JPH0521878B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0521878B2 JPH0521878B2 JP63153999A JP15399988A JPH0521878B2 JP H0521878 B2 JPH0521878 B2 JP H0521878B2 JP 63153999 A JP63153999 A JP 63153999A JP 15399988 A JP15399988 A JP 15399988A JP H0521878 B2 JPH0521878 B2 JP H0521878B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sio
- melt
- crystal
- single crystal
- composition
- Prior art date
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はBi12SiO20（以下BSOと記載する）単結
晶の製造法に関する。BSO単結晶は大きな電気
光学効果を有し、電圧センサー素子や画像記憶素
子として有用なものである。
晶の製造法に関する。BSO単結晶は大きな電気
光学効果を有し、電圧センサー素子や画像記憶素
子として有用なものである。
従来技術
従来、BSO単結晶は結晶組成に近いBi2O3：
SiO2＝６：１組成融液から回転引上げ法で育成
することにより製造されてきた。
SiO2＝６：１組成融液から回転引上げ法で育成
することにより製造されてきた。
しかし、この方法で育成されたBSO単結晶は、
ビスマス成分が過剰に結晶中に取り込まれ、380
〜500nｍの波長領域で純粋な化学量論比組成を
持つたBSO単結晶の理論特性よりもはるかに大
きな光吸収を示す。しかも、光吸収の度合は育成
条件を敏感に反映するので、育成条件が結晶育成
時に変動すると、特性値（光透過率）のバラツキ
が生ずる。また、結晶中のコア（あるいはフアセ
ツト）と呼ばれる領域とそれ以外の領域では、光
吸収の度合が異なつたり、両領域の境界で歪が生
じたりする。このような光学特性の不均一や結晶
内歪の存在は、素子の信頼性や素子製作を歩溜ま
りを悪くする原因となつていた。
ビスマス成分が過剰に結晶中に取り込まれ、380
〜500nｍの波長領域で純粋な化学量論比組成を
持つたBSO単結晶の理論特性よりもはるかに大
きな光吸収を示す。しかも、光吸収の度合は育成
条件を敏感に反映するので、育成条件が結晶育成
時に変動すると、特性値（光透過率）のバラツキ
が生ずる。また、結晶中のコア（あるいはフアセ
ツト）と呼ばれる領域とそれ以外の領域では、光
吸収の度合が異なつたり、両領域の境界で歪が生
じたりする。このような光学特性の不均一や結晶
内歪の存在は、素子の信頼性や素子製作を歩溜ま
りを悪くする原因となつていた。
発明の目的
本発明は従来法におけるBSO単結晶の欠点を
なくそうとするもので、その目的は光透過率が純
粋なBSO結晶の理想特性に近く、しかも光学特
性が均一で結晶内歪のないBSO単結晶を容易に
製造することが可能な方法を提供しようとするも
のである。
なくそうとするもので、その目的は光透過率が純
粋なBSO結晶の理想特性に近く、しかも光学特
性が均一で結晶内歪のないBSO単結晶を容易に
製造することが可能な方法を提供しようとするも
のである。
発明の構成
本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究の
結果、融液から結晶を育成する方法において、そ
の融液組成を、従来の結晶組成に近い一致溶融組
成ではなく、それよりビスマス成分の少ない（珪
素成分の多い）特定範囲の組成とすると、結晶中
に取り込まれる過剰なビスマス成分が少なくな
り、また光学特性が均一で、結晶内歪のない優れ
たBSO単結晶を容易に製造し得られることを知
見し得た。この知見に基づいて本発明を完成し
た。
結果、融液から結晶を育成する方法において、そ
の融液組成を、従来の結晶組成に近い一致溶融組
成ではなく、それよりビスマス成分の少ない（珪
素成分の多い）特定範囲の組成とすると、結晶中
に取り込まれる過剰なビスマス成分が少なくな
り、また光学特性が均一で、結晶内歪のない優れ
たBSO単結晶を容易に製造し得られることを知
見し得た。この知見に基づいて本発明を完成し
た。
本発明の要旨は、溶融体固化法により融液から
Bi12SiO20単結晶を育成する方法において、その
融液組成を珪素成分過剰なSiO2／（Bi2O3＋
SiO2）モル分率＝0.18〜0.28の範囲に保つた融液
から育成することを特徴とするBi12SiO20単結晶
の製造方法にある。
Bi12SiO20単結晶を育成する方法において、その
融液組成を珪素成分過剰なSiO2／（Bi2O3＋
SiO2）モル分率＝0.18〜0.28の範囲に保つた融液
から育成することを特徴とするBi12SiO20単結晶
の製造方法にある。
前記モル分率が0.18より小さいと、珪素成分を
過剰にした効果がなく、過剰ビスマス成分が結晶
