JPS61186295A - スタ−サフアイヤの製造方法 - Google Patents

スタ−サフアイヤの製造方法

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JPS61186295A
JPS61186295A JP60027666A JP2766685A JPS61186295A JP S61186295 A JPS61186295 A JP S61186295A JP 60027666 A JP60027666 A JP 60027666A JP 2766685 A JP2766685 A JP 2766685A JP S61186295 A JPS61186295 A JP S61186295A
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JP
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star
sapphire
good
cvd
crystal
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JP60027666A
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Masanao Kunugi
正尚 功刀
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/20Aluminium oxides

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スターサファイヤの製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来のスターサファイヤは、特公昭53−27717、
特公昭57−28400に示す如く、主成分の酸化アル
ミニウムに、着色剤及び星影効果を生せしめるための酸
化第二鉄と酸化チタンを原料として結晶合成を行ない1
、その後熱処理を施すことにより製造している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のスターサファイヤは、ベルヌーイ法(火炎溶融法
)、引き上げ法(CZ法)、浮遊帯域融解法(FZ法)
等の融液法により製造されている。フラックス法は、星
影を生ぜしめるために添加する酸化鉄の結晶内への均一
な混入が困難であり、引き上げ法は結晶の長さ方向にお
いて、酸化鉄の濃度が不均一となる。又、浮遊帯域融解
法は、原料からの酸化鉄の蒸発量が大きく、結晶中への
固溶量が制限され、原料中の結晶欠陥(気泡、成分の偏
析等)を増加させてしまうという欠点を有する。
そこで本発明は、このような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、良好な色調と明瞭な星影効果
を有する、均質なスターサファイヤを提供することにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のスターサファイヤの製造方法は、酸化アルミニ
ウムを主成分とし、着色剤として少なくともチタンを含
有するサファイヤ結晶を、塩化第二鉄雰囲気中で、CV
D、又はプラズマCVDを行ない、その後、空気あるい
は酸素を含む雰囲気中で、熱処理することを特徴とする
〔作用〕
本発明の上記の製造方法によれば、酸化アルミニウムを
主成分とし、少なくとも酸化チタンを含有するサファイ
ヤ結晶に、外部から鉄イオンを供給するものであり、そ
の鼠のコントロールにより星影効果の出現度合をコント
ロールするものである。この場合に原料として使用する
サファイヤ結晶は、特に製造方法を限定するものではな
く、上記以外の他の製造方法(例えばフラックス法)に
よる結晶を用いても可能である。
〔実施例−1〕 主成分の酸化アルミニウム(Att○3 )に、着色剤
として酸化チタン(T102 )を4重量%秤量混合し
、圧粉成形後大気炉で1700℃X10時間の焼結を行
ない、大略8 mm X 55 tran Lの原料棒
を作成し、II′z法によりサファイヤ結晶を得た。同
様の方法で複数個のサファイヤ結晶を準備し、以下のC
VD及びプラズマCVD用の試料とした。
■CVD キャリアーガスとして30%酸素を含有するアルゴンを
使用し、これを塩化第二鉄の50%水溶液中にバブリン
グして雰囲気ガスとした。
この時のガス流量、加熱温度の条件を変えた時の評価(
色調、透明感、星影効果の程度、全体の均一性)を第1
表に示す。なおCVD終了後、試料の熱処理は、大気炉
で1500’CX2H保持した後、1o℃/Hの割合で
降温し、1000℃でスイッチを切シ炉冷した。
第  1  表 実 験 ガス流量  加熱温度   評 何階   5
−℃ 1     200     500    青色がつ
がない2     200    ’   800  
  色調カウスイ5     200    1000
    色調がうすい4     200    12
00    良好5     500     500
    色調がうすい6     500     8
00    星影効果が弱い7     500   
 1000    星影効果がやや弱い8     5
00    1200    良好9    1000
     500    星影効果が弱い10    
1000     800    良好N     1
000    1000    良好12    10
00    1200    良好13    200
0     500    星影効果が弱い14   
 2000     800    良好15    
2000    1000    良好16   20
00    1200    色調が濃い■プラズマ0
