JPH08231293A - 単結晶の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明なバナジン酸イットリウムを母結晶とす
る単結晶を製造し、製造コストを低減して生産性を向上
させる。 【構成】 正方晶系の結晶構造を有するバナジン酸イッ
トリウムを母結晶とする単結晶を製造する際の育成方位
をＰとした場合、育成方位Ｐと［００１］で示されるｃ
軸とのなす角度θを６０゜≦θ≦９０゜とし、上記育成
方位Ｐを［１００］で示される一方のａ軸と［０１０］
で示される他方のａ軸により構成される面に投影した場
合の投影線Ｐ´と［１００］で示される一方のａ軸との
なす角度φを０゜≦φ≦４５゜とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体レーザ材料及び偏
光子として有用な単結晶の製造方法に関する。詳しく
は、育成方位を規制して透明なバナジン酸イットリウム
を母結晶とする単結晶を製造しようとする単結晶の製造
方法に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、バナジン酸イットリウム（以下、
ＹＶＯ₄ と称する。）は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを凌駕す
る固体レーザ材料の母結晶として注目されている。ま
た、上記ＹＶＯ₄ を母結晶とした単結晶においては、一
軸性結晶をもつ正方晶結晶であり、方位による光学的異
方性をもつこと、さらにバイレフリンゼンスが大きいこ
とを利用して偏光子としての応用も考えられている。な
お、上記ＹＶＯ₄ を母結晶とする単結晶を製造する方法
のうち主なものとしては、いわゆる引き上げ法やフロー
ティングゾーン法が挙げられる。

【０００３】しかしながら、上記ＹＶＯ₄ においては、
その融点が１８１０℃と高温であり、母結晶として上記
ＹＶＯ₄ を製造する場合、バナジウムの蒸気圧が高く、
蒸散し易く組成制御が難しいといった不都合がある。

【０００４】また、上記ＹＶＯ₄ においては、一致溶融
組成の結晶育成において、黄色く着色してしまい、これ
を母結晶とする単結晶においても黄色の着色が生じると
いった不都合も生じている。このようなＹＶＯ₄ の黄色
の着色は、酸素欠損によるバナジウムの価数変化に起因
すると言われているが、これは結晶の欠陥を誘発させる
ものであり、結晶の質を劣化させるものである。そし
て、上記ＹＶＯ₄ を母結晶とする単結晶の黄色の着色
は、これを光学材料として使用する場合の諸特性の劣化
を招き、好ましくない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記のように
着色したＹＶＯ₄ を母結晶とする単結晶においては、製
造後に酸素雰囲気中で加熱処理（いわゆるアニール処
理）を行い、透明化して各特性を向上させている。

【０００６】しかしながら、上記のようにアニール処理
を行うと、長時間の処理時間を要し、かつアニール処理
装置等の装置も必要とされることから製造コストが高価
なものとなり、ＹＶＯ₄ を母結晶とする単結晶の生産性
はあまり良好ではなかった。

【０００７】そこで本発明は、従来の実情に鑑みて提案
されたものであり、アニール処理等の別処理を行うこと
なく、透明なバナジン酸イットリウムを母結晶とする単
結晶を製造することを可能とし、製造コストを低減して
生産性を向上させることも可能とする単結晶の製造方法
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明者等は鋭意検討した結果、バナジン酸イット
リウムを母結晶とする単結晶においては、その育成方位
が単結晶の着色の有無に関係していることを見い出し
た。

【０００９】すなわち本発明の単結晶の製造方法は、正
方晶系の結晶構造を有するバナジン酸イットリウムを母
結晶とする単結晶を製造する際の育成方位をＰとした場
合、育成方位Ｐと［００１］で示されるｃ軸とのなす角
度θが６０゜≦θ≦９０゜であり、上記育成方位Ｐを
［１００］で示される一方のａ軸と［０１０］で示され
る他方のａ軸により構成される面に投影した場合の投影
線Ｐ´と［１００］で示される一方のａ軸とのなす角度
φが０゜≦φ≦４５゜であることを特徴とするものであ
る。

【００１０】また、本発明の単結晶の製造方法において
は、単結晶が３ｄ電子または４ｄ電子をもった元素を含
有することが好ましく、上記３ｄ電子または４ｄ電子を
もった元素がＴｉ，Ｃｒ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂのうち少なくとも１種であること
が好ましい。