中に取り込まれる。また、0.28を超えると珪素を
より含んだ他の固相が結晶中に析出しやすくな
る。従つて0.18〜0.28の範囲であることが必要で
ある。本発明における融液から単結晶を育成する
方法としては、引上げ法、ブリツジマン法、帯溶
融法、フローテイングゾーン法などいずれの溶融
体固化法でもよい。しかし、育成結晶の高品質化
が達成し易い点から引上げ法、帯溶融法、フロー
テイングゾーン法が好ましい。
過剰にした効果がなく、過剰ビスマス成分が結晶
中に取り込まれる。また、0.28を超えると珪素を
より含んだ他の固相が結晶中に析出しやすくな
る。従つて0.18〜0.28の範囲であることが必要で
ある。本発明における融液から単結晶を育成する
方法としては、引上げ法、ブリツジマン法、帯溶
融法、フローテイングゾーン法などいずれの溶融
体固化法でもよい。しかし、育成結晶の高品質化
が達成し易い点から引上げ法、帯溶融法、フロー
テイングゾーン法が好ましい。
本発明に用いる出発原料としては市販の99.99
％純度のBi2O3、SiO2でも良いができるだけ純度
の高い原料を使用するのが好ましい。フローテイ
ングゾーン法の場合には、それら出発原料粉末を
Bi2O3：SiO2＝６：１（化学量論比組成）に混合
し、棒状に成形・焼結して原料棒とする。また、
溶融帯の融液組成を珪素成分過剰にするために、
珪素過剰成分（SiO2／（Bi2O3＋SiO2）モル分率
＝0.18〜0.28好ましくは0.25程度）のペレツト状
の焼結体（好ましくは溶融帯と同程度の容積を持
つ）を用意し、あらかじめ種結晶上に置き、加熱
して融解させ溶融帯を形成してから育成を始め
る。
％純度のBi2O3、SiO2でも良いができるだけ純度
の高い原料を使用するのが好ましい。フローテイ
ングゾーン法の場合には、それら出発原料粉末を
Bi2O3：SiO2＝６：１（化学量論比組成）に混合
し、棒状に成形・焼結して原料棒とする。また、
溶融帯の融液組成を珪素成分過剰にするために、
珪素過剰成分（SiO2／（Bi2O3＋SiO2）モル分率
＝0.18〜0.28好ましくは0.25程度）のペレツト状
の焼結体（好ましくは溶融帯と同程度の容積を持
つ）を用意し、あらかじめ種結晶上に置き、加熱
して融解させ溶融帯を形成してから育成を始め
る。
本発明における結晶の成長速度は、0.1〜15
mm／時、好ましくは0.5〜4.0mm／時である。育成
雰囲気は、酸素、窒素、空気のいずれでも可能で
ある。
mm／時、好ましくは0.5〜4.0mm／時である。育成
雰囲気は、酸素、窒素、空気のいずれでも可能で
ある。
フローテイングゾーン法では、アフターヒータ
ーなどを利用して、成長した結晶の急冷による割
れなどを防ぐ事が好ましい。さらに、育成した結
晶は約780〜820℃で焼鈍する事が好ましい。
ーなどを利用して、成長した結晶の急冷による割
れなどを防ぐ事が好ましい。さらに、育成した結
晶は約780〜820℃で焼鈍する事が好ましい。
実施例
市販の高純度（99.9999％）Bi2O3とSiO2（純度
99.99％）原料粉末を６：１のモル比で混合し、
1ton／cm2の静水圧で棒状にラバープレス成形し、
810℃の酸素中で焼結し原料棒を作成した。また、
溶融帯の組成を珪素成分過剰にするために、同様
のプロセスでSiO2／（Bi2O3＋SiO2）モル分率
0.26の組成をもつた焼結ペレツトを用意した。次
に、原料棒を回転楕円面鏡を用いた集光式フロー
テイングゾーン法単結晶製造装置に装填し、別に
準備したBSO種結晶を装填し、その種結晶上に
焼結ペレツトを置いた。雰囲気ガスとして窒素ガ
スを毎分２リツトルの割合で流しながらランプ出
力を上げて加熱し、焼結ペレツトを融解したとこ
ろで原料棒と接合させ、安定した溶融帯を形成し
た後、フローテイングゾーン法の常法に従つて、
結晶育成操作を行つた。育成条件は、原料棒及び
種結晶の回転速度が逆方向にそれぞれ40回／分、
結晶成長速度は３mm／時であつた。得られた
BSO単結晶を20時間約800℃で焼鈍し、わずかに
黄色味を帯びた透明な結晶体を得た。
99.99％）原料粉末を６：１のモル比で混合し、
1ton／cm2の静水圧で棒状にラバープレス成形し、
810℃の酸素中で焼結し原料棒を作成した。また、
溶融帯の組成を珪素成分過剰にするために、同様
のプロセスでSiO2／（Bi2O3＋SiO2）モル分率
0.26の組成をもつた焼結ペレツトを用意した。次
に、原料棒を回転楕円面鏡を用いた集光式フロー
テイングゾーン法単結晶製造装置に装填し、別に
準備したBSO種結晶を装填し、その種結晶上に
焼結ペレツトを置いた。雰囲気ガスとして窒素ガ
スを毎分２リツトルの割合で流しながらランプ出
力を上げて加熱し、焼結ペレツトを融解したとこ
ろで原料棒と接合させ、安定した溶融帯を形成し
た後、フローテイングゾーン法の常法に従つて、
結晶育成操作を行つた。育成条件は、原料棒及び
種結晶の回転速度が逆方向にそれぞれ40回／分、
結晶成長速度は３mm／時であつた。得られた
BSO単結晶を20時間約800℃で焼鈍し、わずかに
黄色味を帯びた透明な結晶体を得た。
