JPH085752B2 - Terbium aluminate single crystal and method for producing the same - Google Patents

Terbium aluminate single crystal and method for producing the same

Info

Publication number
JPH085752B2
JPH085752B2 JP4339693A JP33969392A JPH085752B2 JP H085752 B2 JPH085752 B2 JP H085752B2 JP 4339693 A JP4339693 A JP 4339693A JP 33969392 A JP33969392 A JP 33969392A JP H085752 B2 JPH085752 B2 JP H085752B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
terbium
producing
crystal
terbium aluminate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP4339693A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06166598A (en
Inventor
靖人 宮沢
秀幸 関和
章二 森田
Original Assignee
科学技術庁無機材質研究所長
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 科学技術庁無機材質研究所長 filed Critical 科学技術庁無機材質研究所長
Priority to JP4339693A priority Critical patent/JPH085752B2/en
Publication of JPH06166598A publication Critical patent/JPH06166598A/en
Publication of JPH085752B2 publication Critical patent/JPH085752B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【産業上の利用分野】この発明は、テルビウムアルミネ
ート単結晶とその製造方法に関するものである。さらに
詳しくは、この発明は、超伝導デバイスや固体レーザ発
振材料シンチレータ材料等に有用なテルビウムアルミネ
ート単結晶とその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a terbium aluminate single crystal and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a terbium aluminate single crystal useful as a superconducting device, a solid-state laser oscillation material scintillator material, and the like, and a method for producing the same.