【００１１】ただし、軸の決め方には結晶学的軸と光学
的軸があり、ここでは結晶学的軸で表すものとし、ＡＳ
ＴＭ（アメリカ材料試験協会）カードを基にしている。
また、ここでは、ｃ軸が光軸に対応している。

【００１２】

【作用】本発明の単結晶の製造方法においては、正方晶
系の結晶構造を有するバナジン酸イットリウムを母結晶
とする単結晶を製造する際の育成方位をＰとした場合、
育成方位Ｐと［００１］で示されるｃ軸とのなす角度θ
を６０゜≦θ≦９０゜とし、上記育成方位Ｐを［１０
０］で示される一方のａ軸と［０１０］で示される他方
のａ軸により構成される面に投影した場合の投影線Ｐ´
と［１００］で示される一方のａ軸とのなす角度φを０
゜≦φ≦４５゜としているため、単結晶育成時において
育成される単結晶に着色が生じない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施
例の単結晶の製造方法においては、単結晶の製造をフロ
ーティングゾーン法を適用した単結晶製造装置により行
うものとした。

【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、赤外線集光加熱型育成炉２内に配され
る原料棒１の所定の位置に、上記赤外線集光加熱型育成
炉２内に配される赤外線ランプ３，４の赤外線を集光照
射して溶融帯を形成し、上記原料棒１を所定の速さで図
中下方に送り出す上部シャフト５と上記原料棒１を所定
の速さで図中下方に引き下げる下部シャフト６により原
料棒１を移動させることにより溶融帯を原料棒１の図中
上方に相対的に移動させて、溶融帯下端部を順次単結晶
化して連続的に単結晶を製造するものである。

【００１５】上記赤外線集光加熱型育成炉２は、楕円の
一端部を切り欠いた略楕円形の断面の空洞部７ａ，７ｂ
をそれぞれ有する炉体２ａ，２ｂが、上記空洞部７ａ，
７ｂを対向させるようにして突き合わされたものであ
る。そして、上記赤外線集光加熱型育成炉２内には、断
面が、２個の楕円の一方の焦点同士を重ねた形状、いわ
ゆる双楕円形の空洞部７が形成され、上記空洞部７の中
心は双楕円形の重ねた焦点となる。このとき、炉体２
ａ，２ｂの空洞部７ａ，７ｂの壁面が反射鏡となされて
いるため、空洞部７の壁面は双楕円面鏡となる。

【００１６】また、上記赤外線集光加熱型育成炉２には
その中央を貫通するように図中上下方向に延在する石英
管８が設けられており、該石英管８の図中上下方向には
雰囲気ガス流入口９と雰囲気ガス排気口１０が設けられ
ている。そして、雰囲気ガスの充填された石英管８内に
おいて、原料棒１は上部シャフト５，下部シャフト６に
より保持され、双楕円形の空洞部７の中心、すなわち重
ねた焦点上にその一部が位置するように配されている。

【００１７】さらに、上記上部シャフト５には駆動装置
１１が接続され、原料棒１を回転させながら図中下方に
送り出すことが可能とされており、下部シャフト６にも
駆動装置１２が接続されて、原料棒１を回転させながら
図中下方に引き下げることが可能なようになされてい
る。

【００１８】また、上部シャフト５の先端部には図示し
ないフックが設けられて原料棒１を保持できるようにな
され、下部シャフト６の先端部は図示しないアルミナの
チューブで芯出しされて原料棒１を固定できるようにな
されているが、上部シャフト５の先端部も同様の構成と
しても構わない。

【００１９】そして、上記赤外線集光加熱型育成炉２の
炉体２ａ，２ｂの空洞部７ａ，７ｂの他方の焦点、すな
わち双楕円形の空洞部７の焦点にそれぞれ位置するよう
に一対の赤外線ランプ３，４が配されている。

【００２０】従って、双楕円形の空洞部７の焦点に位置
する一対の赤外線ランプ３，４から照射される赤外線
は、空洞部７壁面の双楕円面鏡により反射されて、原料
棒１の空洞部７の重ねた焦点に位置する部分に必ず集光
され、この部分が加熱されて溶融帯となる。なお、上記
単結晶製造装置においては、赤外線ランプ３，４とし
て、ハロゲンランプを使用しているが、キセノンランプ
の使用も可能である。