得られたBSO単結晶を光学的に評価したとこ
ろ、従来の引上げ法で育成したものよりも、390
〜500nｍの波長領域で著しく透過率が高くなつ
ている事が判明した。さらにコア領域とそれ以外
の領域での光学特性の差も、従来のBSO結晶よ
りもはるかに減少している事が認められた。
ろ、従来の引上げ法で育成したものよりも、390
〜500nｍの波長領域で著しく透過率が高くなつ
ている事が判明した。さらにコア領域とそれ以外
の領域での光学特性の差も、従来のBSO結晶よ
りもはるかに減少している事が認められた。
発明の効果
本発明の方法によると、高い光透過率を有し、
しかも光学特性の均質で結晶内歪のないBSO単
結晶を容易に製造することができる。
しかも光学特性の均質で結晶内歪のないBSO単
結晶を容易に製造することができる。
BSO単結晶の電気光学効果を利用したセンサ
ーや画像記憶素子を製作する場合に、従来の方法
で育成した単結晶では光学特性不均一や結晶内歪
の存在で、信頼性に問題があつた。しかし、本発
明により、より高品位なBSO単結晶育成が可能
となり、優れた特性を有する素子が容易に得られ
る。
ーや画像記憶素子を製作する場合に、従来の方法
で育成した単結晶では光学特性不均一や結晶内歪
の存在で、信頼性に問題があつた。しかし、本発
明により、より高品位なBSO単結晶育成が可能
となり、優れた特性を有する素子が容易に得られ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Bi12SiO20単結晶を溶融体固化法により融液
から育成する方法において、その融液組成を珪素
成分過剰なSiO2／（Bi2O3＋SiO2）モル分率＝
0.18〜0.28の範囲に保つた融液から育成すること
を特徴とするBi12SiO20単結晶の製造方法。 ２ 溶融体固化法が、引上げ法、ブリツジマン
法、帯溶融法、フローテイングゾーン法である請
求項１に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15399988A JPH01320296A (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | Ｂｉ↓１↓２ＳｉＯ↓２↓０単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15399988A JPH01320296A (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | Ｂｉ↓１↓２ＳｉＯ↓２↓０単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01320296A JPH01320296A (ja) | 1989-12-26 |
| JPH0521878B2 true JPH0521878B2 (ja) | 1993-03-25 |
Family
ID=15574702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15399988A Granted JPH01320296A (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | Ｂｉ↓１↓２ＳｉＯ↓２↓０単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01320296A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102351202B (zh) * | 2011-07-06 | 2013-05-01 | 陕西科技大学 | 一种硅酸铋粉体的制备方法 |
| CN104562205B (zh) * | 2015-01-28 | 2017-05-03 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种阴阳离子共掺杂的硅酸铋闪烁晶体及其制备方法 |
| CN112342622B (zh) * | 2020-09-24 | 2022-05-17 | 彩虹集团（邵阳）特种玻璃有限公司 | 一种高纯单相Bi12SiO20多晶的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5921533B2 (ja) * | 1975-04-16 | 1984-05-21 | 住友電気工業株式会社 | 光伝導単結晶の製造法 |
| JPS5919915B2 (ja) * | 1976-07-28 | 1984-05-09 | 住友電気工業株式会社 | 電気光学結晶の液相エピタキシヤル成長方法 |
-
1988
- 1988-06-22 JP JP15399988A patent/JPH01320296A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01320296A (ja) | 1989-12-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |