JPH0512316B2 - - Google Patents
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- JPH0512316B2 JPH0512316B2 JP32052089A JP32052089A JPH0512316B2 JP H0512316 B2 JPH0512316 B2 JP H0512316B2 JP 32052089 A JP32052089 A JP 32052089A JP 32052089 A JP32052089 A JP 32052089A JP H0512316 B2 JPH0512316 B2 JP H0512316B2
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- crystal
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- seed crystal
- single crystals
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、大型のCaSi2単結晶の製造方法に
関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、液相の過冷却現象を利用して電池電極材料等
として有用な化学量論組成の大型のCaSi2単結晶
を製造する方法に関するものである。
関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、液相の過冷却現象を利用して電池電極材料等
として有用な化学量論組成の大型のCaSi2単結晶
を製造する方法に関するものである。
（従来の技術とその課題）
CaSi2の結晶構造は、Ca原子面が２層のSi原子
面に挟まれたサンドイツチ状の層状構造を有し、
このCa原子は、容易にインターカレーシヨン、
デインターカレーシヨンすることができるので、
有望な電池の電極材料となり得ることが期待され
ている。
面に挟まれたサンドイツチ状の層状構造を有し、
このCa原子は、容易にインターカレーシヨン、
デインターカレーシヨンすることができるので、
有望な電池の電極材料となり得ることが期待され
ている。
しかしながら、これまでは多結晶の材料しか製
造することができなかつた。このため、インター
カレーシヨン、デインターカレーシヨンの繰り返
しによつて、その結晶粒界から材料の崩壊が生
じ、電極材料などの機能材料の開発によつて大き
な障害となつていた。このため、良質で大型の
CaSi2単結晶を製造することが検討されてきてい
るが、このCaSi2化合物は包晶反応によつて生じ
る分解型溶融型化合物であるために、実際にこの
CaSi2単結晶を製造することはほとんど不可能で
あつた。
造することができなかつた。このため、インター
カレーシヨン、デインターカレーシヨンの繰り返
しによつて、その結晶粒界から材料の崩壊が生
じ、電極材料などの機能材料の開発によつて大き
な障害となつていた。このため、良質で大型の
CaSi2単結晶を製造することが検討されてきてい
るが、このCaSi2化合物は包晶反応によつて生じ
る分解型溶融型化合物であるために、実際にこの
CaSi2単結晶を製造することはほとんど不可能で
あつた。
この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされ
たものであり、こてまで不可能であつた大型の
CaSi2単結晶を高品位で製造することのできる新
しい方法を提供することを目的としている。
たものであり、こてまで不可能であつた大型の
CaSi2単結晶を高品位で製造することのできる新
しい方法を提供することを目的としている。
（課題を解決するための手段）
この発明は、上記の課題を解決するものとし
て、50〜60重量％Si−Caの化学組成を有する単
結晶原料棒を用い、フローテイングゾーン法によ
つて過冷却液相から直接CaSi2を［0001］方向か
ら±20°以内の方向に成長させることを特徴とす
る大型CaSi2単結晶の製造方法を提供する。
て、50〜60重量％Si−Caの化学組成を有する単
結晶原料棒を用い、フローテイングゾーン法によ
つて過冷却液相から直接CaSi2を［0001］方向か
ら±20°以内の方向に成長させることを特徴とす
る大型CaSi2単結晶の製造方法を提供する。
すなわち、この発明の方法は、通常の熱平衡状
態下においてはCaSi2が次式 CaSi＋液相(L)→CaSi2 の包晶反応によつて生じる化合物であるために、
