JPH04367585A - Light-gathering heater type apparatus for production of single crystal - Google Patents
Light-gathering heater type apparatus for production of single crystalInfo
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Classifications
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- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、原料焼結体から育成さ
れた単結晶に欠陥が発生することを抑制するため、局部
加熱位置の下方における単結晶の温度勾配を制御する機
構を備えた集光加熱式単結晶製造装置に関する。[Industrial Application Field] The present invention is equipped with a mechanism for controlling the temperature gradient of the single crystal below the local heating position in order to suppress the occurrence of defects in the single crystal grown from the raw material sintered body. The present invention relates to a condensing heating single crystal manufacturing device.
【0002】0002
【従来の技術】ルビー,サファイア等の単結晶を製造す
る方法として、回転楕円面鏡を使用した集光加熱装置が
使用されている。この方法においては、1550〜16
50℃の空気雰囲気中で焼結したアルミナ等が原料焼結
体として使用される。この原料焼結体を石英管の内部に
収容した状態で回転楕円面鏡の一方の焦点に配置し、他
方の焦点には熱源となるハロゲンランプ,キセノンラン
プ等の光源を配置する。そして、回転楕円面鏡の内部を
不活性ガス雰囲気に維持し、光源からの熱線を一方の焦
点に集中させ、原料焼結棒を2050℃以上の高温に加
熱・溶融する。2. Description of the Related Art A condensing heating device using a spheroidal mirror is used as a method for producing single crystals such as ruby and sapphire. In this method, 1550 to 16
Alumina or the like sintered in an air atmosphere at 50° C. is used as the raw material sintered body. This raw material sintered body is housed inside a quartz tube and placed at one focal point of a spheroidal mirror, and a light source such as a halogen lamp or xenon lamp serving as a heat source is placed at the other focal point. Then, the inside of the spheroidal mirror is maintained in an inert gas atmosphere, and the heat rays from the light source are concentrated on one focal point to heat and melt the raw material sintered rod to a high temperature of 2050° C. or higher.
【0003】この加熱条件下で原料焼結棒を下降させる
とき、局部加熱位置が原料焼結棒の長手方向に連続的に
移動する。これに伴って、溶融域が原料焼結棒の長手方
向に移動し、単結晶が成長する。When the raw material sintered rod is lowered under this heating condition, the local heating position moves continuously in the longitudinal direction of the raw material sintered rod. Along with this, the molten region moves in the longitudinal direction of the raw material sintered rod, and a single crystal grows.
【0004】この方式における局部加熱位置近傍では、
温度勾配が急激に変化する。すなわち、熱線の集光部か
らはずれた部分では、温度が極端に低下している。この
温度低下は、この部分における集光量が低いことと、育
成された単結晶の内部を介した熱の放散が行われること
に起因する。特に、アルミナ単結晶のように比較的熱伝
導率が高いものにあっては、単結晶を介した放熱量が大
きく、加えられた熱量が急速に外部へ放散される。その
ため、局部加熱位置を過ぎた単結晶が急冷される。[0004] In the vicinity of the local heating position in this method,
Temperature gradient changes rapidly. In other words, the temperature is extremely low in the part away from the condensing part of the heat ray. This temperature drop is due to the fact that the amount of light condensed in this part is low and that heat is dissipated through the inside of the grown single crystal. In particular, in the case of a material having relatively high thermal conductivity, such as alumina single crystal, the amount of heat dissipated through the single crystal is large, and the added heat is rapidly dissipated to the outside. Therefore, the single crystal that has passed the local heating position is rapidly cooled.
【0005】その結果、得られた単結晶に、急冷に起因
したサーマルクラック等の欠陥が発生する。このような
欠陥の発生を抑制するため、局部加熱位置を過ぎた単結
晶を加熱して急冷を防止するアフターヒータを、局部加
熱位置近傍に配置することが知られている。たとえば、
「固体物理」第14巻第10号(1979)“キセノン
アークイメージ炉による高融点物質の単結晶製造”では
、アルミナ保護管にカッターで螺旋状に切込みを入れ、
コイル状に巻いた白金線を切込みに沿って巻き付け、ア
ルミナセメントで固めたものが紹介されている。As a result, defects such as thermal cracks occur in the obtained single crystal due to rapid cooling. In order to suppress the occurrence of such defects, it is known to arrange an after-heater near the local heating position, which heats the single crystal past the local heating position to prevent rapid cooling. for example,
"Solid State Physics" Vol. 14, No. 10 (1979) "Single crystal production of high melting point substances using a xenon arc image furnace", a spiral cut is made in an alumina protection tube with a cutter,
A product in which platinum wire wound into a coil is wound along the notch and hardened with alumina cement is introduced.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところが、回転楕円面
鏡の焦点に配置された光源から出射された熱線がアフタ
ーヒータのアルミナ保護管によって遮られ、原料焼結棒
或いは育成された単結晶に到達しなくなる。そのため、
熱効率が大幅に低下する。この熱効率の低下を防ぐ上か
ら、たとえば直径30mm以上の大きなアルミナ保護管
を使用することができない。そして、このアルミナ保護
管にヒータボビンを挿入する構造から、内径が小さくな
る。そのため、アフターヒータの中を挿通させて急冷防
止を図る単結晶の断面に限界があり、製造可能な単結晶
のサイズに制約を受ける。[Problem to be solved by the invention] However, the heat rays emitted from the light source placed at the focal point of the spheroidal mirror are blocked by the alumina protection tube of the afterheater and reach the raw material sintered rod or the grown single crystal. I won't. Therefore,
Thermal efficiency is significantly reduced. In order to prevent this reduction in thermal efficiency, a large alumina protection tube with a diameter of 30 mm or more cannot be used, for example. Since the heater bobbin is inserted into this alumina protection tube, the inner diameter becomes smaller. Therefore, there is a limit to the cross section of the single crystal that can be inserted through the afterheater to prevent rapid cooling, and the size of the single crystal that can be manufactured is restricted.
【0007】また、アフターヒータの先端は、集光され
た熱線のエネルギー及びその近傍に発生した熱流によっ
て高温に加熱される。この高温加熱によってアルミナセ
メントやアルミナ保護管やボビンの素材であるアルミナ
からAlO,Al2 O等の蒸発物が飛散し、蒸発物が
石英管の内壁面に再びAl2 O3 となって析出・付
着するため、石英管が失透して集光率を低下させる。[0007] Furthermore, the tip of the afterheater is heated to a high temperature by the energy of the focused heat rays and the heat flow generated in the vicinity. Due to this high-temperature heating, evaporated substances such as AlO and Al2O are scattered from the alumina cement and the alumina that is the material of the alumina protection tube and bobbin, and the evaporated substances precipitate and adhere to the inner wall surface of the quartz tube as Al2O3. , the quartz tube becomes devitrified and reduces the light collection efficiency.
【0008】石英管の内部に多量の不活性ガスを流して
蒸発物を吹き飛ばすことによって、蒸発物に起因したト
ラブルを回避することができる。しかし、不活性ガスの
供給は、設備構成を複雑にすると共に余分に不活性ガス
を消費することから、単結晶の製造コストを上昇させる
原因ともなる。Troubles caused by evaporated substances can be avoided by blowing off evaporated substances by flowing a large amount of inert gas inside the quartz tube. However, supplying inert gas complicates the equipment configuration and consumes extra inert gas, which also causes an increase in the manufacturing cost of single crystals.
【0009】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、局部加熱位置近傍に配置するアフ
ターヒータとしてフィラメントをコイル状に成形したも
のを使用することにより、アルミナの蒸発や析出に起因
したトラブルを発生させることなく、しかも比較的大き
な径の単結晶をも製造することができる集光加熱式単結
晶製造装置を提供することを目的とする。The present invention was devised to solve these problems, and by using a filament formed into a coil shape as an after-heater placed near the local heating position, the evaporation of alumina can be prevented. It is an object of the present invention to provide a condensing heating type single crystal production apparatus that can produce single crystals with relatively large diameters without causing troubles due to precipitation.
【0010】0010
【課題を解決するための手段】本発明の集光加熱式単結
晶製造装置は、その目的を達成するため、一方の焦点に
光源を配置し、他方の焦点に原料焼結体を配置した回転
楕円面鏡と、前記原料焼結体の上端及び下端をそれぞれ
支持し、酸化物単結晶の育成速度と同じ速度で前記原料
焼結体を下降させる上シャフト及び下シャフトと、前記
原料焼結体から育成された単結晶棒を取り囲んで前記他
方の焦点直下に配置したコイル状のアフターヒータとを
備えていることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the object, the condensing heating type single crystal production apparatus of the present invention has a rotating system in which a light source is placed at one focal point and a raw material sintered body is placed at the other focal point. an ellipsoidal mirror, an upper shaft and a lower shaft that respectively support the upper and lower ends of the raw material sintered body and lower the raw material sintered body at the same speed as the growth rate of the oxide single crystal, and the raw material sintered body and a coil-shaped afterheater disposed directly under the other focal point surrounding the single crystal rod grown from the crystal rod.
