JPH11228293A - 単結晶育成方法と育成装置 - Google Patents
単結晶育成方法と育成装置Info
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- JPH11228293A JPH11228293A JP10025371A JP2537198A JPH11228293A JP H11228293 A JPH11228293 A JP H11228293A JP 10025371 A JP10025371 A JP 10025371A JP 2537198 A JP2537198 A JP 2537198A JP H11228293 A JPH11228293 A JP H11228293A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
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- Organic Chemistry (AREA)
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 すぐれた結晶性と、内部における均質性、し
たがって、光学的特性の均一性にすぐれ、歩留りの向上
をはかることができる単結晶育成を行う。 【解決手段】 β型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2
Ｏ4 ）の単結晶育成方法であって、ルツボ６を間接的に
加熱し、ルツボ内の、フラックスを用いないホウ酸バリ
ウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融液から、β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結
晶９によってβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶２１を育成する。
たがって、光学的特性の均一性にすぐれ、歩留りの向上
をはかることができる単結晶育成を行う。 【解決手段】 β型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2
Ｏ4 ）の単結晶育成方法であって、ルツボ６を間接的に
加熱し、ルツボ内の、フラックスを用いないホウ酸バリ
ウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融液から、β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結
晶９によってβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶２１を育成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶育成、特に
β型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）の単結晶を育
成する育成方法と育成装置に係わる。
β型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）の単結晶を育
成する育成方法と育成装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】近年、光学的記録再生、精密加工等の光
技術の分野等において、より高記録密度化、高精密加工
化の要求から、より短波長のレーザー光源が要求される
ようになっている。その１つの手段として非線形光学材
料を用いて既存の固体レーザーを用い、このレーザーか
らのレーザー光を波長変換することによって短波長レー
ザー光を得ることの研究開発が活発化している。
技術の分野等において、より高記録密度化、高精密加工
化の要求から、より短波長のレーザー光源が要求される
ようになっている。その１つの手段として非線形光学材
料を用いて既存の固体レーザーを用い、このレーザーか
らのレーザー光を波長変換することによって短波長レー
ザー光を得ることの研究開発が活発化している。
【０００３】この非線形光学材料としては、大きな非線
形光学効果を有し、透明性にすぐれたすなわち光損失が
小さい光学的特性にすぐれ、かつレーザー損傷を受けに
くい材料が要求されている。なかでも、β−ＢａＢ2 Ｏ
4 単結晶は、紫外域まで波長変換が可能な材料で、かつ
レーザー損傷に強いという特長を有していることから、
このβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶において、より大きく、品
質にすぐれた結晶の育成が望まれている。
形光学効果を有し、透明性にすぐれたすなわち光損失が
小さい光学的特性にすぐれ、かつレーザー損傷を受けに
くい材料が要求されている。なかでも、β−ＢａＢ2 Ｏ
4 単結晶は、紫外域まで波長変換が可能な材料で、かつ
レーザー損傷に強いという特長を有していることから、
このβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶において、より大きく、品
質にすぐれた結晶の育成が望まれている。
【０００４】このような状況から各方面において、β−
ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶育成の研究が盛んに行われている。
ホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）結晶は、一致熔融組成
であるが、高温相のα型ホウ酸バリウム（α−ＢａＢ2
Ｏ4 ）と低温相のβ型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ
4 ）の２相が存在し、その相転移点は約９２５℃（JIAN
G Aidong et al.Journal of Crystal Growth 79(1986)9
63-969 etc. ）であり、そのため通常の引き上げ育成法
では、高温相のα−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶が晶出してしまう
ため低温相のβ−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶の育成は困難とされ
ていた。
ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶育成の研究が盛んに行われている。
ホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）結晶は、一致熔融組成
であるが、高温相のα型ホウ酸バリウム（α−ＢａＢ2
Ｏ4 ）と低温相のβ型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ
4 ）の２相が存在し、その相転移点は約９２５℃（JIAN
G Aidong et al.Journal of Crystal Growth 79(1986)9
63-969 etc. ）であり、そのため通常の引き上げ育成法
では、高温相のα−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶が晶出してしまう
ため低温相のβ−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶の育成は困難とされ
ていた。
【０００５】そこで、従来一般の方法は、Ｎａ2 Ｏ等の
フラックスを用いて融点を下げて低温相のβ−ＢａＢ2
Ｏ4 結晶が初晶として晶出する状況下でフラックス法の
一種であるＴＳＳＧ（Top Seeded Solution Growth）
法、フラックスを用いた引き上げ法等によって育成され
ていた。しかしながら、この方法では、その結晶の成長
速度が極めて遅いため、量産性が低く、また、結晶中に
フラックス成分が混入してしまうため、光学特性を劣化
させるという問題があった。
フラックスを用いて融点を下げて低温相のβ−ＢａＢ2
Ｏ4 結晶が初晶として晶出する状況下でフラックス法の
一種であるＴＳＳＧ（Top Seeded Solution Growth）
法、フラックスを用いた引き上げ法等によって育成され
ていた。しかしながら、この方法では、その結晶の成長
速度が極めて遅いため、量産性が低く、また、結晶中に
フラックス成分が混入してしまうため、光学特性を劣化
させるという問題があった。
【０００６】一方、特開平１−２４９６９８号公報で
は、異種のフラックスを含まないでバリウムあるいはホ
ウ素をホウ酸バリウム組成に対して過剰に加えたセルフ
フラックスでの引き上げ育成法が提案されている。この
方法では、異質不純物を含まない点では改良がはかられ
ているが、融液の組成と育成した結晶の組成が大きく異
なるために、育成が進むにつれて融液組成が変化してし
まい、大型均質な結晶を得ることが難しいという課題が
ある。
は、異種のフラックスを含まないでバリウムあるいはホ
ウ素をホウ酸バリウム組成に対して過剰に加えたセルフ
フラックスでの引き上げ育成法が提案されている。この
方法では、異質不純物を含まない点では改良がはかられ
ているが、融液の組成と育成した結晶の組成が大きく異
なるために、育成が進むにつれて融液組成が変化してし
まい、大型均質な結晶を得ることが難しいという課題が
ある。
【０００７】これに対し、昨今、フラックスを全く用い
ない、ホウ酸バリウム融液からでも引き上げ法によって
β−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶を育成できることの報告がなされ
た（特開平２−２７９５８３号公報）。この方法は、高
周波誘導加熱炉を用いて、ルツボ自体に誘導電流を発生
し、ルツボを直接加熱することによって、融液直上の雰
囲気温度条件の設定、具体的には、融液直上に大きな温
度勾配を実現するようにしてβ−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶を育
成する方法である。
ない、ホウ酸バリウム融液からでも引き上げ法によって
β−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶を育成できることの報告がなされ
た（特開平２−２７９５８３号公報）。この方法は、高
周波誘導加熱炉を用いて、ルツボ自体に誘導電流を発生
し、ルツボを直接加熱することによって、融液直上の雰
囲気温度条件の設定、具体的には、融液直上に大きな温
度勾配を実現するようにしてβ−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶を育