大型のCaSi2単結晶を育成することが極めて困難
であるのに対し、フローテイングゾーン法によつ
て制御された条件下に液相から直接CaSi2の単結
晶を成長させることを可能としている。
態下においてはCaSi2が次式 CaSi＋液相(L)→CaSi2 の包晶反応によつて生じる化合物であるために、
大型のCaSi2単結晶を育成することが極めて困難
であるのに対し、フローテイングゾーン法によつ
て制御された条件下に液相から直接CaSi2の単結
晶を成長させることを可能としている。
また、この発明の方法においては、原料棒サイ
ズにより異なるが、1000〜1100℃の融点近傍に成
長温度を設定することができる。
ズにより異なるが、1000〜1100℃の融点近傍に成
長温度を設定することができる。
以上のこの発明の方法は、たとえば第１図に示
すことができるように、実線で示した液相線を適
切な条件下に過冷却して破線で示した位置にまで
下げ、直接的にCaSi2を生成させることを特徴と
している。この液相線の変更によつて包晶反応の
生成を回避している。
すことができるように、実線で示した液相線を適
切な条件下に過冷却して破線で示した位置にまで
下げ、直接的にCaSi2を生成させることを特徴と
している。この液相線の変更によつて包晶反応の
生成を回避している。
第２図はこの発明の大型のCaSi2単結晶の製造
方法に使用することのできる光イメージ炉での操
作を例示したものである。
方法に使用することのできる光イメージ炉での操
作を例示したものである。
たとえばこの第２図に示した光イメージ炉は、
その熱源として、輝度が高くしかも近赤外の光を
放出するハロゲンランプ１を用い、このハロゲン
ランプ１を回転楕円面反射鏡２の内側に設けてい
る。原材料３およひび種結晶４を収納する溶解室
内は、真空排気口５より真空ポンプ等によつて真
空排気し、ガス導入口６から雰囲気ガスとして好
適なアルゴンガス等を導入することができるよう
にしている。また、このアルゴンガス等の排気の
ためのガス排出口７を溶解室内に連通させてい
る。光イメージ炉の上方には、回転シールのため
の磁性流体シール８、溶接ベローズ９を設け、そ
の下方には、逆方向への回転シールのための磁性
流体シール８′、溶接ベローズ９′を設けている。
また原料および種結晶は、下方に移動できるよう
に構成してもいる。
その熱源として、輝度が高くしかも近赤外の光を
放出するハロゲンランプ１を用い、このハロゲン
ランプ１を回転楕円面反射鏡２の内側に設けてい
る。原材料３およひび種結晶４を収納する溶解室
内は、真空排気口５より真空ポンプ等によつて真
空排気し、ガス導入口６から雰囲気ガスとして好
適なアルゴンガス等を導入することができるよう
にしている。また、このアルゴンガス等の排気の
ためのガス排出口７を溶解室内に連通させてい
る。光イメージ炉の上方には、回転シールのため
の磁性流体シール８、溶接ベローズ９を設け、そ
の下方には、逆方向への回転シールのための磁性
流体シール８′、溶接ベローズ９′を設けている。
また原料および種結晶は、下方に移動できるよう
に構成してもいる。
次にこの発明の実施例を詳しく説明する。
（実施例）
まず、99.99％の高純度のアルゴンガスを使用
するアーク溶解により、直径15mm、長さ100mmの
化学量論組成の57〜60重量％Si含有のCa−Si原
料棒を製造する。この原料棒の一部から、直径３
mm、長さ10mmの仮の種結晶（この段階においては
多結晶となつている）を切り出す。
するアーク溶解により、直径15mm、長さ100mmの
化学量論組成の57〜60重量％Si含有のCa−Si原
料棒を製造する。この原料棒の一部から、直径３
mm、長さ10mmの仮の種結晶（この段階においては
多結晶となつている）を切り出す。
次に、この直径３mm、長さ10mmの仮の種結晶で
ある原料棒を、第２図に示したハロゲンランプ光
イメージ炉内に取り付ける。
ある原料棒を、第２図に示したハロゲンランプ光
イメージ炉内に取り付ける。
この原料棒の一部を溶融し、回転させなが
ら、仮の種結晶を成長させる。この時の成長条件
は、成長速度10mm／ｈ、成長温度約1070℃とし、
ガス導入口より99.999％の高純度アルゴンガスを
２／minの流量条件で流して、成長雰囲気を形
成する。
ら、仮の種結晶を成長させる。この時の成長条件
は、成長速度10mm／ｈ、成長温度約1070℃とし、
ガス導入口より99.999％の高純度アルゴンガスを
２／minの流量条件で流して、成長雰囲気を形
成する。
この成長操作によつて、液相から直接CaSi2の
