JPS62292692A - 酸化物単結晶の製造方法 - Google Patents

酸化物単結晶の製造方法

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JPS62292692A
JPS62292692A JP13387086A JP13387086A JPS62292692A JP S62292692 A JPS62292692 A JP S62292692A JP 13387086 A JP13387086 A JP 13387086A JP 13387086 A JP13387086 A JP 13387086A JP S62292692 A JPS62292692 A JP S62292692A
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禎夫 松村
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博文 竹村
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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】 3、発明の詳細な説明 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は弾性表面波基板に利用する酸化物単結晶を引上
法によって製造する方法に係り、融液の粘性が大きくか
つ成長結晶からの熱放散特性が悪い酸化物単結晶の製造
歩溜りを高め更に製造効率を改善するものである。
(従来の技術) 弾性表面波基板としては、タンタル酸リチウム、ニオブ
酸リチウム及び四硼酸リチウム単結晶等が利用されてお
り、これらの単結晶の製造手段としては、いわゆる引上
法が使用されている。すなわち、貴金属製のるつぼに充
填した四硼酸リチウムは高周波誘導加熱(以後HF加熱
と記載する)方式によって融解し、この融液を種結晶で
廻転しながら引上げて得られる単結晶には、気泡混入、
セル成長稜及び成長の乱れ等が発生し易いために良質な
大口径単結晶が得にくい難点がある。
と言うのは、この融液の粘性はタンタル酸リチウム等の
それより2〜3倍大きく更に成長する単結晶の熱放散特
性が著るしく悪いので、単結晶用−ヒげ成長界面におけ
る過冷却度が大きくなり成長界面が不安定になるためと
考えられる。
その対策としてはるつぼ上部の保温構造として円錐状の
ヒータを、あるいは耐火物製カバーを付設して、炉内の
温度勾配を最適にする手段や、1mm/h以下の引上げ
速度を適用することが知られているが、これらの結果は
、固化率(充填原料重量に対する成長単結晶重量の割合
)0.2〜0.3程度で直径2吋以下長さ約30mm〜
50m+m程度の哄結晶しか得られない。
このような酸化物単結晶の製造では貴金属るつぼ容積の
約90%に、原料、融液を充填後所定の廻転引上法を実
施しており、しかもこの引上工程に要する融液はほぼ1
5%に止どまり、(これ以上行うとクラックが低結晶に
生じる)材料効率を勘案して同化原料が残留する貴金属
るつぼに新原料を投入して再び種結晶を製造する方式が
、従来から採用されている。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、粘性の大きい融液を使用して四硼酸リチウム
単結晶を引−ヒ法で製造するに当っては。
その成長結晶の熱放散性が著るしく悪いことから。
前述のように同化率0.3以上の成長が困難であり。
しかも直径2吋以上長さ20Ia11〜30m+a以上
の単結晶が得られない、と言うのは貴金属るつぼに保温
機構を積み重ねて低温度勾配を形成しても、結晶の成長
に伴ない、そこからの熱放散が著るしく悪いため成長界
面が不安定になるためと考えられる。
しかも材料効率を考慮して採用している固化した残留原
料のある貴金属るつぼを利用する方式では同相から液相
へのこのるつぼ底部から発生する体積膨張により変形す
る事故が発生し、ひいてはその寿命が短かい難点が生じ
る。
本発明は上記難点を克服した新規な酸化物単結晶の製造
方法を提供し、特に良質の大口径酸化物単結晶の歩留り
を向上し、しかも製造効率を高めるものである。
〔発明の構成〕
本発明はるつぼ寸法、ここへの原料充填量及び低結晶の
固化率などをパラメータとする慎重な考察によって得た
知見に基づくもので、貴金属るつぼに充填する酸化物融
液は従来より少量として、その表面付近に空間を設けて
貴金属るつぼ部分を加熱体として機能させると共に、こ
の貴金属るつぼの熱容量にも配慮した結果、2吋以上の
直径をもち、20IIII11〜301を超えた酸化物
単結晶が歩溜り良く製造可能となる事実を確認して完成
したものである。
具体的には、有底筒状に形成しその高さを内径の0.9
〜1.2とした貴金属るつぼを選択し、ここに充填し、
種結晶によって引上げる原料融液表面の位置はこの貴金
属るつぼの高さの0.4乃至0.6に選定し、引上工程
は酸化物融液表面が貴金属るつぼの高さの0.15〜0
.3に到達した時点で終了とする手法を採用した。
(作 用) ここで、本発明における数値限定の背景を第1図乃至第
3図により説明する。
各図の縦軸には引−ヒげ歩留り(%)をとり、横軸とし
ては引上げ直前の四硼酸リチウム融液面と白金るつぼ底
面間距離を第1 [121と第2図に示し、第3図では
、同化率、成長した結晶長、ならびに引上終了時の四硼
酸リチウム融液面から白金るつぼ底面までの距離を示し
た。尚第1図中実線は直径66IIIIm長さ80m+
sの単結晶の実測結果であり、LBOはLithiu+
m Boroxidの略である。
第1図から明らかなように、従来技術によって製造可能
であった実線で示した曲線では融液レベルにほとんど依
存せずに70%から90%の歩溜りで低結晶が得られる
のに対して、破線で示した曲線では臨界的な傾向を示し
、融液レベルを5011Iffi乃至10mmに設定す
ることによって1歩留り50%以上を維持できる。更に
、大口径であり、しかも長尺なqt結品を得る例を示し
た第3図では融液レベルを60mmから75m+sに設
定すると、歩溜り50%以上が確保でき、尚破線では6
80K、実線では260g、第3図では1kgの四硼酸
リチウムを原料とした。−力筒1図に示した場合の白金
るつぼ寸法は内径120mm高さ120111Q+であ
り、第2図におけるそれは内径130am高13011
101である。
この事実を基にして、本発明では融液面の高さを貴金属
るつぼの高さの0.4〜0.6に限定した。−労資金属
るつぼの高さと内径の関係は例示した1:1の限らず、
経験的に1.2〜0.9の範囲内であれば、同様な結果
が得られることは確認済である。
依って本発明では貴金属るつぼの高さを内径の1.2〜
0.9とし、酸化物融液面の高さをるつぼ高さの0.4
〜0.6に限定した。
次に第3図を説明すると、内径120m+*高さ120
amの有底筒状の白金るつぼに1020gの四硼酸リチ
ウム粉末を充填して直径60mmの単結晶を引上法で製
造した際の前述の関係図であり、この引上開始時におけ
る融液レベルは60mmである。この図から明らかなよ
うに50%以上の歩溜りで得られる星結品は、約85m
+sの長さをもち、引上終了時の融液面レベルはるつぼ
肩部から17IIIIl1程度の位置にある。しかし、
85IIIIIならびに17m+++は測定誤差を勘案
すると。
80〜83amならびに19〜18mmが適当と判断さ
れ、又上限としては第4図の曲線から引上げ終了時は融
液面レベルはるつぼ肩部から36mmとした。
従って引上終了時の融液面レベルはるつぼ高さの0.3
〜0.15が好ましいと想定される。
この第3図に示す曲線では融液表面レベルが低くなると
歩留りが急速に低下しているが、これは融液内の熱対流
と回転による強制対流のバランスが融液レベルの低下に
伴って急速にくずれるためと考えられ、従って引上げ完
了時の融液レベルを限定することが肝要と思われる。
(実施例1) 内径12mm高さ1201111ノ白金ルつぼニL[3
0粉末1kgを充填後、RF油加熱よって融解して得ら
れる融液をしBO結品を使用して廻転用とげて直径66
mm長さ80IIIIlのLBO単結晶(約680g)
を製造する。この際引上げ直前の融液レベルは60II
IImであり、引上終了直後は19+mm、更に作成し
た結晶の同化率は0.68である。この条件で10回引
上げを行ったところ7木は、クラック、気泡混入ならび
に外形変形もなく作成できた。
しかし、同−条件及び同一炉構造においてL[30チヤ
ージ量を1.7kgに増して10回引上げを実施したと
ころ、良質な結晶は1本しか得られず、はがのはクラッ
クの発生はないが、引上げの後半気泡が多数混入したの
が、3本みられこの内2本は、外形が著るしく変形して
いた。
この原料チャージ量1.7kgで歩溜り50%以上で良
質に結晶が得られる重量は約400gまでであり、しか
も終了後のるつぼ残留原料は900g程度もあり、原料
利用効率が著るしく悪くその一ヒるつぼの変形が烈しく
、使用回数も20回である。しかし前述の通りLkgの
LBOをチャージして680に位の結晶を引上げ製造す
る場合は、原料利用効率が極めて良好な一ヒにるつぼの
変形も少なく80回程度まで歩溜りの劣化もなくて使用
可能で極めて好都合である。
(実施例2) 内径130+nl11高さ130mmの白金るつぼにL
