の効果】本発明の育成方法により、種結晶のさら
される雰囲気及び温度条件によって、種結晶のサ−マル
エッチング作用が著しい結晶育成において、種結晶が割
れて育成した結晶が落下することを防止できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】転位の発生が問題とならない単結晶の育成
   方法であって、るつぼ内の原料を加熱して融液とし、そ
   の融液に種結晶の下端を接触させ、種結晶を引き上げな
   がら単結晶を育成する単結晶の育成方法において、サ−
   マルエッチングによる割れを防止できる表面を有する種
   結晶を使用することを特徴とする単結晶の育成方法。
2. 【請求項２】サ−マルエッチングによる割れを防止でき
   る表面を有する種結晶が、表面全体を化学エッチング処
   理した種結晶である請求項１記載の単結晶の育成方法。
3. 【請求項３】サ−マルエッチングによる割れを防止でき
   る表面を有する種結晶が、表面全体を鏡面研磨処理した
   種結晶である請求項１記載の単結晶の育成方法。