結晶が、仮の種結晶上に成長する。これから
［0001］方向の結晶を切り出して、真の種結晶を
得る。次いで、この真の種結晶を光イメージ炉内
に取り付け、成長速度10mm／ｈ、成長温度約1070
℃、99.999％の高純度アルゴンガスの２／min
での流通の条件下に結晶成長させる。その結果、
直径10mm、長さ60mmで、［0001］方向に成長した
大型で良質なCaSi2単結晶を得る。
結晶が、仮の種結晶上に成長する。これから
［0001］方向の結晶を切り出して、真の種結晶を
得る。次いで、この真の種結晶を光イメージ炉内
に取り付け、成長速度10mm／ｈ、成長温度約1070
℃、99.999％の高純度アルゴンガスの２／min
での流通の条件下に結晶成長させる。その結果、
直径10mm、長さ60mmで、［0001］方向に成長した
大型で良質なCaSi2単結晶を得る。
（発明の効果）
以上詳しく述べたように、この発明の方法によ
り、従来の多結晶CaSi2の場合のインターカレー
シヨンとデインターカレーシヨンとの繰り返しに
よる結晶粒界からの崩壊を抑制し、電池電極材料
等の機能材料として有用な大型CaSi2単結晶を成
長させることができる。
り、従来の多結晶CaSi2の場合のインターカレー
シヨンとデインターカレーシヨンとの繰り返しに
よる結晶粒界からの崩壊を抑制し、電池電極材料
等の機能材料として有用な大型CaSi2単結晶を成
長させることができる。
第１図は、Ca−Si平衡状態図を示し、また、
第２図は、この発明の利用可能なハロゲンランプ
を熱源とする光イメージ炉を例示した断面図であ
る。
第２図は、この発明の利用可能なハロゲンランプ
を熱源とする光イメージ炉を例示した断面図であ
る。
Claims (1)
- １ 50〜60重量％Si−Caの化学組成を有する単
結晶原料棒を用い、フローテイングゾーン法によ
つて過冷却液相から直接CaSi2を［0001］方向か
ら±20°以内の方向に成長させることを特徴とす
る大型CaSi2単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32052089A JPH03183696A (ja) | 1989-12-12 | 1989-12-12 | 大型ＣａＳｉ↓２単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32052089A JPH03183696A (ja) | 1989-12-12 | 1989-12-12 | 大型ＣａＳｉ↓２単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03183696A JPH03183696A (ja) | 1991-08-09 |
| JPH0512316B2 true JPH0512316B2 (ja) | 1993-02-17 |
Family
ID=18122358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32052089A Granted JPH03183696A (ja) | 1989-12-12 | 1989-12-12 | 大型ＣａＳｉ↓２単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03183696A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100480904B1 (ko) * | 1998-12-24 | 2005-08-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반응로및이를이용한단결정실리콘층형성방법 |
| JP5313858B2 (ja) * | 2009-12-21 | 2013-10-09 | 株式会社豊田中央研究所 | ＭｎＳｉｘ粉末及びその製造方法、並びに、ＭｎＳｉｘ粉末製造用ＣａＳｉｙ粉末及びその製造方法 |
| JP6187175B2 (ja) * | 2013-11-12 | 2017-08-30 | 株式会社豊田中央研究所 | Ｃａ−Ｓｉ−Ｆ系化合物、並びに、半導体及び電池 |
-
1989
- 1989-12-12 JP JP32052089A patent/JPH03183696A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03183696A (ja) | 1991-08-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |