JPH02248385A - 酸化物単結晶細線の製造装置 - 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］ 本発明は光変調器、パラメトリック光源及び光プロセッ
サ等に使用される非線形光学素子に使用される酸化物強
誘電体単結晶細線の製造に好適の酸化物単結晶細線の製
造装置に関する。

［従来の技術］ 第４図（ａ）乃至（ｃ）は従来の酸化物単結晶細線の製
造技術の一例（ＥＦＧ法；　ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ
ｆｉｌ■ゴａｄ　ｇｒｏｗｔｈ法）を示す模式図である
。

例えば、るつぼ（図示せず）内に貯留された目的酸化物
単結晶組成の融液２０内に、細線状［第４図（ａ）］　
、リボン吠［第４図（ｂ）］又はパイプ伏［第４図（Ｃ
）］等の所望の形状の孔を有する夫々ダイ２１，２２．
２３の一部を浸漬する。

そうすると、融液２０はダイ２１．２２．２３の孔内を
毛細管現象により上昇する。この融液２０を所望の結晶
方位を存すると共に、前記孔と同一の形状を有する種結
晶２４．２５．２８により引き上げて凝固させることに
より、所望の形状を有し、種結晶と同一方位の酸化物単
結晶を得ることができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の酸化物単結晶細線の製造装置にお
いては、ダイ２１．２２．２３の先端における融液２０
の温度を制御する手段がないため、ダイ先端の凝固直前
の融液２０の温度はるつぼ内部の融液２０の温度を制御
することにより間接的に制御することとせざるを得ない
。このため、融液温度を長時間に亘って一定に保持する
ことが困難である。また、融液２０はダイ２１．２２．
２３の孔を出た後凝固させるため、その表面性状が液相
の粘性により影響を受ける。このため、凝固後の線材の
表面が平滑にならず、従って、線径が一定な酸化物単結
晶細線を得ることが極めて困難であるという問題点があ
る。

また、引き上げ後の細線が冷却されるときの温度勾配を
制御できないため、引き上げられた細線が急冷されてク
ラックが発生しやすいという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
クラックの発生を回避し、所定の線径の酸化物単結晶細
線を長時間に亘って安定して製造できる酸化物単結晶細
線の製造装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る酸化物単結晶細線の製造装置は、筒状をな
しその長手方向の一端部を上方に向けて配置されその他
端部からその内部に原料酸化物融液が供給される線径規
制部と、この線径規制部の前記一端部に設けられたノズ
ル部と、前記線径規制部とその他端部にて連通し前記線
径規制部内に所定温度の原料酸化物融液を補給する融液
補給手段と、前記線径規制部内の融液を所定温度に加熱
する加熱手段と、前記ノズル部内にて凝固した部分を引
き上げて線材を得る引き上げ手段と、ノズル部から出た
線材を徐冷処理する徐冷手段とを有することを特徴とす
る。

［作用］ 本発明においては、融液補給手段により原料酸化物融液
が線径規制部内にその他端部から補給され、その一端部
に設けたノズル部内で前記融液が凝固して得られた線材
は引き上げ手段によりノズル部から上方に引き上げられ
る。この場合に、加熱手段が前記線径規制部内の融液を
所定温度に加熱していると共に、前記補給手段が線径規
制部内に融液を補給するから、前記ノズル部内における
凝固物と融液との界面をノズル部内の所定位置に安定し
て維持できる。また、線材はノズル部内で凝固するため
、その表面性状は融液の粘性による影響を受けにくり、
極めて平滑な周面を有する線材を得ることができる。更
に、ノズル部から出た線材は徐冷手段により徐冷処理さ
れるため、凝固後の急冷によるクラックの発生を防止す
ることができる。

〔実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の実施例装置を示す断面図である。

るつぼ１は有底円筒状の形杖を有する。即ち、円筒状の
外壁１ａと、同じく円筒状の内壁１ｂと、外壁１ａの下
端を閉塞する下底壁ＩＣと、内壁１ｂの下端を閉塞する
上底壁１ｄとを有し、酸化物原料融液２はこれらの外壁
１ａｓ内壁１ｂ１下底壁１ｃ及び上底壁１ｄにより形成
される有底円筒状の空間内に貯留される。なお、上底壁
１ｄの周縁部には、上底壁１ｄと下底壁１ｃとの間隔の
略１／２の長さを有する堰１０が設けられており、融液
２はこの堰１０により通流軌跡を規制されて側部空間か
ら底部空間内に入る。

るつぼ１の上底壁１ｄの中央には、略々円筒状をなす線
径規制筒５がその長手方向を鉛直にし、その下端部にて
るつぼ１の融液貯留空間と連通ずるようにして設けられ
ている。線径規制筒５はその上部が上方に向けて縮径し
ており、その上端の最小径部にはノズル１１が形成され
ている。このノズル１１はその長手方向が鉛直の円筒状
をなし、製造せんとする線材の直径と対応する内径を有
している。るつぼ１及び線径規制筒５は白金又はイリジ
ウム等の材質により形成されている。

