JPH1192271A - バルク単結晶の製造方法 - Google Patents
バルク単結晶の製造方法Info
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- JPH1192271A JPH1192271A JP25708797A JP25708797A JPH1192271A JP H1192271 A JPH1192271 A JP H1192271A JP 25708797 A JP25708797 A JP 25708797A JP 25708797 A JP25708797 A JP 25708797A JP H1192271 A JPH1192271 A JP H1192271A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 １〜２ｍｍというバルク単結晶を高品質で、
再現性良く高効率で製造する。 【解決手段】 原料融液を充填してその内部において固
化させた原料充填チューブを赤外線加熱浮遊帯溶融装置
に装着し、赤外線加熱によりチューブ内の原料を溶融さ
せて引き下げ、チューブより離脱した融液より単結晶を
生成させる。
再現性良く高効率で製造する。 【解決手段】 原料融液を充填してその内部において固
化させた原料充填チューブを赤外線加熱浮遊帯溶融装置
に装着し、赤外線加熱によりチューブ内の原料を溶融さ
せて引き下げ、チューブより離脱した融液より単結晶を
生成させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、酸化物バ
ルク単結晶の製造方法に関するものである。さらに詳し
くは、レーザー素子、波長変換素子などの光学分野にお
いて有用な、低温相Ｂａ（Ｂ1-x Ｍx ）2 Ｏ4 （ただ
し、Ｍ：Ａｌ、Ｇａで０≦ｘ＜０．１５）などの酸化物
バルク単結晶を効率よく製造するための方法に関するも
のである。
ルク単結晶の製造方法に関するものである。さらに詳し
くは、レーザー素子、波長変換素子などの光学分野にお
いて有用な、低温相Ｂａ（Ｂ1-x Ｍx ）2 Ｏ4 （ただ
し、Ｍ：Ａｌ、Ｇａで０≦ｘ＜０．１５）などの酸化物
バルク単結晶を効率よく製造するための方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来の工業的なバルク単結晶
製造方法としては、融液からの製造については引き上げ
法、あるいは浮遊帯溶融法などが知られており、これら
の方法によって、直径１０−５０ｍｍ程度のバルク単結
晶が製造されてきている。また、ミクロンオーダーの直
径をもつファイバー単結晶の製造方法としては、マイク
ロ引き上げ法や、マイクロ引き下げ法、レーザー加熱引
き上げ法などが採用されてきている。
製造方法としては、融液からの製造については引き上げ
法、あるいは浮遊帯溶融法などが知られており、これら
の方法によって、直径１０−５０ｍｍ程度のバルク単結
晶が製造されてきている。また、ミクロンオーダーの直
径をもつファイバー単結晶の製造方法としては、マイク
ロ引き上げ法や、マイクロ引き下げ法、レーザー加熱引
き上げ法などが採用されてきている。
【０００３】しかしながら、以上のいずれの従来の方法
においても、直径１−２ｍｍ程度の単結晶を効率よく製
造する方法は提供されていないのが実情である。直径１
−２ｍｍ程度の単結晶では、製造したままの単結晶を、
両端をカット・研磨するだけで光学デバイスに用いるこ
とができるという特徴があり、そのためにも、このよう
な単結晶の効率の良い製造方法の開発が望まれている
が、これまでの単結晶製造技術によっては対応できない
という問題がある。
においても、直径１−２ｍｍ程度の単結晶を効率よく製
造する方法は提供されていないのが実情である。直径１
−２ｍｍ程度の単結晶では、製造したままの単結晶を、
両端をカット・研磨するだけで光学デバイスに用いるこ
とができるという特徴があり、そのためにも、このよう
な単結晶の効率の良い製造方法の開発が望まれている
が、これまでの単結晶製造技術によっては対応できない
という問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこでこの発明は、以上
のとおりの課題を解決するものとして、直径１−２ｍｍ
程度のバルク単結晶を赤外線加熱浮遊帯溶融装置と原料
供給チューブを用いて製造する方法を提供するもので、
大きな温度勾配下での単結晶製造であるために低温相単
結晶を効率よく、しかも高品質単結晶として再現性良く
製造する。
のとおりの課題を解決するものとして、直径１−２ｍｍ
程度のバルク単結晶を赤外線加熱浮遊帯溶融装置と原料
供給チューブを用いて製造する方法を提供するもので、
大きな温度勾配下での単結晶製造であるために低温相単
結晶を効率よく、しかも高品質単結晶として再現性良く
製造する。
【０００５】すなわち、この出願の発明は、以上の課題
を解決するものとして、原料融液を充填してその内部に
おいて固化させた原料充填金属チューブを赤外線加熱浮