【従来の技術とその課題】近年、高温酸化物超伝導技術
の発展にともなって、その電子材料や電子磁気デバイス
等への応用のための高性能な超伝導薄膜への関心が高ま
っている。そしてこの薄膜を実現していくための基板と
して無機酸化物単結晶が注目され、すでに各種のものが
検討されてもいる。たとえば、高温酸化物超伝導薄膜用
基板等の単結晶としては、浸没アーク溶融法により製造
されるMgO、ベルヌイ法により製造されるSrTiO3、チョ
クラルスキー法(CZ法)により製造されるLaGaO3、LaAl
O3、NdGaO3、LaGaO3等が知られている。 しかしなが
ら、これまでに知られている単結晶にはいずれも欠点が
あり、たとえば、浸没アーク溶融法から製造されるMgO
単結晶の場合には、浸没アーク溶融法の特徴である種結
晶を用いないことに起因して、単結晶にサブグレインが
存在するため、高品質の結晶を得ることが非常に困難で
ある。さらに、このような浸没アーク溶融法を用いての
単結晶の製造では、その単結晶を任意の大きさに育成で
きないという問題がある。また、ベルヌイ法により製造
されたSrTiO3単結晶の場合には、そのSrTiO3の転位密度
が比較的大きいため、良好な高温酸化物超伝導薄膜等が
形成しにくいという問題があり、さらに、単結晶を大口
径化したい場合でも、高々20〜30mmφ程度が限度とされ
るため、SrTiO3単結晶の利用には限界があった。最近に
なって、さらに高結晶品質および大口径化の重要性が認
識され、そのため、浸没アーク溶融法やベルヌイ法に代
わって、溶融固化法のひとつであるCZ法が一般的に利用
されるに至っており、このCZ法によって、LaGaO3、LaAl
O3、および、NdGaO3等が育成されている。しかしなが
ら、このCZ法においても、まだ解決しなければならない
問題がある。すなわち、このCZ法を用いてLaGaO3やLaAl
O3の単結晶を製造する場合、これらのLaGaO3とLaAlO
3は、室温から1000℃の間に相転移点が存在し、そのた
め、気相または液相法により高温酸化物超伝導薄膜等を
形成する際に、温度が相転移点に達する場合には、単結
晶内で相転移に伴う双晶が発生し、高温酸化物超伝導薄
膜と単結晶との整合性が損なわれる場合がある。また、
このCZ法を用いてNdGaO3単結晶を製造する場合には、Nd
GaO3に相転移に伴う双晶は存在しないものの、NdGaO3
結晶中にクラックが生じやすく、育成が困難な場合があ
る。このように、従来の高温酸化物超伝導薄膜用基板の
単結晶においては、単結晶を任意の口径とすることや、
サブグレイン、双晶、クラック等の存在しない高品質な
単結晶とすることは極めて困難であった。この発明は以
上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、従来の単
結晶の欠点を解消し、任意の口径に育成可能であって、
さらに、基板として、良好な結晶性を有する高温酸化物
超伝導薄膜を形成すことができる高品質な単結晶とその
製造方法を提供することを目的としている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of high-temperature oxide superconducting technology, there is a growing interest in high-performance superconducting thin films for application to electronic materials and electronic magnetic devices. Inorganic oxide single crystals have been attracting attention as a substrate for realizing this thin film, and various types have already been studied. For example, as a single crystal such as a substrate for a high temperature oxide superconducting thin film, MgO produced by the immersion arc melting method, SrTiO 3 produced by the Bernoulli method, LaGaO 3 produced by the Czochralski method (CZ method) , LaAl
O 3 , NdGaO 3 , LaGaO 3 and the like are known. However, all the single crystals known to date have drawbacks, for example MgO produced from immersion arc melting.
In the case of a single crystal, it is very difficult to obtain a high quality crystal because subgrains are present in the single crystal due to the fact that a seed crystal, which is a characteristic of the immersion arc melting method, is not used. Furthermore, in the production of a single crystal using such an immersion arc melting method, there is a problem that the single crystal cannot be grown to an arbitrary size. Further, in the case of SrTiO 3 single crystal produced by Bernoulli method, since the dislocation density of SrTiO 3 is relatively large, there is a problem that it is difficult to form a good high temperature oxide superconducting thin film. Even if it is desired to increase the diameter of the crystal, the limit is about 20 to 30 mmφ, so there is a limit to the use of SrTiO 3 single crystal. Recently, the importance of higher crystal quality and larger diameter has been recognized, so that the CZ method, which is one of the melting and solidifying methods, is generally used instead of the immersion arc melting method or the Bernoulli method. We have reached the goal of using the CZ method to produce LaGaO 3 , LaAl
O 3 and NdGaO 3 are grown. However, even with this CZ method, there are still problems to be solved. That is, using this CZ method, LaGaO 3 and LaAl
When producing single crystals of O 3 , these LaGaO 3 and LaAlO
3 has a phase transition point between room temperature and 1000 ° C. Therefore, when the temperature reaches the phase transition point when forming a high temperature oxide superconducting thin film or the like by the gas phase or liquid phase method, Twin crystals may occur in the single crystal due to the phase transition, and the compatibility between the high temperature oxide superconducting thin film and the single crystal may be impaired. Also,
When producing a NdGaO 3 single crystal using this CZ method, NdGaO 3
Although there are no twins in GaO 3 due to the phase transition, cracks are likely to occur in the NdGaO 3 crystal, which may make growth difficult. As described above, in the conventional single crystal of the high-temperature oxide superconducting thin film substrate, the single crystal has an arbitrary diameter,
It has been extremely difficult to obtain a high-quality single crystal free from subgrains, twins, cracks and the like. This invention has been made in view of the above circumstances, eliminates the drawbacks of the conventional single crystal, it is possible to grow to an arbitrary diameter,
Furthermore, it is an object of the present invention to provide a high quality single crystal capable of forming a high temperature oxide superconducting thin film having good crystallinity as a substrate and a method for producing the same.

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、少なくともテルビウム、アルミ
ニウム、および酸素を含むことを特徴とするテルビウム
アルミネート単結晶を提供する。そしてまた、この発明
は、このテルビウムアルミネート単結晶を溶融固化法を
用いて育成することを特徴とする製造方法をも提供す
る。
In order to solve the above problems, the present invention provides a terbium aluminate single crystal containing at least terbium, aluminum and oxygen. Further, the present invention also provides a manufacturing method characterized by growing the terbium aluminate single crystal by a melt solidification method.