【００２１】また、上記赤外線集光加熱型育成炉２は、
炉体２ａ，２ｂを図中左右方向に移動させて開閉扉とし
て炉の開閉を可能とし、この開閉部から原料棒の取り付
け，取り外し、単結晶の取り出しを可能としている。

【００２２】なお、上記単結晶製造装置においては、赤
外線集光加熱型育成炉２内部を観察できるように、該赤
外線集光加熱型育成炉２に図示しない観察用の窓が設け
られており、さらにこの観察用の窓に向けてレンズ１
３，フィルター１４を介してビデオカメラ１５が設けら
れている。

【００２３】本実施例の単結晶の製造方法においては、
先ず、雰囲気ガスの充填された石英管８内において、上
部シャフト５に原料棒を保持させるとともに、下部シャ
フト６には種結晶を保持させる。

【００２４】このとき、本実施例の単結晶の製造方法に
おいては、種結晶を下部シャフト６により図中下方に引
き下げた場合の引き下げ方向（育成方位）における種結
晶の方位Ｌが、方位Ｌと［００１］で示されるｃ軸との
なす角度θが６０゜≦θ≦９０゜となり、上記方位Ｌを
［１００］で示される一方のａ軸と［０１０］で示され
る他方のａ軸により構成される面に投影した場合の投影
線と［１００］で示される一方のａ軸とのなす角度φが
０゜≦φ≦４５゜となる方位となるように、種結晶を下
部シャフト６に保持させる。

【００２５】次に、上部シャフト５，下部シャフト６に
保持された原料棒及び種結晶を回転させ、例えば上部シ
ャフト５に保持される原料棒の先端部に、一対の赤外線
ランプ３，４の赤外線を空洞部７の双楕円面鏡により反
射させて集光して照射し、上記先端部を加熱して溶融さ
せ、メルトを形成する。

【００２６】続いて、上部シャフト５に保持される原料
棒と下部シャフト６に保持される種結晶をメルトを介し
て接合させ、図１中に示すような原料棒１とする。

【００２７】次に、上記メルトを最初の溶融帯とし、上
部シャフト５及び下部シャフト６により上記原料棒１を
所定の速さで図中下方に引き下げて移動させることによ
り上記溶融帯を原料棒１の図中上方に相対的に移動さ
せ、溶融帯の下端部を順次単結晶化して連続的に単結晶
を製造し、最終的には上部シャフト５側の原料棒全体を
単結晶化する。

【００２８】このとき、本実施例の単結晶の製造方法に
おいては、種結晶を上記のようにして下部シャフト６に
保持させているため、上記種結晶上に育成される単結晶
の育成方位Ｐは、育成方位Ｐと［００１］で示されるｃ
軸とのなす角度θが６０゜≦θ≦９０゜であり、上記育
成方位Ｐを［１００］で示される一方のａ軸と［０１
０］で示される他方のａ軸により構成される面に投影し
た場合の投影線Ｐ´と［１００］で示される一方のａ軸
とのなす角度φが０゜≦φ≦４５゜である方位となり、
透明な単結晶が得られる。

【００２９】続いて、本発明の単結晶の製造方法の効果
を確認するべく、以下のような実験を行った。ただし、
以下に述べる実験例においては、単結晶の優先成長方位
の調査も併せて行っている。

【００３０】原料棒の作製 先ず、原料棒の作製を行った。最初に、純度４Ｎの酸化
イットリウム試薬（Ｙ₂ Ｏ₃ ）の灼熱減量を空気中で１
０００℃×１０時間で加熱処理して求め、純度４Ｎの五
酸化バナジウム試薬（Ｖ₂ Ｏ₅ ）の灼熱減量を空気中で
５００℃×１０時間で加熱処理して求めた。そして、上
記Ｙ₂ Ｏ₃ 及びＶ₂ Ｏ₅ を１：１のモル比となるように
秤量した。なお、このとき、本実施例においては、添加
剤として、例えばＴｉ，Ｃｒ，Ｃｅ、Ｐｒ，Ｓｍ，Ｎ
ｄ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ，Ｙｂ等の３ｄ電子または４ｄ電
子をもった元素を添加してもよく、上記添加剤を含有す
るＹＶＯ₄ を母結晶とする単結晶はレーザ材料として好
適である。

【００３１】次に、これらを分散媒としてエタノールを
用いて湿式混合して乾燥させて原料粉を作製した。そし
て、上記原料粉を直径が６〜８ｍｍ程度の袋状の生ゴム
（ラバー）内に充填し、これに静水圧３ｋｇ／ｃｍ² の
圧力をかけて成形して原料棒とした。次に、この原料棒
を空気中で１３００℃で３〜６時間程度焼成した。得ら
れた原料棒は、直径が約５〜８ｍｍ程度で長さは１００
ｍｍ程度であった。

【００３２】原料棒同士からの単結晶の製造 先ず、上記原料棒の直径５．２ｍｍのものを長さ２０ｍ
ｍ程度で切断し、長さ２０ｍｍの原料棒を前述の赤外線
集光加熱型育成炉２内の下部シャフト６にアルミナのチ
ューブで芯出しして保持させ、上記原料棒の切断した残
りを上部シャフト５に白金のフックにより保持させた。

【００３３】そして、雰囲気ガスとして窒素ガスを使用
し、予め雰囲気ガス流入口９から流量を毎分２．５リッ
トルとして流入させておいた。

【００３４】続いて、上部シャフト５に保持された原料
棒を駆動装置１１により２０ｒｐｍで回転させ、下部シ
ャフト６に保持された原料棒を駆動装置１２により反対
方向に１０ｒｐｍで回転させながら、一対の赤外線ラン
プ３，４により赤外線を上部シャフト５，下部シャフト
６に保持された原料棒の先端に照射した。

【００３５】なお、赤外線ランプ３，４としては、１０
０Ｖ−１．５ｋＷのハロゲンランプを用い、該赤外線ラ
ンプ３，４の出力制御は電圧制御により行った。

【００３６】赤外線の照射は、はじめ赤外線ランプ３，
４の電圧を原料棒が溶融すると思われる電圧よりも低め
の電圧まで２時間程度かけて自動的に上げ、続いて原料
棒の先端を観察しながら原料棒の先端が溶融するまで手
動で上げて行った。そして、溶融部分であるメルトを介
して原料棒同士を接合させて図１中に示すような形状の
原料棒１とした。

【００３７】続いて、上記メルトを最初の溶融帯とし、
結晶成長速度を５．０ｍｍ／ｈとするべく、上部シャフ
ト５を６〜１０ｒｐｍの回転速度で回転させながら３．
８〜５．０ｍｍ／ｈの速度で移動させるとともに下部シ
ャフト６を６ｒｐｍの回転速度で反対方向に回転させな
がら５．０ｍｍ／ｈの速さで移動させて上記原料棒１を
図中下方に移動させ、溶融帯を原料棒１の図中上方に相
対的に移動させ、溶融帯の下端部を順次単結晶化して連
続的に結晶を製造し、その長さを３０ｍｍとした。

【００３８】上記のようにして製造された単結晶は棒状
に形成されるが、結晶の成長方向と上部シャフト５及び
下部シャフト６が原料棒１を図中下方に引き下げる方向
とは下部シャフト５の原料棒の芯出しが少しずれていて
も製造された結晶の長さが３０ｍｍ程度になるとほぼ一
致していた。そして、得られた結晶の径は約４ｍｍ程度
であった。

【００３９】このようにして原料棒同士から結晶を製造
すると、種結晶を用いていないことから、結晶の成長方
位は製造毎に異なる。そして、上記結晶の製造を数回行
ったところ、結晶に優先成長方位があることがわかっ
た。

【００４０】そこで、本発明者等は、上記のようにして
得られた結晶の優先成長方位を調査することとした。す
なわち、ラウエカメラを用いてラウエパターンから方位
出しを行った。なお、Ｘ線の線源としてはタングステン
管球を使用した。

【００４１】優先成長方位の特定は、下部シャフトを下
方に移動させた場合の引き下げ方向を成長方向とし、そ
の方向に育成された棒状の結晶の長手方向を優先成長方
位として行った。なお、結晶の成長方向（育成方位）が
優先成長方位と一致した状態で製造された結晶は透明な
ものであった。

