JPS632886A - 結晶育成装置 - Google Patents

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〕 この発明は結晶育成装置、特に目標とする不純物濃度の
結晶を育成する結晶育成装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は、例えばエレクトロニク・セラミクス（１９８
２）２Ｂに示された従来のＮ　ｄ　：　ＹＡ　Ｇ　（Ｙ
３ＡｌｓＯ＋ｔ）結晶の育成炉を示し、図において、１
は種結晶２を支持する支持棒、３は成長したＮｄ：ＹＡ
Ｇ結晶、４はＹＡＣ融液、５はイリジウムるつぼ、６は
断熱剤であるジルコニア粒子、７は高周波加熱用コイル
で、高周波発振器１５に接続されている。１６はアルミ
ナ質耐火材、１７はジルコニア質耐火材である。

次にＮｄ　：　ＹＡＧ結晶を育成する方法について説明
する。

添加するＮｄｇ　Ｏｘ　　（酸化ネオジム）粉末の製造
法や原料粉末の前処理の条件を検討して、不純物濃度を
調整した融液４に種結晶２をつけて、微小な引上げ速度
で引き上げる。ここでは高周波発振器１５の出力を一定
にすること、かつアルミナ質耐火材１６やジルコニア粒
子６．及びジルコニア質耐火材１７を用いる事により育
成炉の温度が長時間安定する条件で結晶を育成している
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の結晶育成法では以上の様に不純物濃度の制御は融
液の原材料の段階で調整することによってのみ行われて
いるので、結晶育成中結晶に取り込まれる不純物の濃度
は測定されておらず、このため数日間を要して育成した
結晶を育成炉から取り出して不純物濃度を測定するまで
、目標とする不純物濃度の結晶であるか否かが判明しな
いという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、目標とする不純物濃度の結晶を育成できる結
晶育成装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る結晶育成装置は、結晶育成中に不純物が
励起される波長の光を固液界面近傍に照射する光照射手
段と、結晶が発する螢光を検出して結晶に取り込まれる
不純物濃度を測定する測定手段と、その検出量に基づい
て熱源の出力を調整し、育成炉の温度制御をして、結晶
に取り込まれる不純物濃度を制御する制御手段とを設け
たちのである。

〔作用〕

この発明においては、上記光照射手段、測定手段および
制御手段を設けたから、不純物が励起される波長の光を
固体液界面近傍の結晶に照射して螢光を発生させ、検出
器で測定し、その検出量に基づいて結晶育成中に熱源の
出力を調整し、結晶の不純物濃度が目標とする濃度にな
るよう育成炉の温度制御をすることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例による結晶育成装置を示し、
図において、１は種結晶２の支持棒、３は成長した結晶
、４は融液、５はイリジウムるつぼ、６は断熱材（ジル
コニア粒子）、７は高周波加熱用コイル、８は不純物を
励起するための光源、９は結晶の螢光だけを透過するフ
ィルタ、１０は螢光の検出器、１１はその出力を受ける
計算機である。１２は励起光または螢光の反射鏡、１３
はステンピングモータで、計算機１１からの制御信号に
より反射鏡１２の角度を調整する。１４は光源の光を絞
るためのスリット、１５は熱源として用いた高周波発振
器で、計算機１１により制御され、その出力は高周波加
熱用コイル７に接続される。１６は耐火材である。