VD 容量結晶タイプのプラズマCVD装置の、電極間に、サ
ファイヤ結晶を保持し、キャリアーガスとして20%酸
素を含有するアルゴンを使用し、これを塩化第二鉄水溶
液中にバブリングして雰囲気ガスとした。最初プラズマ
CVD装置のチャンバー内を真空排気した後、排気量を
絞りながら雰囲気ガスを流入してプラズマcvDを行な
った。この時の真空度(ガス流量に対応)、加熱温度の
条件を変えた時の評価(内容は第1表と同様)を第2表
に示す。なおプラズマCVD終了後、試料の熱処理は、
酸素50%を含有するアルゴン雰囲気中で、1000℃
×2■保持した後、15℃/Hの割合で降温し、9゜O
℃テスイッチを切シ炉冷した。
第  2  表 実 験 真空度  加熱温度   評 価NILT O
r r    ’C 1720300青色がつかない 18     20     600     色調が
うすい19   20    900    良好20
     20’   1200     良好21 
    10     300     青色がつかな
い22     10     600     色調
がうすい23     10     900    
 良好24     10    1200     
良好25     5     300     青色
がつかない26     5     600    
 色調がうすい27      5     900 
    良好28      5    120[1良
好29      1     500     青色
がつかない30     1     600    
 色調がうすい31      1     900 
    良好32      1    1200  
   良好第1表、及び第2表より、CvDの場合、ガ
ス流量と加熱温度、プラズマCVDの場合、加熱温度が
特性に影響を及ぼしており、CvDでは、1000 ”
/、、、 、 500℃以上、プラズマo■Dでは90
0℃以上が望ましい。
〔実施例−2〕 主成分の酸化アルミニウム(At20s)に、着色剤と
して酸化第二鉄(Fe20g  >  を4重量%、酸
化チタン(T102 )を5重量%秤量混合し、圧粉成
形後大気炉で1600℃×10時間の焼結を行ない、大
略30rIanφの塊状原料を作成し、これをイリジウ
ムルツボにセットし、C2法によりサファイヤ結晶を得
た。結晶は大略20WmφX5DO+mntの大きさで
あり、これを切断して、以下のCVD及びプラズマCV
D用の試料とした■CVD キャリアーガスとして30%酸素を含有するアルゴンを
使用し、これを塩化第二鉄水溶液中にバブリングして雰
囲気ガスとした。
この時のガス流量、加熱温度の条件を変えた時の評価(
内容は実施例−1と同様)を第3表に示す。なおCVD
終了後、試料の熱処理は、大気炉で1500℃X2H保
持した後、10℃/Hの割合で降温し、1000℃でス
イッチを切シ炉冷した。
第  3  表 実 験 ガス流量  加熱温度   評 何階   −
一℃ 53200     500    青色がつかない3
4     200     800    色調がう
すい35     200    1000    色
調がうすい36     200    1200  
  良好37    500      ’500  
  色調かうすい58     500     80
0    星影効果が弱い59    500    
1000    星影効果がやや弱い40    50
0    1200    良好41    1000
     500    星影効果が弱い42   1
000     800    良好43    10
00    1000    良好44   1000
   1200    良好45   2000   
 500    星影効果が弱い46   2000 
   800    良好47   2000   1
000    良好48   2000   1200
    色調が濃い■プラズマ0VD プラズマ0VD装置の、電極間にサファイヤ結晶を保持
し、キャリアーガスとして60%酸素を含有するアルゴ
ンを使用し、これを塩化第二鉄水溶液中にバブリングし
て雰囲気ガスとした。最初プラズマ0VD装置のチャン
バー内を真空排気した後、排気量を絞りながら雰囲気ガ
スを流入してプラズマCVDを行なった。この時の真空
度(ガス流値に対応)、加熱温度の条件を変えた時の評
価(内容は第3表と同様)を第4表に示す。なおプラズ
マCVD終了後、試料の熱処理は、酸素50%を含有す
るアルゴン雰囲気中で、1600℃X2H保持した後、
15℃/Hの割合で降温し、900℃でスイッチを切シ
炉冷した。
第  4  表 実 験 真空度  加熱温度   評 価Nα  T 
o r r    ’C 4920300色調がうすい 50   20      600     星影効果
が弱い51    20      900     
良好52    20     1200     良
好53   10      300     色調が
うすい54    10      600     
星影効果が弱い55    10      900 
    良好56    10     1200  
   良好57    5      300    
 色調がうすい58     5      600 
    星影効果が弱い59    5      9
00     良好60     5     120
0     良好61     1      300
     色調がうすい62    1     60
0    星影効果が弱い65     1     
 900     良好64     1     1
200     良好第3表、及び第4表より、CvD
の場合、ガス流量と加熱温度、プラズマCvDの場合、
加熱温度が特性に影響を及ぼしており、CvDでは、j