【００４２】その結果、上記単結晶の製造により得られ
た結晶における優先成長方位をＭとすると、上記優先成
長方位Ｍは、［００１］で示されるｃ軸とのなす角度θ
及び上記優先成長方位Ｍを［１００］で示される一方の
ａ軸と［０１０］で示される他方のａ軸により構成され
る面に投影した場合の投影線と［１００］で示される一
方のａ軸とのなす角度φが、（θ，φ）で示した場合、
（７０゜，５゜），（７８゜，３゜），（９０゜，７
゜）で表されるような方位であることがわかった。

【００４３】すなわち、単結晶の育成方位Ｐが、［００
１］で示されるｃ軸とのなす角度θ及び上記育成方位Ｐ
を［１００］で示される一方のａ軸と［０１０］で示さ
れる他方のａ軸により構成される面に投影した場合の投
影線Ｐ´と［１００］で示される一方のａ軸とのなす角
度φが、（θ，φ）で示した場合、（７０゜，５゜），
（７８゜，３゜），（９０゜，７゜）で表されるような
方位であれば、透明な単結晶が得られることがわかっ
た。

【００４４】これを図を用いて説明する。すなわち、図
２に示されるように、先ず、育成方位Ｐが［００１］で
示されるｃ軸となす角度をθとし、図３に示されるよう
に育成方位Ｐを［１００］で示される一方のａ軸と［０
１０］で示される他方のａ軸により構成される面に投影
した投影線Ｐ´が［１００］で示される一方のａ軸とな
す角度をφとする。

【００４５】そして、図２及び図３を組み合わせて表示
すると、図４のようになる。図４においては、［００
１］で示されるｃ軸と［１００］で示される一方のａ軸
を紙面に平行で基点Ｏにおいて直角に交わる線とし、
［０１０］で示される他方のａ軸を紙面に垂直に交わり
基点Ｏにおいて他の軸とも交わる線とする。このとき、
図４中に示す単結晶２１の育成方位Ｐが紙面と平行なｃ
軸となす角度θと、育成方位Ｐを［１００］で示される
紙面に平行な一方のａ軸と［０１０］で示される紙面に
垂直な他方のａ軸により構成される面に投影した投影線
Ｐ´が［１００］で示される一方のａ軸となす角度φ
が、（θ，φ）で示した場合、（７０゜，５゜），（７
８゜，３゜），（９０゜，７゜）で表されるような範囲
であれば透明な単結晶が得られることがわかった。

【００４６】種結晶を用いた単結晶の製造（その１） 次に、上記のようにして得られた単結晶を種結晶として
用いて単結晶の製造を行った。すなわち、上記種結晶を
前述の赤外線集光加熱型育成炉２内の下部シャフト６に
原料棒の代わりにアルミナのチューブで芯出しして保持
させ、直径が５〜８ｍｍ程度で長さが１００ｍｍ程度の
原料棒を上部シャフト５に白金のフックにより保持さ
せ、これらを用いて単結晶の製造を行った。ただし、こ
の場合、単結晶の育成方位がｃ軸となるように種結晶を
保持させるようにした。

【００４７】そして、上述の原料棒同士からの単結晶の
製造と同様にして単結晶の製造を行った。その結果、育
成方位Ｐがｃ軸と一致し、（θ，φ）が（０゜，０゜）
となる上記単結晶においては黄色の着色が生じていた。

【００４８】種結晶を用いた単結晶の製造（その２） そこで、種結晶の保持方向を変えて、単結晶の育成方位
を様々に変化させ、単結晶の製造を行ってみた。ただ
し、このとき、雰囲気ガスとして窒素ガスと酸素ガスの
混合ガスを使用するものとし、図１に示す単結晶製造装
置の石英管８内を雰囲気ガス排気口１０から排気し、窒
素ガスの流量が毎分２．５リットル、酸素ガスの流量が
毎分０．０２リットルとなるように雰囲気ガス流入口９
から石英管８内に各ガスを流し、雰囲気ガス中の酸素濃
度を０．８１％とした。