【0011】アフターヒータとしては、W,Mo,Ta
,Ir,Re,Zr,Ti,Nb等のフィラメントをコ
イル状に成形したものが使用される。このコイルは、高
温時に膨張を伴うため、垂れ等を生じ変形し易い。そこ
で、コイルの垂れを防止する上から、透明チューブ又は
複数のアルミナロッドを使用して、コイル巻き形状を維
持することが好ましい。[0011] As the after-heater, W, Mo, Ta
, Ir, Re, Zr, Ti, Nb, etc. filaments formed into a coil shape are used. Since this coil expands at high temperatures, it tends to sag and become deformed. Therefore, in order to prevent the coil from sagging, it is preferable to use a transparent tube or a plurality of alumina rods to maintain the coiled shape.
【0012】0012
【作 用】フィラメントをコイル状に成形したヒータ
を使用することにより、アフターヒータの内径が自由に
拡大され、製造可能な単結晶の径に自由度を持たせるこ
とができる。また、光源から出射された熱線がフィラメ
ント間の隙間を通過して育成中の単結晶表面に到達する
ので、アフターヒータによって遮断される熱線の割合が
著しく少なくなり、熱効率が大幅に向上する。しかも、
熱線のエネルギー及びその付近の熱流によって蒸発・飛
散するものがないため、石英管は、付着析出物に起因す
る失透現象を起こすことがなく、長期間にわたり優れた
透光率を維持する。[Function] By using a heater made of a coiled filament, the inner diameter of the after-heater can be freely expanded, allowing flexibility in the diameter of the single crystal that can be produced. Furthermore, since the heat rays emitted from the light source pass through the gaps between the filaments and reach the surface of the single crystal being grown, the proportion of the heat rays that are blocked by the after-heater is significantly reduced, greatly improving thermal efficiency. Moreover,
Since there is nothing that evaporates or scatters due to the energy of the heat rays and the heat flow in the vicinity, the quartz tube does not suffer from devitrification caused by attached precipitates, and maintains excellent light transmittance over a long period of time.
【0013】[0013]
【実施例】以下、タングステンフィラメントをコイル状
に成形したアフターヒータを局部加熱位置の直下に配置
した集光加熱式単結晶製造装置を使用して、ホワイトサ
ファイアを製造した実施例を説明する。[Example] Hereinafter, an example will be described in which white sapphire was manufactured using a convergent heating type single crystal manufacturing apparatus in which an after-heater made of a tungsten filament formed into a coil shape was placed directly below the local heating position.
【0014】本実施例で使用した単結晶製造装置は、図
1に示すように加熱炉10の内面を形成する回転楕円面
鏡11の一方の焦点に、熱源としてキセノンランプ12
を配置した。回転楕円面鏡11の他方の焦点には、石英
管13に挿入された原料焼結棒20を配置した。これに
より、キセノンランプ12から出射された熱線14は、
回転楕円面鏡11で反射され、他方の焦点に集光されて
原料焼結棒20を加熱する。この加熱状態は、拡大レン
ズ15を介して覗き窓16から観察される。As shown in FIG. 1, the single crystal manufacturing apparatus used in this example has a xenon lamp 12 as a heat source at one focal point of a spheroidal mirror 11 forming the inner surface of a heating furnace 10.
was placed. At the other focal point of the spheroidal mirror 11, a raw material sintered rod 20 inserted into the quartz tube 13 was placed. As a result, the heat rays 14 emitted from the xenon lamp 12 are
The light is reflected by the spheroidal mirror 11 and condensed at the other focal point to heat the raw material sintered rod 20 . This heated state is observed through a viewing window 16 through a magnifying lens 15.