【作用】つまり、この発明においては、従来のMgO,SrTi
O3,LaGO3,LaAlO3,NdGaO3等に代わって、テルビウムアル
ミネート単結晶を提供し、これによって、高温酸化物超
伝導薄膜用基板として有用な高品質で任意の口径の単結
晶を提供可能とする。また、この発明においては、Nd
3+,Cr3+,Ti3+およびCe3+等の活性元素を添加することに
より、固体レーザ等の発振材料としても有用な、上記単
結晶を提供可能とする。さらに、この発明においては、
次式
In other words, according to the present invention, the conventional MgO, SrTi
Providing terbium aluminate single crystal instead of O 3 , LaGO 3 , LaAlO 3, NdGaO 3, etc., thereby providing high quality single crystal with arbitrary diameter useful as a substrate for high temperature oxide superconducting thin film It is possible. Further, in the present invention, Nd
By adding active elements such as 3 +, Cr 3 +, Ti 3 + and Ce 3 +, it is possible to provide the above single crystal useful as an oscillation material for a solid-state laser or the like. Furthermore, in the present invention,
The following formula

【化2】で表される単結晶やそのうちの可視領域で吸収
ピークを持たないものを好ましい態様としてもいる。溶
融固化による単結晶育成に際しては、育成雰囲気をたと
えば、水素または一酸化炭素、あるいは窒素、アルゴン
等の中性ガスに水素または一酸化炭素を混入した混合ガ
ス等を用いて還元性にすることで、テルビウムの価数を
制御することを可能とし、その結果、歪による割れが少
なく、可視領域に吸収のない無色透明で高品質名なテル
ビウムアルミネート単結晶を育成することを可能とす
る。テルビウムアルミネート単結晶の原料である酸化テ
ルビウムは、構造がTb4O7(Tb3+とTb4+の混合体)であ
るため、中性あるいは酸化性雰囲気でテルビウムアルミ
ネート単結晶を育成すると、結晶中にTb4+が取り込まれ
やすく、歪や着色の原因となる。従って、この発明によ
り非常に高品質で多用途の単結晶が提供される。無色透
明で可視領域で吸収が少なく、レーザホスト等の材料と
しても有用である。もちろん、CZ法の他にも、FZ法、ベ
ルヌイ法およびEFG法等の溶融固化法を用いてもよい。
以下実施例を示し、さらにこの発明について詳しく説明
する。
The preferred embodiment is a single crystal represented by the formula: or a single crystal thereof having no absorption peak in the visible region. When a single crystal is grown by melting and solidification, it is possible to reduce the growth atmosphere by using, for example, hydrogen or carbon monoxide, or a mixed gas of hydrogen or carbon monoxide mixed with a neutral gas such as nitrogen or argon. It is possible to control the valence of terbium, and as a result, it is possible to grow a colorless and transparent terbium aluminate single crystal which has few cracks due to strain and has no absorption in the visible region. Terbium oxide, which is a raw material for terbium aluminate single crystal, has a structure of Tb 4 O 7 (a mixture of Tb 3 + and Tb 4 +), and therefore terbium aluminate single crystal is grown in a neutral or oxidizing atmosphere. , Tb 4 + is easily incorporated into the crystal, which causes distortion and coloring. Therefore, the present invention provides very high quality and versatile single crystals. It is colorless and transparent, has little absorption in the visible region, and is useful as a material for laser hosts and the like. Of course, in addition to the CZ method, a FZ method, a Bernoulli method, an EFG method or the like may be used.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