【００４９】そして、メルトの形成及び種結晶と原料棒
の接合までは上述の原料棒同士からの単結晶の製造と同
様に行った。

【００５０】続いて、上記メルトを最初の溶融帯とし、
結晶成長速度を５．０ｍｍ／ｈとするべく、上部シャフ
ト５を６．５ｒｐｍの速度で回転させながら３．５〜
７．５ｍｍ／ｈの速度で移動させるとともに下部シャフ
ト６を６．０ｒｐｍの速さで回転させながら５．０ｍｍ
／ｈの速度で移動させて原料棒１を図１中下方に移動さ
せ、溶融帯を原料棒１の図中上方に相対的に移動させ、
溶融帯の下端部を順次単結晶化して連続的に結晶を製造
し、その長さを３０ｍｍないしそれ以上の長さとした。

【００５１】そして、このようにして得られた単結晶の
育成方位と着色の有無を調べたところ、前述の育成方位
Ｐの（θ，φ）が（６０゜，０゜），（７０゜，２７
゜），（９０゜，７゜），（９０゜，４５゜），（９０
゜，０゜）である単結晶においては、着色が生じていな
かった。

【００５２】また、育成方位Ｐの（θ，φ）が（０゜，
０゜），（１０゜，０゜），（１６．５゜，０゜），
（６０゜，３５゜）である単結晶においては、黄色い着
色が生じていた。

【００５３】種結晶を用いた単結晶の製造（その３） 次に、雰囲気ガス中の酸素濃度の影響を調査するため
に、酸素濃度を変えて単結晶の製造を行ってみた。すな
わち、窒素ガスの流量を毎分２．４リットル、酸素ガス
の流量を毎分０．１３リットルとし、雰囲気ガス中の酸
素濃度を５％として、上述の種結晶を用いた単結晶の製
造（その２）と同様に単結晶の育成を行った。

【００５４】その結果、上記雰囲気中で製造され、育成
方位Ｐの（θ，φ）が（６５゜，３３゜）である単結晶
が得られたが、着色は生じていなかった。

【００５５】次に、これまで得られた結果における単結
晶の育成方位の（θ，φ）と着色有無の関係をまとめて
図５に示す。ただし、図５中においては、［００１］で
示されるｃ軸と［０１０］で示される他方のａ軸を紙面
に平行で一点において交わる線とし、［１００］で示さ
れる一方のａ軸を紙面に対して垂直で且つ上記ｃ軸と他
方のａ軸に対しこれらの交差点にて交差する線とする。

【００５６】そして、図５は、ウルフネット表示で育成
方位と着色の関係を示したものであり、これら３つの軸
を含む球体をａ軸を南北軸として平行にステレオ投影し
たものの１／４の部分を示すものであり、縦軸は［１０
０］で示される一方のａ軸から［００１］で示されるｃ
軸に向かう場合の角度の大きさを示し、横軸は［１０
０］で示される一方のａ軸から［０１０］で示される他
方のａ軸に向かう場合の角度の大きさを示す。

【００５７】従って、これまでの結果は図４に示したよ
うに［０１０］で示される他方のａ軸側から見た育成方
位Ｐとｃ軸及び一方のａ軸のなす角度で表したが、図５
においては［１００］で示される一方のａ軸から見た角
度で示すこととなるため、上記図５中にこれまでの結果
を示そうとすると、若干の換算が必要となる。すなわ
ち、図５中縦軸は、９０゜−θの大きさを表し、図５中
横軸はφを示すこととなる。

【００５８】そして図５中においては、単結晶の着色が
生じなかったものを△，○，□で示し、着色の生じたも
のを×，●で示す。なお、図中△は、窒素ガス中におけ
る原料棒同士からの単結晶の製造により得られた結果を
示し、図中○は雰囲気ガス中の酸素濃度を０．８１％と
して種結晶を用いて単結晶を製造した場合に得られた結
果を示し、図中□は雰囲気ガスの酸素濃度を５％として
種結晶を用いて単結晶を製造した場合に得られた結果を
示す。また図中×は、窒素ガス中における種結晶を用い
た単結晶の製造により得られた結果を示し、図中●は、
雰囲気ガスの酸素濃度を０．８１％として種結晶を用い
て単結晶を製造した場合に得られた結果を示す。