成する方法である。
【０００８】また、同様に高周波誘導加熱炉を用いる
が、フラックスを用いない、ホウ酸バリウム融液からの
引き上げによるものの、融液上での温度勾配をさほど急
峻とすることなく、すなわち、融液表面上１０ｍｍでの
融液表面との温度差が−１６５℃〜−２８０℃、つまり
融液表面から上方に向かう温度勾配が、１６５℃／ｃｍ
〜２８０℃／ｃｍ程度の、比較的ゆるやかな温度勾配に
してもβ−ＢａＢ2 Ｏ4結晶の引き上げ育成ができるの
みならず、むしろこのように比較的温度勾配を緩やかに
選定したことによって、融液上での温度勾配を急峻にす
る場合の、育成結晶に歪みが生じやすいことによる、ク
ラックや、脈理の発生を効果的に改善することのできる
方法の提案がなされた（特開平９−２３５１９８号公
報）。
が、フラックスを用いない、ホウ酸バリウム融液からの
引き上げによるものの、融液上での温度勾配をさほど急
峻とすることなく、すなわち、融液表面上１０ｍｍでの
融液表面との温度差が−１６５℃〜−２８０℃、つまり
融液表面から上方に向かう温度勾配が、１６５℃／ｃｍ
〜２８０℃／ｃｍ程度の、比較的ゆるやかな温度勾配に
してもβ−ＢａＢ2 Ｏ4結晶の引き上げ育成ができるの
みならず、むしろこのように比較的温度勾配を緩やかに
選定したことによって、融液上での温度勾配を急峻にす
る場合の、育成結晶に歪みが生じやすいことによる、ク
ラックや、脈理の発生を効果的に改善することのできる
方法の提案がなされた（特開平９−２３５１９８号公
報）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た、フラックスを用いることのない、いずれの結晶育成
方法においても、育成されたβ−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶、特
に、育成結晶の例えば大径化において、内部の光学的均
質性に、必ずしも満足できるものではない。
た、フラックスを用いることのない、いずれの結晶育成
方法においても、育成されたβ−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶、特
に、育成結晶の例えば大径化において、内部の光学的均
質性に、必ずしも満足できるものではない。
【００１０】本発明者等は、鋭意研究、考察を重ねた結
果、この均質性の問題が、ルツボ中の融液温度の分布に
依存することを究明した。すなわち、前述したように、
従来知られているフラックスを用いない育成方法におい
ては、融液を得るための、ルツボの加熱を、高周波誘導
加熱によって行うものである。これは、融液表面上で、
所要の温度勾配を得易いという考えのもとでなされたも
のである。
果、この均質性の問題が、ルツボ中の融液温度の分布に
依存することを究明した。すなわち、前述したように、
従来知られているフラックスを用いない育成方法におい
ては、融液を得るための、ルツボの加熱を、高周波誘導
加熱によって行うものである。これは、融液表面上で、
所要の温度勾配を得易いという考えのもとでなされたも
のである。
【００１１】本発明者等は、このように高周波誘導加熱
によって、ルツボに誘導電流を発生させて、いわばルツ
ボ自体を直接的に加熱する場合、誘導電流の発生むら
が、ルツボ自体の温度に大きく影響するものであり、こ
れがルツボの壁面に直接接触する融液部とこれから離間
した位置とで温度の不均一性をもたらすものであること
を究明した。
によって、ルツボに誘導電流を発生させて、いわばルツ
ボ自体を直接的に加熱する場合、誘導電流の発生むら
が、ルツボ自体の温度に大きく影響するものであり、こ
れがルツボの壁面に直接接触する融液部とこれから離間
した位置とで温度の不均一性をもたらすものであること
を究明した。
【００１２】本発明は、この究明にもとずいて、よりす
ぐれた結晶性と、結晶内部における均質性、したがっ
て、光学的特性の均一性にすぐれ、歩留りの向上をはか
ることができる単結晶育成方法と育成装置、特にβ−Ｂ
ａＢ2 Ｏ4 単結晶の育成方法と育成装置を提供し得るに
至った。
ぐれた結晶性と、結晶内部における均質性、したがっ
て、光学的特性の均一性にすぐれ、歩留りの向上をはか
ることができる単結晶育成方法と育成装置、特にβ−Ｂ
ａＢ2 Ｏ4 単結晶の育成方法と育成装置を提供し得るに
至った。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による育成方法
は、β型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）の単結晶
育成方法であって、ルツボを間接的に加熱し、ルツボ内
の、フラックスを用いないホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ
4 ）融液から、β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶によってβ−Ｂ
ａＢ2 Ｏ4 単結晶を育成する。
は、β型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）の単結晶
育成方法であって、ルツボを間接的に加熱し、ルツボ内
の、フラックスを用いないホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ
4 ）融液から、β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶によってβ−Ｂ
ａＢ2 Ｏ4 単結晶を育成する。
【００１４】また、本発明による育成装置は、加熱手段
を有する加熱炉と、加熱炉中に配置され、フラックスを
用いないホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）が収容される
ルツボと、β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶が取着された結晶引
き上げ機構と、加熱手段またはルツボの少なくともいず
れか一方を、これら相互の位置関係を相対的に移動調整
する移動手段とを有して成る。その加熱手段は、ルツボ
を間接的に加熱する加熱手段とする。そして、移動手段
によって、加熱手段およびルツボの相互の位置関係を調
整することによって、ルツボ内のホウ酸バリウム（Ｂａ
Ｂ2 Ｏ4 ）融液の表面から、その上方への温度勾配を所
要の温度勾配に選定し、ルツボ内の、フラックスを用い
ないホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融液から、結晶引
き上げ機構によって、β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶からβ−
ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶を引き上げ育成する構成とする。
を有する加熱炉と、加熱炉中に配置され、フラックスを
用いないホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）が収容される
ルツボと、β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶が取着された結晶引
き上げ機構と、加熱手段またはルツボの少なくともいず
れか一方を、これら相互の位置関係を相対的に移動調整
する移動手段とを有して成る。その加熱手段は、ルツボ
を間接的に加熱する加熱手段とする。そして、移動手段
によって、加熱手段およびルツボの相互の位置関係を調
整することによって、ルツボ内のホウ酸バリウム（Ｂａ
Ｂ2 Ｏ4 ）融液の表面から、その上方への温度勾配を所
要の温度勾配に選定し、ルツボ内の、フラックスを用い
ないホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融液から、結晶引
き上げ機構によって、β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶からβ−
ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶を引き上げ育成する構成とする。
【００１５】ここで、間接的加熱とは、従来におけるよ
うな、ルツボ自体に高周波誘導電流を発生させて、直接
的加熱を行うものではなく、ルツボ以外を加熱してこの
加熱部からの熱を、輻射熱により、あるいは熱媒の対流
により、または熱伝導によって伝達させて加熱すると
か、熱線照射によって加熱する方法によるものである。
うな、ルツボ自体に高周波誘導電流を発生させて、直接
的加熱を行うものではなく、ルツボ以外を加熱してこの
加熱部からの熱を、輻射熱により、あるいは熱媒の対流
により、または熱伝導によって伝達させて加熱すると
か、熱線照射によって加熱する方法によるものである。
【００１６】上述したように、本発明方法および本発明
装置によるときは、引き上げられた結晶内部の、不均一
部分の発生が効果的に改善された。これは、本発明にお
いては、ルツボの加熱を、間接的加熱によって行うよう
にしたことによって、ルツボに、加熱むらが生じにくく
なり、これによって、このルツボ内に収容された結晶育
成材料の融液に温度むらが発生しにくくなることによる
と考えられる。
装置によるときは、引き上げられた結晶内部の、不均一
部分の発生が効果的に改善された。これは、本発明にお
いては、ルツボの加熱を、間接的加熱によって行うよう
にしたことによって、ルツボに、加熱むらが生じにくく
なり、これによって、このルツボ内に収容された結晶育
成材料の融液に温度むらが発生しにくくなることによる
と考えられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明による育成方法は、β型ホ
ウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）の単結晶育成方法で
あって、前述したように、ルツボを間接的に加熱し、ル
ツボ内の、フラックスを用いないホウ酸バリウム（Ｂａ
Ｂ2 Ｏ4 ）融液から、β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶によって
β−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶を育成する。
ウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）の単結晶育成方法で
あって、前述したように、ルツボを間接的に加熱し、ル