るつぼ１内の融液２には、この融液２の温度を測定する
ための第１の熱電対３が配設されている。

この熱電対３は白金保護管中に電気的に絶縁されて挿入
され、その先端が外壁１ａと内壁１ｂとに囲まれた空間
内の融液２中に浸漬されるようになっている。また、る
つぼ１の内壁１ｂ及び外壁１ａ並びに下底壁１ｃ及び上
底壁１ｄを取り囲むようにして、第１の発熱体４が配設
されている。適宜の制御装置（図示せず）は第１の熱電
対３により検出した融液２の温度を基に、発熱体４の通
電電圧をフィードバック制御して、融液２を常に一定の
所定温度に加熱する。

一方、線径規制筒５のノズル１１の下部近傍には凝固直
前の融液２の温度を検出するための熱電対６が配設され
ている。即ち、下底壁ＩＣの中央には上端が閉塞した細
筒状の保護管部１ｅが鉛直上方に延びるように設けられ
ており、この保護管部１ｅ内に熱電対６がその感温部を
上方に向けて挿入されている。そして、線径規制筒５の
周囲には第２の発熱体７がこの線径規制筒５を取囲むよ
うにして配設されている。この第２の発熱体７は、第２
の熱電対６が検出した融液２の温度に基づいて適宜の制
御装置（図示せず）による通電電圧のフィードバック制
御により、線径規制筒５内の凝固直前の融液２を一定の
所望温度になるように加熱する。

また、引き上げ用ノズル１１の上方には、第３の発熱体
８が配設されている。この第３の発熱体８は螺旋コイル
状をなし、その上部はどコイル径が大きくなるように形
成されている。融液２から引き上げられた単結晶細線９
はノズル１１を出て空冷されるが、この第３の発熱体８
からの加熱によりその冷却速度が低下して徐冷される。

この場合に、発熱体８の径は上方になる程大きくなるの
で、上方に引き上げられる程温度が低下するような温度
勾配が与えられる。

次に、上述の如く構成された本実施例装置の動作につい
て説明する。

先ず、るつぼ１内に目的酸化物単結晶の成分組成の融液
２を装入し、その液面がノズル１１より僅かに下方に位
置するようにする。

次に、例えばるつぼ１と同一の材質からなる浸漬ブロッ
クをるつぼ１中に沈める等の方法により、第３図に示す
ように、融液２が表面張力によりノズル１１の先端部か
ら僅かに盛り上がるようにする。そして、上方から種結
晶１２を下降させて融液２に接触させる。これにより、
種結晶１２と融液２との固液界面で結晶方位の整合成長
が開始され、種結晶１２の下部に酸化物単結晶が析出す
る。

次いで、この種結晶１２を一定の速度で上方に引き上げ
ることにより、第２図に示すように、融液２がノズル１
１内で凝固して得られた酸化物単結晶細線９を連続的に
製造することができる。なお、このとき固液界面がノズ
ル１１内に位置するように、即ち前記固液界面がノズル
１１の下端から線径規制部５の上部縮径部内に入らない
と共に、ノズル１１の上端から上方に出ないようにする
ため、るつぼ１及び線径規制Ｗ５内の融液２の温度を熱
電対３，６の測定結果を基に発熱体４．７を通電制御す
ることにより所定の設定値に保持する。

これにより、細線θはノズル１１内で確実に凝固するの
で、周面が平滑で表面性状が優れた細線９を得ることが
できる。ノズル１１から上方に引き上げられた細線９は
、発熱体８により加熱されて徐冷される。これにより、
細線９がノズル１１から出ることによる急冷が防止され
、そのクラックの発生が回避される。

また、るつぼ１の外壁１ａと内壁１ｂとの間の側部空間
に粉末状の原料酸化物を添加する。この粉末状原料酸化
物はるつぼ１内で溶解し、粉末中に含有されていたガス
等が除去されて、気泡を含有しない融液２のみが堰１０
を介して線径規制筒５内に供給される。これにより、引
き上げられた細線８に相当する原料酸化物融液２が補給
され、融液２の液面が常にノズル１１内に位置するよう
に調整される。

次に、本実施例装置を使用して実際に酸化物単結晶細線
を製造した結果について説明する。

支敷匠上 るつぼ１は白金製であり、この外壁１ａの直径は５０■
■、ノズル１１の径は０　、１　ａｍである。融液の組
成はｔ、ｔＮｂｏａであり、るつぼ１内の融液２の温度
は１２８０℃に保持し、線径規制筒６内の融液２の温度
は１２５４℃に保持した。第３の発熱体８からの加熱に
より形成された細線９の温度勾配は３０”Ｃ／　ｍ■で
あり、発熱体８の出口部での細線９の温度は５００℃で
あった。また、単結晶細線９の引き上げ速度を８０ｍ５
＋／時とした。なお、ＬＩＮｂＯａの融点は１２５３℃
である。