【実施例】実施例1 高周波誘導加熱によるCZ法により単結晶の育成を行なっ
た。酸化テルビウムと酸化アルミニウムを、原子比で1:
1になるように調整した混合物としてイリジウムるつぼ
内に入れて、窒素+20%水素雰囲気で溶融してCZ法で育成
した。育成条件は、引き上げ方位(001)、結晶回転数20r
pm、引き上げ速度4.0mm/hrで、仕込み重量の約50%を引
き上げて単結晶を得た。得られた結晶は割れや双晶がな
く、サイズは25mmφ×100mmであった。結晶の色は無色
透明で、可視領域では吸収ピークは見られなかった。こ
れを化学分析した結果、原子比で、Tb:Al=1.0:1.0とな
っていた。実施例2 原料として酸化テルビウム、酸化イットリウム、酸化ア
ルミニウムおよび酸化ガリウムを用い、引き上げ組成
が、(Tb0.9Y0.1)(Al0.9Ga0.1)O3になるよう調整し
た混合物を、イリジウムるつぼ内に入れ、窒素+5%CO雰
囲気で溶融し、CZ法で育成を行なった。育成条件とし
て、引き上げ方位(001)、結晶回転数20rpm、引き上げ
速度4.0mm/hrで仕込み重量の約50%を引き上げて結晶を
得た。得られた結晶は、割れや双晶がなく、サイズは25
mmφ×100mmであった結晶の色は無色透明で、可視領域
では吸収ピークは見られなかった。これを化学分析した
結果、引き上げ結晶の化学式は、(Tb0.9Y0.1)(Al0.9
Ga0.1)O3であった。
Example 1 A single crystal was grown by the CZ method using high frequency induction heating. Terbium oxide and aluminum oxide in an atomic ratio of 1:
The mixture adjusted to 1 was placed in an iridium crucible, melted in a nitrogen + 20% hydrogen atmosphere, and grown by the CZ method. The growth conditions are pulling direction (001) and crystal rotation speed 20r.
About 50% of the charged weight was pulled up at pm and a pulling rate of 4.0 mm / hr to obtain a single crystal. The obtained crystal was free of cracks and twins, and had a size of 25 mmφ × 100 mm. The crystal was colorless and transparent, and no absorption peak was observed in the visible region. As a result of chemical analysis of this, the atomic ratio was Tb: Al = 1.0: 1.0. Example 2 Using terbium oxide, yttrium oxide, aluminum oxide and gallium oxide as raw materials, a mixture adjusted to have a pulling composition of (Tb 0.9 Y 0.1 ) (Al 0.9 Ga 0.1 ) O 3 was placed in an iridium crucible. It was melted in a nitrogen + 5% CO atmosphere and grown by the CZ method. As the growth conditions, about 50% of the charged weight was pulled up at a pulling direction (001), a crystal rotation speed of 20 rpm, and a pulling rate of 4.0 mm / hr to obtain crystals. The crystals obtained are free of cracks and twins and have a size of 25.
The crystal of mmφ × 100 mm was colorless and transparent, and no absorption peak was observed in the visible region. As a result of chemical analysis of this, the chemical formula of the pulled crystal is (Tb 0.9 Y 0.1 ) (Al 0.9
Ga 0.1 ) O 3 .

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
り、たとえば以下の優れた効果が得られる。 1)少なくともテルビウム、アルミニウムおよび酸素の
3元素を含む、相転移がなく、したがって、高品質なテ
ルビウムアルミネート単結晶が得られる。 2)結晶育成法として、従来から存在するCZ法が適用で
き、任意の形状の高品質なテルビウムアルミネート単結
晶が提供される。 3)液相もしくは気相の成長による高温酸化物超伝導薄
膜等の形成に適し、しかも格子定数を制御できるので、
あらゆる種類の高温酸化物超伝導薄膜等に対して、その
格子定数に適合させることができ、基板単結晶としての
汎用性が高い。 4)単結晶育成法を還元性雰囲気で行なうことで、テル
ビウムの価数を制御し、無色透明で可視領域に吸収ピー
クのない、レーザホスト等の多用途な分野の材料として
利用することを可能とする。
As described in detail above, according to the present invention, for example, the following excellent effects can be obtained. 1) There is no phase transition containing at least three elements of terbium, aluminum and oxygen, and therefore a high quality terbium aluminate single crystal is obtained. 2) A conventionally existing CZ method can be applied as a crystal growth method, and a high-quality terbium aluminate single crystal having an arbitrary shape is provided. 3) Suitable for forming a high temperature oxide superconducting thin film by liquid phase or vapor phase growth and controlling the lattice constant,
It can be adapted to the lattice constants of all kinds of high temperature oxide superconducting thin films, and is highly versatile as a substrate single crystal. 4) By performing the single crystal growth method in a reducing atmosphere, the valence of terbium can be controlled, and it can be used as a material in a versatile field such as a laser host that is colorless and transparent and has no absorption peak in the visible region. And