遊帯溶融装置に装着し、赤外線加熱によりチューブ内の
原料を溶融させて引き下げて、チューブより離脱した融
液より単結晶を生成させることを特徴とするバルク単結
晶の製造方法（請求項１）を提供する。
を解決するものとして、原料融液を充填してその内部に
おいて固化させた原料充填金属チューブを赤外線加熱浮
遊帯溶融装置に装着し、赤外線加熱によりチューブ内の
原料を溶融させて引き下げて、チューブより離脱した融
液より単結晶を生成させることを特徴とするバルク単結
晶の製造方法（請求項１）を提供する。
【０００６】そしてまた、この出願の発明は、以下の態
様等をも具体的に提供する。楕円型ミラーヒーターを装
着する（請求項２）。一対のリング型ミラーヒーターを
チューブを囲む上下方向に配置する（請求項３）。リン
グ型ミラーヒーター相互間の距離を変化させて、チュー
ブ内の均熱長さを制御する（請求項４）。赤外線加熱浮
遊帯溶融装置内でのチューブの位置を変化させて、単結
晶製造時の上下軸方向の温度勾配を制御する（請求項
５）。チューブには下部に開いたテーパを設ける（請求
項６）。チューブには、側面に縦方向の１または２以上
のスリットを設ける（請求項７）。チューブは、光が当
たる下部側面を粗面とする（請求項８）。チューブは第
ＶIII 族貴金属、特にチューブは白金とする（請求項
９、１０）。先端を鏡面状態とした第ＶIII 族貴金属線
を種結晶の代わりとして使用する、特に、貴金属線は白
金とする（請求項１１、１２）。単結晶の製造時に、チ
ューブを下向きに移動させて固液界面に圧縮力を加え、
界面を安定化させる（請求項１３）。チューブ内に、毛
管現象により原料融液を充填して固化させる（請求項１
４）。
様等をも具体的に提供する。楕円型ミラーヒーターを装
着する（請求項２）。一対のリング型ミラーヒーターを
チューブを囲む上下方向に配置する（請求項３）。リン
グ型ミラーヒーター相互間の距離を変化させて、チュー
ブ内の均熱長さを制御する（請求項４）。赤外線加熱浮
遊帯溶融装置内でのチューブの位置を変化させて、単結
晶製造時の上下軸方向の温度勾配を制御する（請求項
５）。チューブには下部に開いたテーパを設ける（請求
項６）。チューブには、側面に縦方向の１または２以上
のスリットを設ける（請求項７）。チューブは、光が当
たる下部側面を粗面とする（請求項８）。チューブは第
ＶIII 族貴金属、特にチューブは白金とする（請求項
９、１０）。先端を鏡面状態とした第ＶIII 族貴金属線
を種結晶の代わりとして使用する、特に、貴金属線は白
金とする（請求項１１、１２）。単結晶の製造時に、チ
ューブを下向きに移動させて固液界面に圧縮力を加え、
界面を安定化させる（請求項１３）。チューブ内に、毛
管現象により原料融液を充填して固化させる（請求項１
４）。
【０００７】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、以上のとおり
の特徴をもつものであるが、その基本は、 １）チューブに、原料融液を充填しその内部において固
化させる、 ２）この原料充填チューブを赤外線加熱浮遊帯溶融装置
に装着する、 ３）赤外線加熱によりチューブ内の原料を溶融させる、 ４）融液より単結晶を育成する ことになる。この方法によって、大きな温度勾配での単
結晶製造を可能とし、直径１〜２ｍｍ程度の、従来の方
法によっては製造が困難であったバルク単結晶を、高品
質で、再現性良く、効率的に製造することを可能として
いる。
の特徴をもつものであるが、その基本は、 １）チューブに、原料融液を充填しその内部において固
化させる、 ２）この原料充填チューブを赤外線加熱浮遊帯溶融装置
に装着する、 ３）赤外線加熱によりチューブ内の原料を溶融させる、 ４）融液より単結晶を育成する ことになる。この方法によって、大きな温度勾配での単
結晶製造を可能とし、直径１〜２ｍｍ程度の、従来の方
法によっては製造が困難であったバルク単結晶を、高品
質で、再現性良く、効率的に製造することを可能として
いる。
【０００８】さらに具体的形態として例示すればたとえ
ば図１に示したように、ハロゲンランプ等を用いて、熱
源と楕円型ミラーヒーターを構成して単結晶を製造す
る。単楕円、多楕円、あるいは四楕円の楕円型ミラーラ
ンプを使用し、原料充填のＰｔ（白金）チューブと、種
結晶の代わりとしてのＰｔ（白金）線を用いる。また、
たとえば、図２に例示したように、一対のリングミラー
ヒーターを構成し、このリングヒーターにより、チュー
ブを囲む、かつこのヒーターを上下に配置する。
ば図１に示したように、ハロゲンランプ等を用いて、熱
源と楕円型ミラーヒーターを構成して単結晶を製造す
る。単楕円、多楕円、あるいは四楕円の楕円型ミラーラ
ンプを使用し、原料充填のＰｔ（白金）チューブと、種
結晶の代わりとしてのＰｔ（白金）線を用いる。また、
たとえば、図２に例示したように、一対のリングミラー
ヒーターを構成し、このリングヒーターにより、チュー
ブを囲む、かつこのヒーターを上下に配置する。