 000 ”/= 、 500℃以上、ブラズ−r C
V D ”Cは900℃以上が望ましい。
〔実施例−3〕 主成分の酸化アルミニウム(At20’、)に着色剤と
して酸化第二鉄(F e203  )を1重量%、酸化
チタン(Tlo、)を6重量%を秤量混合し、さらに溶
剤として酸化ナトリウムと酸化ホウ素を加え、混合して
原料を作成し、これを白金るつぼにセットして、フラッ
クス法によりサファイヤ結晶を得た。結晶は大略50 
mm ’ X 7 rrrmの大きさであり、これを切
断して、以下のCvD及びプラズマCVD用の試料とし
た。
■CVD キャリアガスとして30%酸素を含有するアルゴンを使
用し、これを塩化第二鉄水溶液中にバブリングして雰囲
気ガスとした。以下〔実施例−2〕と同様に条件を変え
た時の評価を第5表に示す。またCVD処理後の試料の
熱処理は〔実施例−2〕の場合と同じである。
第  5  表 実 験 ガス流量  加熱温度   評 何階   5
偽    ℃ 65     200     500    青色が
つかない66     200     800   
 色調がうすい67    200    1000 
   色調がうすい6’8     200    1
200    良好69    500     50
0    色調がうすい70    500     
800    星影効果が弱い71     500 
   1000    星影効果がやや弱い72   
  500    1200    良好73    
1000     500    星影効果が弱い74
    1000     800    良好75 
   1000    1000    良好76  
  1000    1200    良好77   
2000     500    星影効果が弱い78
   2000     800    良好79  
  2000    1000    良好80  2
000   1200    色調が濃い■プラズマ0
VD プラズマ0VD装置の、電極間にサファイヤ結晶を保持
し、キャリアガスとして30%酸素を含有スるアルゴン
を使用し、これを塩化第二鉄水溶液中にバブリングして
雰囲気ガスとした。
以下〔実施例−2〕の■の場合と同様にして行ない、評
価を第6表に示す。
第  6  表 実 験 真空度  加熱温度   評 価Nu   T
 o r r     ℃81    20     
  !too   色調かうすい82    20  
    600   星影効果が弱い83    20
      900    良好84    20  
    1200    良好85    10   
   300   色調がうすい  。
86   10     600  星影効果が弱い8
7    10      900    良好88 
   10     1200   良好89    
5    !too       色画かうすい90 
   5   600      星影効果が弱い91
     5   900       良好92  
   5  1200       良好    95
    1   300       色調がうすい9
4    1   600      星影効果が弱い
95    1  900      良好96   
  1  12[]0       良好第5表、及び
第6表より、CvDの場合、ガス流量と加熱温度、プラ
ズマCVDの場合、加熱温度が特性に影響を及ぼしてお
り、CvDでは、10005−、500℃以上、プラ、
+1” マO’V D テは900℃以上が望ましい。
〔効果〕
以上述べた様に本発明Gこよれば、少なくともチタンを
含有するサファイヤ結晶に外部から鉄をドーピングする
ことによって、従来の合成法では不可能であった。色調
のコントロール及び育成中の酸化鉄の固溶量に起因する
結晶中の欠陥の除去を可能にし、明瞭な星影効果を示す
、天然と同等な、良質なスターサファイヤを簡単に合成
することができるという効果を有する。
以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酸化アルミニウムを主成分とし、着色剤として、
    少なくともチタンを含有する、サファイヤ結晶を塩化第
    二鉄雰囲気中で、CVD、又はプラズマCVDを行なう
    ことを特徴とするスターサファイヤの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1394293A1 (en) * 2002-08-30 2004-03-03 Samir Gupta A process for imparting and enhancement of colours in gemstone minerals and gemstone minerals obtained thereby
US6872422B2 (en) 2001-07-09 2005-03-29 Samir Gupta Process for imparting and enhancement of colours in gemstone minerals and gemstone minerals obtained thereby

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US6872422B2 (en) 2001-07-09 2005-03-29 Samir Gupta Process for imparting and enhancement of colours in gemstone minerals and gemstone minerals obtained thereby
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