次に作用効果について説明する。

本装置では、結晶の不純物濃度が固相と液相の温度勾配
を制御することにより、制御されるため、以下のように
して目標とする不純物濃度の結晶を得ることができる。

光源８により固液界面近傍の結晶に不純物が励起される
波長の光を照射して、その螢光を検出器１０を用いて測
定する。このとき結晶育成炉は高温に加熱されていて、
広範囲の波長で発光しているので、フィルタ９により螢
光だけを検出器で受光するようにしている０次に上記検
出器１０の出力を計算機１１に入力し、該計算機１１に
より結晶が目標とする不純物濃度になるように高周波発
振器１５の出力を調整して結晶育成炉の温度制御を行う
、ここで不純物濃度の偏析係数（結晶の不純物濃度と融
液の不純物濃度との比の値）が１より大きい場合、融液
の不純物濃度が結晶の成長に伴い薄（なり、液相での平
衡温度は低くなって固相と液相の温度勾配が大きくなる
ので、温度勾配を一定にするため高周波発振器１５の出
力を小さくし、−方偏析係数が１より小さい場合は高周
波発振器１５の出力を大きくするようにしている。

また、結晶の成長に伴い固液界面が低下するので、結晶
の引上げ速度と結晶径及び、るつぼ径から計算機１１で
界面の変位量を求め、ステンピングモータ１３を駆動し
、各反射１１２の角度を調整して、励起光を常に固液界
面近傍に照射し、その螢光を検出できるようにしている
。

次に第２図を用いて計算機による制御の概略フローにつ
いて述べる。

まず励起光及び螢光の反射鏡が所定の角度になるように
計算機１１からステンピングモータ１３へ制御信号を出
力する（ステップ５１）０次に種結晶２の螢光強度を計
算機１１に読み込み不純物濃度の目標値とする（ステッ
プ５２）０次に結晶の引上げ速度と結晶径及びるつぼ径
から固液界面の位置を計算により求める（ステップＳ３
）。次に固液界面の低下に伴い、各反射鏡１２の角度を
修正するためにその変位量を計算により求め、ステッピ
ングモータ１３に制御信号を出力する（ステップ５４）
０次に結晶の螢光を読み込み、目標値と比較する（ステ
ップ５５）０次に不純物濃度が目標値となるような高周
波発振器１５の制御量を計算により求めて、高周波発振
器１５に出力する（ステップ５６）０以上の処理を結晶
育成終了まで続けることにより希望する不純物濃度の結
晶を得ることができる。

なお、上記実施例では反射板１２をステッピングモータ
に取付け、励起光、螢光を反射して照射。

受光するようにしているが、これは第３図の様にスリッ
ト１４及び光源８ならびにフィルタ９及び検出器１０を
それぞれステッピングモータ１３に取付け、励起光、螢
光を直接照射、受光するようにしてもよく、この場合反
射鏡１２は必要ない。

また、上記実施例ではスリット１４を用いたが、これは
光源８に指向性の良いレーザ装置を用いれば設けな（で
もよい。

また、熱源に高周波加熱装置（コイル７、高周波発振器
１５）を用いたが、これは抵抗加熱装置でもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明にかかる結晶育成装置によれば
、結晶育成中に結晶の不純物濃度を測定しその検出量に
基づいて育成炉の温度制御をして結晶に取り込まれる不
純物濃度を制御するようにしたので、目標とする不純物
濃度の結晶が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による結晶の育成装置の構
成を示す図、第２図は上記装置の計算機による制御の概
略フローチャート図、第３図はこの発明の他の実施例の
構成を示す図、第４図は従来のＮｄ：ＹＡＧ結晶の育成
装置を示す図である。 ８・・・光源、９・・・フィルタ、１０・・・検出器、
１１・・・計算機、１２・・・反射鏡、１３・・・ステ
ッピングモータ、１４・・・スリット。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）育成炉内の融液を熱源により加熱し、該融液に種
   結晶を浸し、これを徐々に引き上げて不純物を含む結晶
   を育成する結晶育成装置において、結晶育成中に不純物
   が励起される波長の光を固液界面近傍に照射する光照射
   手段と、 結晶が発する螢光を検出して結晶に取り込まれる不純物
   濃度を測定する測定手段と、 その検出量に基づいて熱源の出力を調整し、育成炉の温
   度制御をして、結晶に取り込まれる不純物濃度を制御す
   る制御手段とを備えたことを特徴とする結晶育成装置。