【０００９】たとえば以上のような具体的形態が例示さ
れることになる。以上のいずれの場合にも、原料は、チ
ューブを通じて加熱溶融され、これが引き下げられて単
結晶となる。前記のように楕円型ミラーヒーターをもつ
赤外線加熱浮遊帯溶融装置で、チューブ内に挿入した原
料を溶融させることにより、原料を均一に溶融させ、融
液の結晶化の際に原料供給量を一定に保つようにしてい
る。
れることになる。以上のいずれの場合にも、原料は、チ
ューブを通じて加熱溶融され、これが引き下げられて単
結晶となる。前記のように楕円型ミラーヒーターをもつ
赤外線加熱浮遊帯溶融装置で、チューブ内に挿入した原
料を溶融させることにより、原料を均一に溶融させ、融
液の結晶化の際に原料供給量を一定に保つようにしてい
る。
【００１０】また、一対のリング型ミラーヒーターをも
つ赤外線加熱浮遊帯溶融装置を用いることにより、楕円
型ミラーヒーターをもつ赤外線加熱浮遊帯溶融装置より
もさらにチューブ内での均熱部分を長くし、トータルの
原料供給量を多くする。また、原料チューブ上部での融
液の固化による原料供給困難を抑制する。この際に、フ
ィード原料量の減少とともにリング型ミラーヒーター間
の距離を調節し、均熱長さを制御することにより、単結
晶の製造条件を安定制御することができる。
つ赤外線加熱浮遊帯溶融装置を用いることにより、楕円
型ミラーヒーターをもつ赤外線加熱浮遊帯溶融装置より
もさらにチューブ内での均熱部分を長くし、トータルの
原料供給量を多くする。また、原料チューブ上部での融
液の固化による原料供給困難を抑制する。この際に、フ
ィード原料量の減少とともにリング型ミラーヒーター間
の距離を調節し、均熱長さを制御することにより、単結
晶の製造条件を安定制御することができる。
【００１１】そして、この発明では、赤外線加熱浮遊帯
溶融装置を使用するため上下軸方向に大きな温度勾配を
設定することができ、しかもチューブと単結晶成長界
面、温度中心部との相対的位置を変えることにより、温
度勾配を任意に設定することができる。さらに、赤外線
加熱浮遊帯溶融装置であるために単結晶製造過程の観察
が容易である。
溶融装置を使用するため上下軸方向に大きな温度勾配を
設定することができ、しかもチューブと単結晶成長界
面、温度中心部との相対的位置を変えることにより、温
度勾配を任意に設定することができる。さらに、赤外線
加熱浮遊帯溶融装置であるために単結晶製造過程の観察
が容易である。
【００１２】チューブは、この発明の必須の要件である
が、耐熱性の金属、たとえば第ＶIII 族貴金属、さらに
好ましくは前記のＰｔを用いることができる。このチュ
ーブについては、たとえばその内径について、上部から
下部に向って開いたテーパーをつけることにより、製造
する単結晶の直径を調整することができる。また、チュ
ーブ直径により集光状態が異なるため、同じ直径の単結
晶を製造する場合でも、温度勾配が異なる状態での製造
が可能である。
が、耐熱性の金属、たとえば第ＶIII 族貴金属、さらに
好ましくは前記のＰｔを用いることができる。このチュ
ーブについては、たとえばその内径について、上部から
下部に向って開いたテーパーをつけることにより、製造
する単結晶の直径を調整することができる。また、チュ
ーブ直径により集光状態が異なるため、同じ直径の単結
晶を製造する場合でも、温度勾配が異なる状態での製造
が可能である。
【００１３】チューブ側面に、縦方向のスリットを入れ
ることにより、原料融液量の減少を容易に確認すること
もできる。さらには光が当たるチューブ下部外側を粗面
にすることにより、光の反射を抑え、チューブの温度の
みを高くすることができ、上下軸方向の温度勾配が大き
くなる。
ることにより、原料融液量の減少を容易に確認すること
もできる。さらには光が当たるチューブ下部外側を粗面
にすることにより、光の反射を抑え、チューブの温度の
みを高くすることができ、上下軸方向の温度勾配が大き
くなる。
【００１４】このチューブとともに、たとえば先端を溶
融し、鏡面状態とした貴金属線、特に好ましくはＰｔ線
を種結晶の代わりとして使用することにより、原料融液
とＰｔ線との濡れ性が良くなるため、Ｐｔ線からの伝熱
による熱の放散が大きくなり、かつ先端部からの光の反
射量が多くなるため、上下軸方向の温度勾配が大きくな
る。
融し、鏡面状態とした貴金属線、特に好ましくはＰｔ線
を種結晶の代わりとして使用することにより、原料融液
とＰｔ線との濡れ性が良くなるため、Ｐｔ線からの伝熱
による熱の放散が大きくなり、かつ先端部からの光の反
射量が多くなるため、上下軸方向の温度勾配が大きくな
る。
【００１５】単結晶の製造時には、チューブを下向きに
移動させ、界面に加えた圧縮力により、固液界面を安定
に保持することができ、単結晶製造を容易に行うことが
できる。なお、毛管現象を利用してチューブ内に原料融
液を充填する方法により、容易にフィード原料の製造が
できる。また、これにより、チューブ外部への結晶の付
着の無い原料チューブとすることができる。
移動させ、界面に加えた圧縮力により、固液界面を安定