【0015】また、熱線14が集中する局部加熱位置の
下方に、タングステンフィラメントをスピネル透明チュ
ーブ50に巻き付けてコイル状に成形したアフターヒー
タ40を配置した。アフターヒータ40のコイル径dは
、本発明を拘束するものではないが、原料焼結棒20と
の間の間隙が5mmとなるように設定した。また、コイ
ルピッチPは、軸方向に関して同じ値にすることもでき
るが、2〜5mmの範囲で局部加熱位置から遠ざかるに
従って大きくなるように設定したものが好ましい。Further, an after-heater 40 formed by winding a tungsten filament around a spinel transparent tube 50 and forming it into a coil shape is arranged below the local heating position where the hot wire 14 is concentrated. Although the coil diameter d of the afterheater 40 does not limit the present invention, it was set so that the gap between the afterheater 40 and the raw material sintered rod 20 was 5 mm. Further, although the coil pitch P can be set to the same value in the axial direction, it is preferably set in a range of 2 to 5 mm so that it increases as the distance from the local heating position increases.
【0016】アフターヒータ40の垂れを防止する手段
を、図3の(a)及び(b)に具体的に示す。図3の(
a)では、スピネル透明チューブ50にフィラメント4
1を巻き付けたものである。また、図3の(b)は、フ
ィラメント41を複数のアルミナロッド51で支持した
状態を示す。これらスピネル透明チューブ50或いはア
ルミナロッド51には、コイルピッチPに対応した溝,
フック等を形成し、フィラメント41を所定位置に確保
することが垂れ防止を図る上で一層有効である。たとえ
ば、スピネル透明チューブ50の周面に螺旋状の切込み
を入れ、この切込みに沿ってフィラメント41を巻き付
ける。なお、熱効率の点から、フィラメント41をスピ
ネル透明チューブ50又はアルミナロッド51の内側に
配置することが良い。A means for preventing the after-heater 40 from sagging is specifically shown in FIGS. 3(a) and 3(b). In Figure 3 (
In a), filament 4 is placed in spinel transparent tube 50.
1 wrapped around it. Further, FIG. 3B shows a state in which the filament 41 is supported by a plurality of alumina rods 51. These spinel transparent tubes 50 or alumina rods 51 have grooves corresponding to the coil pitch P,
Forming a hook or the like to secure the filament 41 at a predetermined position is more effective in preventing drooping. For example, a spiral cut is made on the peripheral surface of the spinel transparent tube 50, and the filament 41 is wound along the cut. Note that from the viewpoint of thermal efficiency, it is preferable to arrange the filament 41 inside the spinel transparent tube 50 or the alumina rod 51.
【0017】原料焼結棒20は、上端及び下端をそれぞ
れ上シャフト30及び下シャフト31で支持した。これ
らシャフト30,31は、単結晶の育成に伴って矢印A
方向に下降することができる。また、育成中の単結晶に
雰囲気から不純物が取り込まれないように、下方に設け
たガス導入管32から不活性ガス33として窒素ガスを
吹込んだ。不活性ガス33は、石英管13の内部を上昇
した後、上部に配置された排気管34から系外に排出さ
れた。The raw material sintered rod 20 was supported at its upper and lower ends by an upper shaft 30 and a lower shaft 31, respectively. These shafts 30, 31 are formed by the arrow A as the single crystal grows.
It is possible to descend in the direction. In addition, nitrogen gas was blown in as an inert gas 33 from a gas introduction pipe 32 provided below to prevent impurities from being introduced into the growing single crystal from the atmosphere. After the inert gas 33 rose inside the quartz tube 13, it was discharged to the outside of the system from an exhaust pipe 34 disposed at the top.
【0018】原料焼結棒20は、次のように調製した。
粒径が50〜100μmの範囲にあり純度99.99%
のアルミナ粉末を原料粉末として使用し、この原料粉末
を1トン/cm2 の圧力で直径15mm,長さ80m
mの棒状圧粉体に成形した。そして、棒状圧粉体を17
00℃の大気雰囲気中で10時間加熱することによって
焼結し、密度98%の直径12mm,長さ70mmの原
料焼結棒を得た。The raw material sintered rod 20 was prepared as follows. Particle size is in the range of 50-100μm and purity is 99.99%
Alumina powder of
It was molded into a rod-shaped green compact of m. Then, the rod-shaped powder compact was
The material was sintered by heating in an air atmosphere at 00° C. for 10 hours to obtain a raw material sintered rod having a density of 98%, a diameter of 12 mm, and a length of 70 mm.
【0019】この原料焼結棒20を石英管13に挿入し
て、5Nl/分の流量で窒素ガスを流しながら集光加熱
した。この加熱によって、原料焼結棒20に溶融帯21
が形成された。溶融帯21は、局部加熱位置を通過した
後、降温して酸化物単結晶22となる。このとき、原料
焼結棒20の加熱状態は、拡大レンズ15を介した観察
によって正確に把握することができた。This raw material sintered rod 20 was inserted into the quartz tube 13 and heated by condensed light while flowing nitrogen gas at a flow rate of 5 Nl/min. By this heating, a molten zone 21 is formed on the raw material sintered rod 20.
was formed. After passing through the local heating position, the melted zone 21 cools down and becomes an oxide single crystal 22 . At this time, the heating state of the raw material sintered rod 20 could be accurately grasped by observation through the magnifying lens 15.
【0020】原料焼結棒20の加熱温度は、キセノンラ
ンプ12の出力を変えることによって調整することがで
きる。また、覗き窓16を介して光温度計等で溶融帯2
1及びアフターヒータ40の温度を測定したところ、溶
融帯21及びアフターヒータ40の温度は、それぞれ約
2100℃及び約1500℃であった。The heating temperature of the raw material sintered rod 20 can be adjusted by changing the output of the xenon lamp 12. In addition, the molten zone 2 can be measured using a light thermometer or the like through the viewing window 16.
When the temperatures of the melting zone 21 and the afterheater 40 were measured, the temperatures of the melting zone 21 and the afterheater 40 were about 2100°C and about 1500°C, respectively.
【0021】原料焼結棒20を搬送方向Aに送るとき、
回転楕円面鏡11で反射された熱線14が原料焼結棒2
0の上方位置に焦点を結ぶため、溶融帯21が上方に移
動する。そして、溶融帯21の下部で温度降下が生じ、
溶融帯21から固相が析出し、酸化物単結晶22が育成
される。本実施例においては、酸化物単結晶22の育成
速度を30mm/時間に設定し、この育成速度と同一の
速度で上シャフト30及び下シャフト31を搬送方向A
に沿って移動させた。When feeding the raw material sintered rod 20 in the conveying direction A,
The heat rays 14 reflected by the spheroidal mirror 11 are the raw material sintered rod 2
In order to focus on a position above 0, the molten zone 21 moves upward. Then, a temperature drop occurs at the lower part of the melting zone 21,
A solid phase is precipitated from the molten zone 21, and an oxide single crystal 22 is grown. In this example, the growth rate of the oxide single crystal 22 is set to 30 mm/hour, and the upper shaft 30 and the lower shaft 31 are moved in the transport direction A at the same speed as this growth rate.
moved along.
【0022】このようにして、直径12mm,長さ70
mmの原料焼結棒20から直径12mm,長さ60mm
の酸化物単結晶22を育成した。冷却後、酸化物単結晶
22を加熱炉10から取り出し、内部組織を観察した。
その結果、400倍の倍率で1cm2 の視野において
気泡やクラックが全く観察されない良質の酸化物単結晶
であることが判った。これは、タングステンフィラメン
トをスピネル透明チューブに巻き付けコイル状に成形し
たアフターヒータ40を使用することにより、溶融帯2
1及び析出直後の酸化物単結晶22の急冷が回避され、
溶融帯21に含まれている気泡が除去されると共にサー
マルクラックの発生が抑えられていることを示すもので
ある。[0022] In this way, a diameter of 12 mm and a length of 70
Diameter 12mm, length 60mm from 20mm raw material sintered rod
An oxide single crystal 22 was grown. After cooling, the oxide single crystal 22 was taken out from the heating furnace 10 and its internal structure was observed. As a result, it was found to be a high quality oxide single crystal with no bubbles or cracks observed in a field of view of 1 cm2 at 400x magnification. This is achieved by using an afterheater 40 that is made by winding a tungsten filament around a spinel transparent tube and forming it into a coil shape.
1 and the rapid cooling of the oxide single crystal 22 immediately after precipitation is avoided,
This shows that bubbles contained in the melted zone 21 have been removed and the occurrence of thermal cracks has been suppressed.
【0023】これに対し、アルミナ保護管の周りに埋め
込まれたヒータを使用した従来のアフターヒータで溶融
帯21及び析出直後の酸化物単結晶22を加熱した場合
には、熱線14がアルミナ保護管によって遮られる熱量
不足を補填するため、キセノンランプ12の出力を30
%上昇させることが必要であった。On the other hand, when the molten zone 21 and the oxide single crystal 22 immediately after precipitation are heated by a conventional afterheater using a heater embedded around the alumina protection tube, the hot wire 14 passes through the alumina protection tube. In order to compensate for the lack of heat blocked by
% increase was necessary.
【0024】なお、以上の例においては、アフターヒー
タ40として、図2に示すように軸方向に沿ってコイル
ピッチPを変えてタングステンフィラメント41をスピ
ネル透明チューブ50に巻き付けコイル状に成形したも
のを使用した。すなわち、局部加熱位置に近い上側のコ
イルピッチを比較的小さくし、下側に向かってコイルピ
ッチを順次大きくしている。これによって、溶融帯21
或いは析出直後の酸化物単結晶22に加えられる熱量が
局部加熱位置に近いほど大きくなり、温度勾配の急激な
変動が抑えられる。その結果、酸化物単結晶22に発生
する熱応力を小さくすることが可能となる。In the above example, as the afterheater 40, a tungsten filament 41 is wound around a transparent spinel tube 50 and formed into a coil shape with the coil pitch P changed along the axial direction, as shown in FIG. used. That is, the coil pitch on the upper side near the local heating position is made relatively small, and the coil pitch is gradually increased toward the lower side. As a result, the molten zone 21
Alternatively, the amount of heat applied to the oxide single crystal 22 immediately after precipitation increases as it approaches the local heating position, thereby suppressing rapid fluctuations in the temperature gradient. As a result, it is possible to reduce the thermal stress generated in the oxide single crystal 22.
【0025】また、コイル径dは、酸化物単結晶22の
径をDとするとき、(d−D)/2≦5mmに維持する
ことが好ましい。これにより、フィラメント41が酸化
物単結晶22の周面に近接し、フィラメント41からの
輻射熱が効率よく酸化物単結晶22に伝えられる。また
、酸化物単結晶22にフィラメント41から伝えられた
熱は、単結晶体内部に拡散して軸方向にムラなく酸化物
単結晶22を昇温させる。Further, the coil diameter d is preferably maintained at (d-D)/2≦5 mm, where D is the diameter of the oxide single crystal 22. As a result, the filament 41 comes close to the peripheral surface of the oxide single crystal 22, and the radiant heat from the filament 41 is efficiently transmitted to the oxide single crystal 22. In addition, the heat transferred to the oxide single crystal 22 from the filament 41 diffuses into the inside of the single crystal and raises the temperature of the oxide single crystal 22 evenly in the axial direction.
【0026】フィラメント41の材質としては、耐熱性
に優れ、不活性雰囲気においては高温になっても蒸発物
質を生成することがないW,Mo,Ta,Ir,Re,
Zr,Ti,Nb等が好適である。この材質のフィラメ
ントをコイル状に成形したものをそのままでアフターヒ
ータ40として使用するため、石英管13の内壁面に析
出・付着するものがなく、失透等の欠陥が発生すること
なく石英管13の寿命も長いものとなる。The material of the filament 41 is W, Mo, Ta, Ir, Re, etc., which have excellent heat resistance and do not generate evaporated substances even at high temperatures in an inert atmosphere.
Zr, Ti, Nb, etc. are suitable. Since the filament made of this material is used as the afterheater 40 as it is, there is no deposit or adhesion on the inner wall surface of the quartz tube 13, and defects such as devitrification do not occur. It also has a long lifespan.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の酸化物
単結晶製造装置においては、フィラメントをスピネル透
明チューブに巻き付けコイル状に成形したものをアフタ
ーヒータとして局部加熱位置の直下に配置しているので
、アフターヒータの内径に対する自由度が増し、製造可
能な酸化物単結晶の直径を大きくすることができる。
しかも、コイル状に捲回されたフィラメント間を通過し
て熱線が析出直後の酸化物単結晶の表面に到達するので
、熱効率の改善が図られる。また、アフターヒータの先
端部近傍を通過する熱線のエネルギー及びその付近に発
生した熱流によってアフターヒータから蒸発するものが
ないため、飛散物を吹き払うために石英管に送り込んで
いた不活性ガスの流量を節減することができる。このよ
うにして、本発明によるとき、気泡やクラック等の欠陥
がない良質の酸化物単結晶が生産性良く製造される。[Effects of the Invention] As explained above, in the oxide single crystal production apparatus of the present invention, a filament wound around a transparent spinel tube and formed into a coil shape is placed as an after-heater directly below the local heating position. Therefore, the degree of freedom regarding the inner diameter of the afterheater increases, and the diameter of the oxide single crystal that can be manufactured can be increased. Moreover, since the hot wire passes between the filaments wound into a coil shape and reaches the surface of the oxide single crystal immediately after precipitation, thermal efficiency is improved. In addition, since there is nothing to evaporate from the afterheater due to the energy of the heat ray passing near the tip of the afterheater and the heat flow generated in the vicinity, the flow rate of the inert gas that was sent into the quartz tube to blow away the flying debris can be saved. In this way, according to the present invention, a high quality oxide single crystal free of defects such as bubbles and cracks can be produced with good productivity.