ツボ内の、フラックスを用いないホウ酸バリウム（Ｂａ
Ｂ2 Ｏ4 ）融液から、β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶によって
β−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶を育成する。
【００１８】このβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶の育成におけ
るルツボ内のホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融液の上
方の温度は、融液表面から、その上方１０ｍｍの範囲の
温度勾配を、１６５℃／ｃｍ〜６００℃／ｃｍ、すなわ
ち、融液表面と、その１０ｍｍ（１ｃｍ）上方の温度差
が、融液表面に比して１６５℃〜６００℃低い温度に設
定する。このように、温度条件を、１６５℃／ｃｍ以上
の温度勾配とするのは、１６５℃／ｃｍより温度勾配が
ゆるやかである場合は、種結晶がα−ＢａＢ2Ｏ4 にな
り、β−ＢａＢ2 Ｏ4 の結晶育成ができなくなり、６０
０℃／ｃｍを超える急峻な温度勾配とすると、育成され
た結晶にクラックが発生することに因る。また、この温
度勾配は、より確実にクラックの発生を回避する上で、
１６５℃／ｃｍ〜４１０℃／ｃｍとすることが好まし
く、更に好ましくは、先に掲げた文献：特開平９−２３
５１９８号公報に開示された１６５℃／ｃｍ〜２８０℃
／ｃｍとなるようにすることにより、より確実に歪みの
発生を回避できる。
るルツボ内のホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融液の上
方の温度は、融液表面から、その上方１０ｍｍの範囲の
温度勾配を、１６５℃／ｃｍ〜６００℃／ｃｍ、すなわ
ち、融液表面と、その１０ｍｍ（１ｃｍ）上方の温度差
が、融液表面に比して１６５℃〜６００℃低い温度に設
定する。このように、温度条件を、１６５℃／ｃｍ以上
の温度勾配とするのは、１６５℃／ｃｍより温度勾配が
ゆるやかである場合は、種結晶がα−ＢａＢ2Ｏ4 にな
り、β−ＢａＢ2 Ｏ4 の結晶育成ができなくなり、６０
０℃／ｃｍを超える急峻な温度勾配とすると、育成され
た結晶にクラックが発生することに因る。また、この温
度勾配は、より確実にクラックの発生を回避する上で、
１６５℃／ｃｍ〜４１０℃／ｃｍとすることが好まし
く、更に好ましくは、先に掲げた文献：特開平９−２３
５１９８号公報に開示された１６５℃／ｃｍ〜２８０℃
／ｃｍとなるようにすることにより、より確実に歪みの
発生を回避できる。
【００１９】また、上述の本発明を実施できる本発明に
よる結晶育成装置は、加熱手段を有する加熱炉と、加熱
炉中に配置され、フラックスを用いないホウ酸バリウム
（ＢａＢ2 Ｏ4 ）が収容されるルツボと、β−ＢａＢ2
Ｏ4 種結晶が取着された結晶引き上げ機構と、加熱手段
またはルツボの少なくともいずれか一方を、これら相互
の位置関係を相対的に移動調整する移動手段とを有して
成る。その加熱手段は、ルツボを間接的に加熱する加熱
手段とする。そして、移動手段によって、加熱手段およ
びルツボの相互の位置関係を調整することによって、ル
ツボ内のホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融液の表面か
ら、その上方への温度勾配を上述した所要の温度勾配に
選定し、ルツボ内の、フラックスを用いないホウ酸バリ
ウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融液から、結晶引き上げ機構によ
って、β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶からβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単
結晶を引き上げ育成する構成とする。
よる結晶育成装置は、加熱手段を有する加熱炉と、加熱
炉中に配置され、フラックスを用いないホウ酸バリウム
（ＢａＢ2 Ｏ4 ）が収容されるルツボと、β−ＢａＢ2
Ｏ4 種結晶が取着された結晶引き上げ機構と、加熱手段
またはルツボの少なくともいずれか一方を、これら相互
の位置関係を相対的に移動調整する移動手段とを有して
成る。その加熱手段は、ルツボを間接的に加熱する加熱
手段とする。そして、移動手段によって、加熱手段およ
びルツボの相互の位置関係を調整することによって、ル
ツボ内のホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融液の表面か
ら、その上方への温度勾配を上述した所要の温度勾配に
選定し、ルツボ内の、フラックスを用いないホウ酸バリ
ウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融液から、結晶引き上げ機構によ
って、β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶からβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単
結晶を引き上げ育成する構成とする。
【００２０】加熱炉は、加熱手段が、通電加熱によるい
わゆる加熱ヒータ、いわゆる抵抗加熱炉構成とすること