に保持することができ、単結晶製造を容易に行うことが
できる。なお、毛管現象を利用してチューブ内に原料融
液を充填する方法により、容易にフィード原料の製造が
できる。また、これにより、チューブ外部への結晶の付
着の無い原料チューブとすることができる。
【００１６】もちろん、この発明の方法においては、バ
ルク単結晶の種類・組成が限定されることはない。たと
えばこれまで１〜２ｍｍというバルク単結晶の製造が難
しく、しかもレーザー素子や、波長変換素子などに有用
な、低温相Ｂａ（Ｂ1-X ＭX）2 Ｏ4 （ＭはＡｌまたは
Ｇａで、０≦ｘ＜０．１５）などのバルク単結晶の製造
に好適に採用される。
ルク単結晶の種類・組成が限定されることはない。たと
えばこれまで１〜２ｍｍというバルク単結晶の製造が難
しく、しかもレーザー素子や、波長変換素子などに有用
な、低温相Ｂａ（Ｂ1-X ＭX）2 Ｏ4 （ＭはＡｌまたは
Ｇａで、０≦ｘ＜０．１５）などのバルク単結晶の製造
に好適に採用される。
【００１７】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発
明について説明する。
明について説明する。
【００１８】
【実施例】実施例１ マッフル型抵抗加熱電気炉において、１０ｇのＢａ（Ｂ
0.95Ａｌ0.05）2 Ｏ4を大気中で、直径、高さともに３
０ｍｍのＰｔるつぼを用いて融解（融点：１０７５℃）
した。このとき、直径４ｍｍ、長さ５０ｍｍのＰｔチュ
ーブを融液に浸し、チューブ内に融液を導入、結晶化さ
せた。Ｐｔチューブ内の結晶長さは２０ｍｍで、結晶重
量は２ｇであった。これをフィード原料とし、双楕円型
ミラーヒーターをもつ赤外線加熱浮遊帯溶融装置により
単結晶の製造を実施した。
0.95Ａｌ0.05）2 Ｏ4を大気中で、直径、高さともに３
０ｍｍのＰｔるつぼを用いて融解（融点：１０７５℃）
した。このとき、直径４ｍｍ、長さ５０ｍｍのＰｔチュ
ーブを融液に浸し、チューブ内に融液を導入、結晶化さ
せた。Ｐｔチューブ内の結晶長さは２０ｍｍで、結晶重
量は２ｇであった。これをフィード原料とし、双楕円型
ミラーヒーターをもつ赤外線加熱浮遊帯溶融装置により
単結晶の製造を実施した。
【００１９】フィード原料の入ったＰｔチューブは、上
方からＡｌ2 Ｏ3 管の先に固定して吊るした。下方か
ら、直径１ｍｍのＰｔ線を種結晶の代わりに差し込ん
だ。図１の態様となる。温度を上昇させて原料を融解
後、Ｐｔ線を融液に接触させた。融液となじみが良い位
置を目視で確認しながらＰｔチューブ、Ｐｔ線の位置を
上下させ、単結晶製造に最適な温度勾配が得られる位置
を探した。その位置でもってＰｔチューブを固定し、Ｐ
ｔ線を下方に１０ｍｍ／ｈの速度で引き下げ移動させ
た。移動につれ、単結晶がＰｔ線の先に生成した。２時
間後、直胴部で直径２ｍｍ、長さ２０ｍｍの単結晶が製
造できた。
方からＡｌ2 Ｏ3 管の先に固定して吊るした。下方か
ら、直径１ｍｍのＰｔ線を種結晶の代わりに差し込ん
だ。図１の態様となる。温度を上昇させて原料を融解
後、Ｐｔ線を融液に接触させた。融液となじみが良い位
置を目視で確認しながらＰｔチューブ、Ｐｔ線の位置を
上下させ、単結晶製造に最適な温度勾配が得られる位置
を探した。その位置でもってＰｔチューブを固定し、Ｐ
ｔ線を下方に１０ｍｍ／ｈの速度で引き下げ移動させ
た。移動につれ、単結晶がＰｔ線の先に生成した。２時
間後、直胴部で直径２ｍｍ、長さ２０ｍｍの単結晶が製
造できた。
【００２０】製造した単結晶に、室温（２５℃）で波長
７８５ｎｍのＴｉ：Ａｌ2 Ｏ3 レーザーを照射したとこ
ろ、図３に示すように波長３９２ｎｍの高調波が発生す
る非線形光学効果が得られ、低温相の生成が確認でき
た。Ｐｔチューブ、Ｐｔ線を回転させても、同様に単結
晶を製造することができた。
７８５ｎｍのＴｉ：Ａｌ2 Ｏ3 レーザーを照射したとこ
ろ、図３に示すように波長３９２ｎｍの高調波が発生す
る非線形光学効果が得られ、低温相の生成が確認でき
た。Ｐｔチューブ、Ｐｔ線を回転させても、同様に単結
晶を製造することができた。
【００２１】また、直径２ｍｍでテーパー直径４ｍｍの
先端に開いたＰｔチューブを用いることによっても、直
径２ｍｍの単結晶を製造することができた。実施例２ 誘導加熱型の引き上げ装置において、７０ｇのＢａ（Ｂ
0.9 Ａｌ0.1 ）2 Ｏ4を大気中で、直径、高さともに４
０ｍｍのＰｔるつぼを用いて融解（融点：１０５０℃）
した。このとき、直径４ｍｍ、長さ７０ｍｍのＰｔチュ
ーブを融液に浸し、Ｐｔチューブ内に融液を導入、引き
上げ法によって１０時間をかけて、直径１０ｍｍ、長さ
４０ｍｍの単結晶を製造した。その後、単結晶をチュー
ブから切り放した。チューブ内の結晶長さは３０ｍｍ
で、結晶重量は３ｇであった。
先端に開いたＰｔチューブを用いることによっても、直
径２ｍｍの単結晶を製造することができた。実施例２ 誘導加熱型の引き上げ装置において、７０ｇのＢａ（Ｂ
0.9 Ａｌ0.1 ）2 Ｏ4を大気中で、直径、高さともに４