I’30粉末1500kgを充填し、IIF加熱で融解
し、直径80mm長さ80ramの約1kgのLI’I
O結晶を引上げ法で製造する。この例における引上げ直
前の融液レベルは75mmであり。
引上げ終了後の融液レベルは25+nm固化率は67%
である。
この条件で10回引上げを行った所、7本はクラック、
気泡混入及び外形変形のない単結晶が得られたが、それ
以外はクラックの発生はみられないが、引上げ終端部近
傍に気泡が多く混入した噴結晶が得られ、るつぼは60
回まで問題なく使用できた。
この条件でLBO粉末のチャージ量を2.2kgとして
10回引上げを実施したところ、1本も良質な結晶は得
られず、このうち4本は引上げ後半に気泡混入ならびに
外形変形が著るしく結晶が4本あり、ただしクラックの
発生はみられなかった。又るっぽの高さを90mmとし
その他の条件をすべて同じにし、JFl料チャージ量を
1500gのもと1o回の引上げを行ったところ2本の
良質結晶が得られたのみで、その他はすべてクラック品
であった。
(実施例3) 内径100mm高さ]10+nl11白金るつぼにLB
O粉末700 gを充填して直径52mm長さ80mm
の430gLBO結晶を作成したところ、10回の引ト
げで、8本の良質な+11、結晶が得られた。引上げ直
前の融液レベルは60mmであり、引上げ終了時点での
融液レベルは23mm固化率0.16であった。
(実施例4) 実施例1と同一るつぼ、引上用炉構造及び同一条件で1
80850gを使用し直径50膳腸長さ50mmのLB
O単結晶(500g)を10回製造したところ8本の良
質な単結晶が得られた。
この場合、引上げ直前の融液レベルは50m+iであり
、引上げ終了直後のそれは、21mm、同化率は0.5
9である。しかし、チャージ量を1.7kg他の条件を
同一として10回の引上げを行ったところ良質な結晶は
1本も取れず、ただしクラックはないが、気泡混入なら
びに外形変形の著るしい結晶は4本あった。上記実施例
はLBO結晶について記載したが、これと同様に融液の
粘性が大きく、かつ成長結晶からの熱放散特性が悪い酸
化物結晶CdWO4,Bi、 5iOza 、PbMo
O4単結晶製造に適用可能である。
〔発明の効果〕
本発明によると、融液の粘が大きくかつ成長結晶からの
熱放散特性が著るしく悪い酸化物結晶を。
HF加熱方式を利用する回転引上法で製造するに当って
、直径が2吋以上、長さ70〜100■の大口径単結晶
を再現性良く安定して得ることが可能である。更に使用
原料量を最適化するので、その利用効果を大幅に向上し
、るつぼの変形及び換耗が少ないため使用回数が大きく
高くなり経済的に極めて有利となる6
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は縦軸に歩溜り横軸に融液レベルをと
りその関係を示す曲線図、第3図は成長単結晶の特性を
横軸に、歩溜りを縦軸にとった曲線図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ほぼ円筒形の貴金属製るつぼ内の酸化物融液を種
    結晶で引上げて単結晶を製造する方法において、 前記るつぼの高さはるつぼ内径の0.9〜1.2とし、
    引上げ開始時の酸化物融液面の高さは、るつぼ高さの0
    .4〜0.6とすることを特徴とする酸化物単結晶の製
    造方法。
  2. (2)引上げ終了時の原料融液面の高さはるつぼ高さの
    0.15〜0.3とすることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の酸化物単結晶の製造方法。
  3. (3)酸化物単結晶が四硼酸リチウム単結晶であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の酸化物単結晶
    の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106958041A (zh) * 2017-05-27 2017-07-18 山东大学 一种xTeO2·P2O5(x=2,4)晶体的制备方法及制备装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106958041A (zh) * 2017-05-27 2017-07-18 山东大学 一种xTeO2·P2O5(x=2,4)晶体的制备方法及制备装置
CN106958041B (zh) * 2017-05-27 2019-01-29 山东大学 一种xTeO2·P2O5(x=2,4)晶体的制备方法及制备装置

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