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくともテルビウム、アルミニウム、
および酸素を含むことを特徴とするテルビウムアルミネ
ート単結晶。
1. At least terbium, aluminum,
And a terbium aluminate single crystal containing oxygen.
【請求項2】 次式 【化1】で表される請求項1のテルビウムアルミネート
単結晶。
2. The terbium aluminate single crystal according to claim 1, which is represented by the following formula:
【請求項3】 単結晶が可視領域で吸収ピークを持たな
いことを特徴とする請求項1のテルビウムアルミネート
単結晶。
3. The terbium aluminate single crystal according to claim 1, wherein the single crystal has no absorption peak in the visible region.
【請求項4】 請求項1のテルビウムアルミネート単結
晶を溶融固化法により育成することを特徴とするテルビ
ウムアルミネート単結晶の製造方法。
4. A method for producing a terbium aluminate single crystal, which comprises growing the terbium aluminate single crystal according to claim 1 by a melt solidification method.
【請求項5】 雰囲気を還元性にしてテルビウムアルミ
ネート単結晶を育成することを特徴とする請求項4のテ
ルビウムアルミネート単結晶の製造方法。
5. The method for producing a terbium aluminate single crystal according to claim 4, wherein the terbium aluminate single crystal is grown in a reducing atmosphere.
JP4339693A 1992-11-26 1992-11-26 Terbium aluminate single crystal and method for producing the same Expired - Lifetime JPH085752B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4339693A JPH085752B2 (en) 1992-11-26 1992-11-26 Terbium aluminate single crystal and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4339693A JPH085752B2 (en) 1992-11-26 1992-11-26 Terbium aluminate single crystal and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06166598A JPH06166598A (en) 1994-06-14
JPH085752B2 true JPH085752B2 (en) 1996-01-24

Family

ID=18329907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4339693A Expired - Lifetime JPH085752B2 (en) 1992-11-26 1992-11-26 Terbium aluminate single crystal and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH085752B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI115935B (en) * 2003-02-25 2005-08-15 Nokia Corp Method and apparatus for regulating amplifier characteristics

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06166598A (en) 1994-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cockayne et al. Single-crystal growth of sapphire
Nassau et al. Strontium titanate: An index to the literature on properties and the growth of single crystals
JP2002293693A (en) Terbium-aluminum-garnet single crystal and method of manufacturing for the same
Jiang et al. Large size rare earth iron garnet single crystals grown by the flux–Bridgman method
Ovanesyan et al. Single crystal growth and characterization of LaLuO3
US5407907A (en) Method of preparing metal oxide crystal
JP2001226196A (en) Terbium aluminum garnet single crystal and its producing method
JP4147573B2 (en) Garnet single crystal substrate and manufacturing method thereof
JPH085752B2 (en) Terbium aluminate single crystal and method for producing the same
Houlton et al. A study of growth defects in lead germanate crystals
JPH09328396A (en) Garnet crystal for substrate of magnetooptic element and its production
Maljuk et al. Growth and characterization of bulk Nd2− xCexCuO4 single crystals
JP4292565B2 (en) Garnet single crystal substrate and manufacturing method thereof
US5043231A (en) Gadolinium-lutetium-gallium garnet crystal, process for its production and substrate for magneto-optical device made thereof
JP2733899B2 (en) Method for growing rare earth gallium perovskite single crystal
US4954211A (en) Monocrystalline lanthanum orthogallate laser material
JP3152322B2 (en) Twinless (Nd, La) GaO3 single crystal and method for producing the same
JP3190038B2 (en) Garnet crystal for magneto-optical crystal film and method for producing the same
JPH0455396A (en) Substrate for oxide superconducting film and its production
JPH101397A (en) Garnet crystal for substrate of magneto-optical element and its production
SU1744690A1 (en) Magnetooptical structure and methods of obtaining material of substrate and monocrystal film of ferrite- garnet
JP3412767B2 (en) Method for producing NdGaO3 single crystal
JP3613424B2 (en) Manufacturing method of oxide superconductor
Nakamura et al. Crystal growth of SmBa2Cu3O7− x under low oxygen partial pressure
Chani et al. Liquid phase epitaxy of films with langasite structure

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term