０ｍｍのＰｔるつぼを用いて融解（融点：１０５０℃）
した。このとき、直径４ｍｍ、長さ７０ｍｍのＰｔチュ
ーブを融液に浸し、Ｐｔチューブ内に融液を導入、引き
上げ法によって１０時間をかけて、直径１０ｍｍ、長さ
４０ｍｍの単結晶を製造した。その後、単結晶をチュー
ブから切り放した。チューブ内の結晶長さは３０ｍｍ
で、結晶重量は３ｇであった。
【００２２】このＰｔチューブをフィード原料とし、２
式のリング型ミラーヒーターを持つ赤外線加熱浮遊帯溶
融装置により単結晶製造を実施した。フィード原料の入
ったＰｔチューブは、上方からＡｌ2 Ｏ3 管の先に固定
して吊るした。下方から、直径１ｍｍのＰｔ線を種結晶
の代わりに差し込んだ。図２の態様となる。温度を上昇
させて原料の融解後、Ｐｔ線を融液に接触させた。この
とき、リング型ミラーヒーター間の距離を調節したとこ
ろ、１０ｍｍで全ての原料が融解した。融液とのなじみ
が良い位置を目視で確認しながらＰｔチューブ、Ｐｔ線
の位置を上下させ、単結晶製造に最適な温度勾配が得ら
れる位置を探した。その位置でもってＰｔチューブを固
定し、Ｐｔ線を下方に１０ｍｍ／ｈの速度で引き下げ移
動させた。移動につれ、単結晶がＰｔ線の先に生成し
た。リング型ミラーヒター間の距離は、２．５ｍｍ／ｈ
で減少させた。４時間後、直胴部で直径２ｍｍ、長さ４
０ｍｍの単結晶が製造できた。
式のリング型ミラーヒーターを持つ赤外線加熱浮遊帯溶
融装置により単結晶製造を実施した。フィード原料の入
ったＰｔチューブは、上方からＡｌ2 Ｏ3 管の先に固定
して吊るした。下方から、直径１ｍｍのＰｔ線を種結晶
の代わりに差し込んだ。図２の態様となる。温度を上昇
させて原料の融解後、Ｐｔ線を融液に接触させた。この
とき、リング型ミラーヒーター間の距離を調節したとこ
ろ、１０ｍｍで全ての原料が融解した。融液とのなじみ
が良い位置を目視で確認しながらＰｔチューブ、Ｐｔ線
の位置を上下させ、単結晶製造に最適な温度勾配が得ら
れる位置を探した。その位置でもってＰｔチューブを固
定し、Ｐｔ線を下方に１０ｍｍ／ｈの速度で引き下げ移
動させた。移動につれ、単結晶がＰｔ線の先に生成し
た。リング型ミラーヒター間の距離は、２．５ｍｍ／ｈ
で減少させた。４時間後、直胴部で直径２ｍｍ、長さ４
０ｍｍの単結晶が製造できた。
【００２３】実施例１と比較して、２式のリング型ミラ
ーヒーターを持つ浮遊帯溶融装置の均熱部分が長いた
め、長尺単結晶の製造が可能であった。製造した単結晶
に、室温（２５℃）で波長７８５ｎｍのＴｉ：Ａｌ2 Ｏ
3 レーザーを照射したところ、図４に示すように波長３
９２ｎｍの高調波が発生する非線形光学効果が得られ、
低温相の生成が確認できた。
ーヒーターを持つ浮遊帯溶融装置の均熱部分が長いた
め、長尺単結晶の製造が可能であった。製造した単結晶
に、室温（２５℃）で波長７８５ｎｍのＴｉ：Ａｌ2 Ｏ
3 レーザーを照射したところ、図４に示すように波長３
９２ｎｍの高調波が発生する非線形光学効果が得られ、
低温相の生成が確認できた。
【００２４】また、側面に幅１ｍｍのスリットが入った
チューブを用いても単結晶を製造することができ、原料
融液残量がわかるため、単結晶製造終了の判断を容易に
行うことができた。実施例３ マッフル型抵抗加熱電気炉において、１０ｇのＢａ（Ｂ
0.95Ａｌ0.05）2 Ｏ4を大気中で、直径、高さともに３
０ｍｍのＰｔるつぼを用いて融解（融点：１０７５℃）
した。このとき、Ｐｔチューブ下端部長さ３０ｍｍを＃
６００の端水研磨紙で研磨することにより表面を粗くし
た直径４ｍｍ、長さ５０ｍｍのＰｔチューブを融液に浸
し、チューブ内に融液を導入、結晶化させた。Ｐｔチュ
ーブ内の結晶長さは２０ｍｍで、結晶重量は２ｇであっ
た。これをフィード原料とし、双楕円型ミラーヒーター
をもつ赤外線加熱浮遊帯溶融装置により単結晶の製造を
実施した。
チューブを用いても単結晶を製造することができ、原料
融液残量がわかるため、単結晶製造終了の判断を容易に
行うことができた。実施例３ マッフル型抵抗加熱電気炉において、１０ｇのＢａ（Ｂ
0.95Ａｌ0.05）2 Ｏ4を大気中で、直径、高さともに３
０ｍｍのＰｔるつぼを用いて融解（融点：１０７５℃）
した。このとき、Ｐｔチューブ下端部長さ３０ｍｍを＃
６００の端水研磨紙で研磨することにより表面を粗くし
た直径４ｍｍ、長さ５０ｍｍのＰｔチューブを融液に浸
し、チューブ内に融液を導入、結晶化させた。Ｐｔチュ
ーブ内の結晶長さは２０ｍｍで、結晶重量は２ｇであっ
た。これをフィード原料とし、双楕円型ミラーヒーター
をもつ赤外線加熱浮遊帯溶融装置により単結晶の製造を
実施した。
【００２５】実施例１と同様、図１に示すように、フィ
ード原料の入ったＰｔチューブは、上方からＡｌ2 Ｏ3
管の先に固定して吊るした。下方から、上方先端部が直
径１．５ｍｍの球状をした、外径１ｍｍのＰｔ線を種結
晶の代わりに差し込んだ。温度を上昇させて原料を融解
後、Ｐｔ線を融液に接触させた。融液とのなじみが良い
位置を目視で確認しながらＰｔチューブ、Ｐｔ線の位置