【図1】 本発明実施例で使用した集光加熱式酸化物
単結晶製造装置の概略を示す。FIG. 1 shows an outline of a condensed heating type oxide single crystal manufacturing apparatus used in Examples of the present invention.
【図2】 アフターヒータの一例を示す。FIG. 2 shows an example of an after-heater.
【図3】 コイルの垂れ防止機能を備えたアフターヒ
ータを示す。FIG. 3 shows an after-heater with a coil sag prevention function.
10 加熱炉, 11 回転楕円面鏡,12
キセノンランプ(光源)
20 原料焼結棒,21 溶融帯, 2
2 酸化物単結晶(単結晶棒)
30 上シャフト,31 下シャフト,40 ア
フターヒータ, 41
フィラメント
50 スピネル透明チューブ,
51 アルミナロッド10 heating furnace, 11 spheroidal mirror, 12
Xenon lamp (light source) 20 Raw material sintered rod, 21 Melting zone, 2
2 Oxide single crystal (single crystal rod) 30 Upper shaft, 31 Lower shaft, 40 After heater, 41
Filament 50 spinel transparent tube,
51 Alumina rod
Claims (3)
点に原料焼結体を配置した回転楕円面鏡と、前記原料焼
結体の上端及び下端をそれぞれ支持し、酸化物単結晶の
育成速度と同じ速度で前記原料焼結体を下降させる上シ
ャフト及び下シャフトと、前記原料焼結体から育成され
た単結晶棒を取り囲んで前記他方の焦点直下に配置した
コイル状のアフターヒータとを備えていることを特徴と
する集光加熱式単結晶製造装置。1. A spheroidal mirror having a light source disposed at one focal point and a raw material sintered body disposed at the other focal point, supporting the upper and lower ends of the raw material sintered body, respectively, and supporting an oxide single crystal. an upper shaft and a lower shaft that lower the raw material sintered body at the same speed as the growth speed; and a coil-shaped afterheater that surrounds the single crystal rod grown from the raw material sintered body and is placed directly under the other focal point. A condensed heating single crystal production device characterized by comprising:
Mo,Ta,Ir,Re,Zr,Ti,Nb等のフィラ
メントをコイル状に成形したものであることを特徴とす
る集光加熱式単結晶製造装置。[Claim 2] The after-heater according to Claim 1 comprises W,
1. A condensed heating type single crystal production apparatus characterized in that a filament of Mo, Ta, Ir, Re, Zr, Ti, Nb, etc. is formed into a coil shape.
イル巻き形状を維持するように透明チューブ又は複数の
アルミナロッドで支持されていることを特徴とする集光
加熱式単結晶製造装置。3. A condensed heating type single crystal manufacturing apparatus, wherein the afterheater according to claim 1 is supported by a transparent tube or a plurality of alumina rods so as to maintain a coiled shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16882591A JPH04367585A (en) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | Light-gathering heater type apparatus for production of single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16882591A JPH04367585A (en) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | Light-gathering heater type apparatus for production of single crystal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04367585A true JPH04367585A (en) | 1992-12-18 |
Family
ID=15875219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16882591A Withdrawn JPH04367585A (en) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | Light-gathering heater type apparatus for production of single crystal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04367585A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009081811A1 (en) * | 2007-12-25 | 2009-07-02 | Crystal Systems Corporation | Floating-zone melting apparatus |
| JP2009173485A (en) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Crystal System:Kk | Floating zone melting device |
-
1991
- 1991-06-13 JP JP16882591A patent/JPH04367585A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009081811A1 (en) * | 2007-12-25 | 2009-07-02 | Crystal Systems Corporation | Floating-zone melting apparatus |
| JP5279727B2 (en) * | 2007-12-25 | 2013-09-04 | 株式会社クリスタルシステム | Floating zone melting device |
| JP2009173485A (en) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Crystal System:Kk | Floating zone melting device |
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