この結果、得られた細線９の線径の変動は９５±２μｍ
であり、形状の直線性は０．１ｍ／１０Ｇ　＋ｎ（１０
０ｍ議長につき径方向に０　、１　ｕ＋変動）以下と優
れたものであり、　１００時間以上に亘って安定した細
線θの引き上げが可能であった。

支胤五ｌ 融液２の組成はＧ　ｄａ　　（ＭＯ０４）　＊であり、
この融液から実施例１と同様にして、単結晶細線９を製
造した。但し、このとき、るっぽ１内の融液２の温度を
１１８４℃に保持し、線径規制筒６内の融液２の温度を
１１５８℃に保持し、単結晶細線９の引き上げ速度を５
０■−７時とした。また、ノズル１１から出た細線９の
温度勾配は２５℃／鰭であり、第３の発熱体８の出口部
での細線９の温度は４５０℃であった。なお、Ｇ　ｄ　
ａ　　（Ｍ　ＯＯ４）　ｔａの融点は１１５７℃である
。

この結果、得られた細線９の線径変動は９４±３μｍで
あり、形状の直線性が０．１５ｍｍ／　１００　ｍ−以
下と優れたものであり、１００時間以上に亘って安定し
た細線θの引き上げが可能であった。

比」【例」一 実施例１と同様の装置及び融液２により単結晶細線８を
製造した。但し、線径規制筒５内の融液２内に配設され
た熱電対θの検出結果のみを基に、発熱体７及び発熱体
４の双方を制御した。

その結果、補給された融液２の温度が所定値から変動し
、熱的バランスが悪くなり、ノズル１１内の固液界面の
位置変動が大きかった。そして、得られた細線９の線径
変動は９５±５μｍであり、形状の直線性は０．２鰭／
１００■−であった。また、数時間で細線９に断線が生
じ、それ以上連続運転できなかった。

比［組２一 実施例１と同様の装置及び融液２により単結晶細線９を
製造した。但し、第８の発熱体８を稼働させず、ノズル
１１から出た細線８を徐冷処理しなかった。

この結果、引き上げた細線８にクラックが発生し、装置
の運転を頻繁に停止する必要があった。

なお、本発明は上記実施例に限定されないことは勿論で
ある。例えば、線径規制筒を有する融液保持容器を円筒
状のるつぼに隣接して設け、融液をるつぼから融液保持
容器に供給するように両者を連結しても、上述の実施例
１，２と同様に線径変動が抑゛制された細線を連続的に
製造することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る酸化物単結晶細線の
製造装置は、線径規制部内に所定温度の原料酸化物融液
を補給する融液補給手段と、線径規制部内の融液を所定
温度に加熱する加熱手段とを有しているから、融液温度
を所定値に安定して保持することができ、固液界面の変
動が抑制され、線径規制部の一端部に設けられたノズル
部の内部にて確実に融液を凝固させることができる。こ
のため、凝固時には融液の粘性の影響を受けず、引き上
げられた酸化物単結晶細線の周面は平滑で表面性杖が優
れ、その線径はノズル部により規制されて常に一定にな
る。

また、ノズル部から出た線材を徐冷処理する徐冷手段を
有しているため、引き上げ後の線材の冷却温度勾配を適
正に制御できるから、細線のクラックの発生を確実に防
止できる。

従って、極めて高品質の酸化物単結晶細線を長時間に亘
って安定して引き上げることがきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図及び第３
図は同じくその引き上げ動作を示す断面図、第４図（ａ
）乃至（Ｃ）は従来の酸化物単結晶細線の製造過程を示
す模式図である。 １；るつぼ、１ａ；外壁、１ｂ；内壁、１ｃ；下底壁、
１ｄ；上底壁、２．２０：融液、３；第１の熱電対、４
；第１の発熱体、５；線径規制筒、６；第２の熱電対、
７；第２の発熱体、８；第３の発熱体、９；単結晶細線
、１０；堰、１１；引き上げ用ノズル、１２．２４．２
５，２θ；種結晶、２１．２２．２３；ダイ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒状をなしその長手方向の一端部を上方に向けて
   配置されその他端部からその内部に原料酸化物融液が供
   給される線径規制部と、この線径規制部の前記一端部に
   設けられたノズル部と、前記線径規制部とその他端部に
   て連通し前記線径規制部内に所定温度の原料酸化物融液
   を補給する融液補給手段と、前記線径規制部内の融液を
   所定温度に加熱する加熱手段と、前記ノズル部内にて凝
   固した部分を引き上げて線材を得る引き上げ手段と、ノ
   ズル部から出た線材を徐冷処理する徐冷手段とを有する
   ことを特徴とする酸化物単結晶細線の製造装置。
2. （２）前記ノズル部はその長手方向を鉛直にして配置さ
   れた筒状をなし、凝固部分と融液との界面がこのノズル
   部内に位置することを特徴とする請求項１に記載の酸化
   物単結晶細線の製造装置。