を上下させ、単結晶製造に最適な温度勾配が得られる位
置を探した。その位置でもってＰｔチューブを固定し、
Ｐｔ線を下方に１５ｍｍ／ｈの速度で引き下げ移動させ
た。移動につれ、単結晶がＰｔ線の先に生成した。２時
間後、直胴部で直径２ｍｍ、長さ３０ｍｍの単結晶が製
造できた。
ード原料の入ったＰｔチューブは、上方からＡｌ2 Ｏ3
管の先に固定して吊るした。下方から、上方先端部が直
径１．５ｍｍの球状をした、外径１ｍｍのＰｔ線を種結
晶の代わりに差し込んだ。温度を上昇させて原料を融解
後、Ｐｔ線を融液に接触させた。融液とのなじみが良い
位置を目視で確認しながらＰｔチューブ、Ｐｔ線の位置
を上下させ、単結晶製造に最適な温度勾配が得られる位
置を探した。その位置でもってＰｔチューブを固定し、
Ｐｔ線を下方に１５ｍｍ／ｈの速度で引き下げ移動させ
た。移動につれ、単結晶がＰｔ線の先に生成した。２時
間後、直胴部で直径２ｍｍ、長さ３０ｍｍの単結晶が製
造できた。
【００２６】Ｐｔチューブ下端部の粗面化および先端部
が球状のＰｔ線の採用により、実施例１と比較してＰｔ
線の移動速度が速くても、単結晶を製造することがで
き、かつ、単結晶製造が実施例１と比較して容易であっ
た。製造した単結晶に、室温（２５℃）で波長７８５ｎ
ｍのＴｉ：Ａｌ2 Ｏ3 レーザーを照射したところ、図３
に示すのと類似の波長３９２ｎｍの高調波が発生する非
線形光学効果が得られ、低温相の生成が確認できた。
が球状のＰｔ線の採用により、実施例１と比較してＰｔ
線の移動速度が速くても、単結晶を製造することがで
き、かつ、単結晶製造が実施例１と比較して容易であっ
た。製造した単結晶に、室温（２５℃）で波長７８５ｎ
ｍのＴｉ：Ａｌ2 Ｏ3 レーザーを照射したところ、図３
に示すのと類似の波長３９２ｎｍの高調波が発生する非
線形光学効果が得られ、低温相の生成が確認できた。
【００２７】実施例４ マッフル型抵抗加熱電気炉において、１０ｇのＢａ（Ｂ
0.95Ａｌ0.05）2 Ｏ4を大気中で、直径、高さともに３
０ｍｍのＰｔるつぼを用いて融解（融点：１０７５℃）
した。このとき、直径４ｍｍ、長さ５０ｍｍのＰｔチュ
ーブを融液に浸し、Ｐｔチューブ内に融液を導入、結晶
化させた。Ｐｔチューブ内の結晶長さは２０ｍｍで、結
晶重量は２ｇであった。これをフィード原料とし、双楕
円型ミラーヒーターをもつ赤外線加熱浮遊帯溶融装置に
より単結晶の製造を実施した。
0.95Ａｌ0.05）2 Ｏ4を大気中で、直径、高さともに３
０ｍｍのＰｔるつぼを用いて融解（融点：１０７５℃）
した。このとき、直径４ｍｍ、長さ５０ｍｍのＰｔチュ
ーブを融液に浸し、Ｐｔチューブ内に融液を導入、結晶
化させた。Ｐｔチューブ内の結晶長さは２０ｍｍで、結
晶重量は２ｇであった。これをフィード原料とし、双楕
円型ミラーヒーターをもつ赤外線加熱浮遊帯溶融装置に
より単結晶の製造を実施した。
【００２８】フィード原料の入ったＰｔチューブは、実
施例１と同様、図１に示すように、上方からＡｌ2 Ｏ3
管の先に固定して吊るした。下方から、直径１ｍｍのＰ
ｔ線を種結晶の代わりに差し込んだ。温度を上昇させて
原料を融解後、Ｐｔ線を融液に接触させた。融液とのな
じみが良い位置を目視で確認しながらＰｔチューブ、Ｐ
ｔ線の位置を上下させ、単結晶製造に最適な温度勾配が
得られる位置を探した。その位置でもってＰｔチューブ
を固定し、Ｐｔ線を下方に１０ｍｍ／ｈの速度で引き下
げ移動させた。また、１５分後からＰｔチューブを３ｍ
ｍ／ｈの速度で下方に移動させた。移動につれ、単結晶
がＰｔ線の先に生成した。２時間後、直胴部で直径２ｍ
ｍ、長さ１５ｍｍの単結晶が製造できた。
施例１と同様、図１に示すように、上方からＡｌ2 Ｏ3
管の先に固定して吊るした。下方から、直径１ｍｍのＰ
ｔ線を種結晶の代わりに差し込んだ。温度を上昇させて
原料を融解後、Ｐｔ線を融液に接触させた。融液とのな
じみが良い位置を目視で確認しながらＰｔチューブ、Ｐ
ｔ線の位置を上下させ、単結晶製造に最適な温度勾配が
得られる位置を探した。その位置でもってＰｔチューブ
を固定し、Ｐｔ線を下方に１０ｍｍ／ｈの速度で引き下
げ移動させた。また、１５分後からＰｔチューブを３ｍ
ｍ／ｈの速度で下方に移動させた。移動につれ、単結晶
がＰｔ線の先に生成した。２時間後、直胴部で直径２ｍ
ｍ、長さ１５ｍｍの単結晶が製造できた。
【００２９】実施例１と比較して、外径変動が少ない単
結晶が製造できた。製造した単結晶に、室温（２５℃）
で波長７８５ｎｍのＴｉ：Ａｌ2 Ｏ3 レーザーを照射し
たところ、図３に示すのと類似の波長３９２ｎｍの高調
波が発生する非線形光学効果が得られ、低温相の生成が
確認できた。
結晶が製造できた。製造した単結晶に、室温（２５℃）
で波長７８５ｎｍのＴｉ：Ａｌ2 Ｏ3 レーザーを照射し
たところ、図３に示すのと類似の波長３９２ｎｍの高調
波が発生する非線形光学効果が得られ、低温相の生成が
確認できた。
【００３０】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