【００５９】図５の結果から、０≦９０゜−θ≦３０゜
であり、且つ０゜≦φ≦４５゜である単結晶においては
着色が生じていないことがわかる。言い換えれば、育成
方位Ｐと［００１］で示されるｃ軸とのなす角度θが６
０゜≦θ≦９０゜であり、上記育成方位Ｐを［１００］
で示される一方のａ軸と［０１０］で示される他方のａ
軸により構成される面に投影した場合の投影線Ｐ´と
［１００］で示される一方のａ軸とのなす角度φが０゜
≦φ≦４５゜である単結晶においては、着色が生じてい
ないことがわかる。

【００６０】すなわち、雰囲気ガスとして窒素ガスを使
用した場合を比較すると、製造される単結晶の着色の有
無は育成方位により決定されている。また、雰囲気ガス
として窒素ガスを使用した場合と酸素混入ガスを使用し
た場合を比較しても、酸素ガスの有無或いは濃度により
単結晶の着色の有無が左右されるのではなく、その育成
方位により単結晶の着色の有無が決定されていることが
わかる。本発明者等は、この原因を、育成方位により成
長速度が異なるため、育成方位によっては欠陥が生じ、
単結晶に着色が生じてしまうためと推察している。

【００６１】従って、本発明の単結晶の製造方法のよう
に、正方晶系の結晶構造を有するバナジン酸イットリウ
ムを母結晶とする単結晶の育成方位Ｐを、育成方位Ｐと
［００１］で示されるｃ軸とのなす角度θが６０゜≦θ
≦９０゜であり、上記育成方位Ｐを［１００］で示され
る一方のａ軸と［０１０］で示される他方のａ軸により
構成される面に投影した場合の投影線Ｐ´と［１００］
で示される一方のａ軸とのなす角度φが０゜≦φ≦４５
゜である方位とすれば、単結晶育成時において育成され
る単結晶に着色が生じない。

【００６２】このことから、本発明の単結晶の製造方法
によれば、製造した単結晶に従来のようにアニール処理
等の別処理を行う必要がなく、製造コストを低減して生
産性を向上させることが可能である。

【００６３】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の単結晶の製造方法においては、正方晶系の結晶構造
を有するバナジン酸イットリウムを母結晶とする単結晶
を製造する際の育成方位をＰとした場合、育成方位Ｐと
［００１］で示されるｃ軸とのなす角度θを６０゜≦θ
≦９０゜とし、上記育成方位Ｐを［１００］で示される
一方のａ軸と［０１０］で示される他方のａ軸により構
成される面に投影した場合の投影線Ｐ´と［１００］で
示される一方のａ軸とのなす角度φを０゜≦φ≦４５゜
としているため、単結晶育成時において育成される単結
晶に着色が生じない。

【００６４】このことから、本発明の単結晶の製造方法
によれば、製造した単結晶に従来のようにアニール処理
等の別処理を行う必要がなく、製造コストを低減して生
産性を向上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】単結晶製造装置の一構成例を示す模式的に示す
断面図である。

【図２】単結晶の育成方位とｃ軸の関係を示す模式図で
ある。

【図３】単結晶の育成方位とａ軸の関係を示す模式図で
ある。

【図４】単結晶の育成方位とｃ軸及びａ軸の関係を示す
模式図である。

【図５】単結晶の育成方位と着色の有無の関係を示す特
性図である。

【符号の説明】

１・・・原料棒 ２・・・赤外線集光加熱型育成炉 ３，４・・・赤外線ランプ ５・・・上部シャフト ６・・・下部シャフト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正方晶系の結晶構造を有するバナジン酸
   イットリウムを母結晶とする単結晶を製造する際の育成
   方位をＰとした場合、育成方位Ｐと［００１］で示され
   るｃ軸とのなす角度θが６０゜≦θ≦９０゜であり、上
   記育成方位Ｐを［１００］で示される一方のａ軸と［０
   １０］で示される他方のａ軸により構成される面に投影
   した場合の投影線Ｐ´と［１００］で示される一方のａ
   軸とのなす角度φが０゜≦φ≦４５゜であることを特徴
   とする単結晶の製造方法。
2. 【請求項２】 単結晶が３ｄ電子または４ｄ電子をもっ
   た元素を含有することを特徴とする請求項１記載の単結
   晶の製造方法。
3. 【請求項３】 ３ｄ電子または４ｄ電子をもった元素が
   Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
   ｍ，Ｙｂのうち少なくとも１種であることを特徴とする
   請求項２記載の単結晶の製造方法。