り以下の効果が得られる。 １）縦型のチューブを使用し、全量を溶融するため、十
分な攪拌効果が得られ、融液の均質性に優れる。しかも
金属製チューブがヒートリザーバーとなるため均熱性が
良く、チューブ直径・テーパー直径で製造できる単結晶
の直径を制御できる。
り以下の効果が得られる。 １）縦型のチューブを使用し、全量を溶融するため、十
分な攪拌効果が得られ、融液の均質性に優れる。しかも
金属製チューブがヒートリザーバーとなるため均熱性が
良く、チューブ直径・テーパー直径で製造できる単結晶
の直径を制御できる。
【００３１】２）直径１−２ｍｍ程度の単結晶の製造法
のため、製造速度が速い。また、チューブをシードとし
て用いる引き上げ法において使用した、使用済み原料が
入ったチューブを、今回の発明ではそのまま使用して単
結晶の製造ができるため、原料調整コストを低減でき
る。
のため、製造速度が速い。また、チューブをシードとし
て用いる引き上げ法において使用した、使用済み原料が
入ったチューブを、今回の発明ではそのまま使用して単
結晶の製造ができるため、原料調整コストを低減でき
る。
【図１】双楕円型ミラーヒーターをもつ赤外線（ハロゲ
ンランプ）加熱浮遊帯溶融装置を用いての単結晶製造方
法を示した概略図である。
ンランプ）加熱浮遊帯溶融装置を用いての単結晶製造方
法を示した概略図である。
【図２】一対のリング型ミラーヒーターをもつ赤外線
（ハロゲンランプ）加熱浮遊帯溶融装置を用いての単結
晶製造方法を示した概略図である。
（ハロゲンランプ）加熱浮遊帯溶融装置を用いての単結
晶製造方法を示した概略図である。
【図３】製造したＢａ（Ｂ0.95Ａｌ0.05）2 Ｏ4 単結晶
に、室温（２５℃）で波長７８５ｎｍのＴｉ：Ａｌ2 Ｏ
3 レーザーを照射したときに発生した高調波の強度を示
した図である。
に、室温（２５℃）で波長７８５ｎｍのＴｉ：Ａｌ2 Ｏ
3 レーザーを照射したときに発生した高調波の強度を示
した図である。
【図４】製造したＢａ（Ｂ0.9 Ａｌ0.1 ）2 Ｏ4 単結晶
に、室温（２５℃）で波長７８５ｎｍのＴｉ：Ａｌ2 Ｏ
3 レーザーを照射したときに発生した高調波の強度を示
した図である。
に、室温（２５℃）で波長７８５ｎｍのＴｉ：Ａｌ2 Ｏ
3 レーザーを照射したときに発生した高調波の強度を示
した図である。
Claims (14)
- 【請求項１】 原料融液を充填してその内部において固
化させた原料充填金属チューブを赤外線加熱浮遊帯溶融
装置に装着し、赤外線加熱によりチューブ内の原料を溶
融させて引き下げて、チューブより離脱した融液より単
結晶を生成させることを特徴とするバルク単結晶の製造
方法。 - 【請求項２】 楕円型ミラーヒーターを装着する請求項
１の製造方法。 - 【請求項３】 一対のリング型ミラーヒーターをチュー
ブを囲む上下方向に配置する請求項１の製造方法。 - 【請求項４】 リング型ミラーヒーター相互間の距離を
変化させて、チューブ内の均熱長さを制御する請求項３
の製造方法。 - 【請求項５】 赤外線加熱浮遊帯溶融装置内でのチュー
ブの位置を変化させて、単結晶製造時の上下軸方向の温
度勾配を制御する請求項１の製造方法。 - 【請求項６】 チューブには下部に開いたテーパを設け
る請求項１ないし５のいずれかの製造方法。 - 【請求項７】 チューブには、側面に縦方向の１または
２以上のスリットを設ける請求項１ないし６のいずれか
の製造方法。 - 【請求項８】 チューブは、光が当たる下部側面を粗面
とする請求項１ないし７のいずれかの製造方法。 - 【請求項９】 チューブは第ＶIII 族貴金属である請求
項１ないし８のいずれかの製造方法。 - 【請求項１０】 チューブは白金である請求項９の製造
方法。 - 【請求項１１】 先端を鏡面状態とした第ＶIII 族貴金
属線を種結晶の代わりとして使用する請求項１ないし１
０のいずれかの製造方法。 - 【請求項１２】 貴金属線は白金である請求項１１の製
造方法。 - 【請求項１３】 単結晶の製造時に、チューブを下向き
に移動させて固液界面に圧縮力を加え、界面を安定化さ
せる請求項１ないし１２のいずれかの製造方法。 - 【請求項１４】 チューブ内に、毛管現象により原料融
液を充填して固化させる請求項１ないし１３のいずれか
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09257087A JP3106182B2 (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | バルク単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09257087A JP3106182B2 (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | バルク単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1192271A true JPH1192271A (ja) | 1999-04-06 |
| JP3106182B2 JP3106182B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=17301571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09257087A Expired - Lifetime JP3106182B2 (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | バルク単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106182B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1234899A3 (en) * | 2001-02-21 | 2006-04-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | A single crystal and method of manufacturing same |
| US7413589B2 (en) | 2002-03-22 | 2008-08-19 | The Japan Steel Works, Ltd. | Method of producing hydrogen storage alloy |
| JP2009094268A (ja) * | 2007-10-09 | 2009-04-30 | Osaka Univ | 固体レーザー装置 |
| WO2009081811A1 (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-02 | Crystal Systems Corporation | 浮遊帯域溶融装置 |
| TWI400368B (zh) * | 2005-10-07 | 2013-07-01 | Crystal Systems Corp | 浮游帶域熔融裝置 |
-
1997
- 1997-09-22 JP JP09257087A patent/JP3106182B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1234899A3 (en) * | 2001-02-21 | 2006-04-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | A single crystal and method of manufacturing same |
| US7413589B2 (en) | 2002-03-22 | 2008-08-19 | The Japan Steel Works, Ltd. | Method of producing hydrogen storage alloy |
| US7691216B2 (en) | 2002-03-22 | 2010-04-06 | The Japan Steel Works, Ltd. | Method of producing hydrogen storage alloy |
| TWI400368B (zh) * | 2005-10-07 | 2013-07-01 | Crystal Systems Corp | 浮游帶域熔融裝置 |
| JP2009094268A (ja) * | 2007-10-09 | 2009-04-30 | Osaka Univ | 固体レーザー装置 |
| WO2009081811A1 (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-02 | Crystal Systems Corporation | 浮遊帯域溶融装置 |
| EP2246461A1 (en) * | 2007-12-25 | 2010-11-03 | Crystal Systems Corporation | Floating-zone melting apparatus |
| EP2246461A4 (en) * | 2007-12-25 | 2011-05-25 | Crystal Systems Corp | FLOATING ZONE FUSION APPARATUS |
| JP5279727B2 (ja) * | 2007-12-25 | 2013-09-04 | 株式会社クリスタルシステム | 浮遊帯域溶融装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3106182B2 (ja) | 2000-11-06 |
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|---|---|---|---|
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