ができる。この場合、加熱ヒータから輻射熱によって、
ルツボを加熱するとか、加熱ヒータによって熱媒例えば
ルツボの外囲気体を加熱するとか、熱媒体の循環もしく
は対流によって、あるいは熱伝導によってルツボを間接
的に加熱する。また、抵抗加熱に限られるものではな
く、赤外線ランプ等による加熱によることもできる。
わゆる加熱ヒータ、いわゆる抵抗加熱炉構成とすること
ができる。この場合、加熱ヒータから輻射熱によって、
ルツボを加熱するとか、加熱ヒータによって熱媒例えば
ルツボの外囲気体を加熱するとか、熱媒体の循環もしく
は対流によって、あるいは熱伝導によってルツボを間接
的に加熱する。また、抵抗加熱に限られるものではな
く、赤外線ランプ等による加熱によることもできる。
【００２１】また、これら加熱手段と、ルツボとの関係
は、加熱手段による加熱温度のピーク位置が、ルツボ内
のＢａＢ2 Ｏ4 融液の表面より下方に位置するようにし
て、融液表面よりこの上方における温度（温度勾配）
が、上述した温度勾配となるようにする。このために、
加熱手段として、主としてルツボの底部近傍を間接的に
加熱する加熱部を設けた構造とすることができる。
は、加熱手段による加熱温度のピーク位置が、ルツボ内
のＢａＢ2 Ｏ4 融液の表面より下方に位置するようにし
て、融液表面よりこの上方における温度（温度勾配）
が、上述した温度勾配となるようにする。このために、
加熱手段として、主としてルツボの底部近傍を間接的に
加熱する加熱部を設けた構造とすることができる。
【００２２】次に、本発明装置の一例を説明するが、本
発明は、この例に限られるものではない。図１は、本発
明による育成装置の一例の概略断面図を示す。
発明は、この例に限られるものではない。図１は、本発
明による育成装置の一例の概略断面図を示す。
【００２３】この育成装置においては、その加熱炉１
が、いわゆる抵抗加熱炉とした場合である。すなわち、
その加熱手段が、通電加熱ヒータによる構成とした場合
である。
が、いわゆる抵抗加熱炉とした場合である。すなわち、
その加熱手段が、通電加熱ヒータによる構成とした場合
である。
【００２４】加熱炉１は、例えば下部炉２と上部炉３と
を有して成る。下部炉２は、上方に開口する凹部４が形
成された、例えば耐火レンガによって構成される。
を有して成る。下部炉２は、上方に開口する凹部４が形
成された、例えば耐火レンガによって構成される。
【００２５】下部炉２には、加熱手段５が設けられる。
また、下部炉２の、凹部４に、その開口側に、ルツボ６
が配置され、これが加熱手段５によって間接的に加熱さ
れて、ルツボ６内に配置されたＢａＢ2 Ｏ4 原料が加熱
され、ＢａＢ2 Ｏ4 融液８となる。上部炉３は、下部炉
２の、凹部４の開口すなわちルツボ６上に、この開口部
を囲んで上方に延びる、耐熱材の例えばアルミナＡｌ2
Ｏ3 よりなる筒状体が配置されてなる。この上部炉３の
上端には、同様に例えばＡｌ2 Ｏ3 よりなり、中心部に
開口７ｗが形成された蓋体７が配置される。
また、下部炉２の、凹部４に、その開口側に、ルツボ６
が配置され、これが加熱手段５によって間接的に加熱さ
れて、ルツボ６内に配置されたＢａＢ2 Ｏ4 原料が加熱
され、ＢａＢ2 Ｏ4 融液８となる。上部炉３は、下部炉
２の、凹部４の開口すなわちルツボ６上に、この開口部
を囲んで上方に延びる、耐熱材の例えばアルミナＡｌ2
Ｏ3 よりなる筒状体が配置されてなる。この上部炉３の
上端には、同様に例えばＡｌ2 Ｏ3 よりなり、中心部に
開口７ｗが形成された蓋体７が配置される。
【００２６】一方、β−ＢａＢ2 Ｏ4 による種結晶９が
配置された結晶引き上げ装置１０が設けられる。この結
晶引き上げ装置１０は、下端に種結晶９が取着された例
えばサファイヤよりなる棒状体の結晶引き上げ棒を有
し、回転引き上げ機構（図示せず）によって、回転さ
れ、かつ引き上げがなされる。
配置された結晶引き上げ装置１０が設けられる。この結
晶引き上げ装置１０は、下端に種結晶９が取着された例
えばサファイヤよりなる棒状体の結晶引き上げ棒を有
し、回転引き上げ機構（図示せず）によって、回転さ
れ、かつ引き上げがなされる。
【００２７】加熱手段５は、例えば、複数例えば４本の
通電加熱ヒータ１１が、ルツボ６の配置部の垂直軸心を
中心として等角間隔に、この例では互いに９０°の角間
隔を保持して配置される。
通電加熱ヒータ１１が、ルツボ６の配置部の垂直軸心を
中心として等角間隔に、この例では互いに９０°の角間
隔を保持して配置される。
【００２８】これらヒータ１１は、図２に、その一例の
斜視図を示すように、例えばＵ字状ヒータよりなり、こ
れらヒータ１１のＵ字状部が、加熱炉１の、ルツボ６の
中心軸に沿い、かつルツボ６から所要の距離を隔てて、
配置される。これらヒータ１１は、その両端の端子部１
１ｔが下部炉２外に導出するようになされ、これら複数
のヒータ１１が直列接続されるように、各端子部１１ｔ
間が接続されて電源に接続されるようになされる。これ
らヒータ１１は、高温耐熱性を有する２珪化モリブデン
系の例えばカンタルスーパー（カンタル（株）製）、あ
るいは炭化珪素系の例えばエレマ特殊ヒータ（東海高熱
工業（株）製）等によって構成される。
斜視図を示すように、例えばＵ字状ヒータよりなり、こ
れらヒータ１１のＵ字状部が、加熱炉１の、ルツボ６の
中心軸に沿い、かつルツボ６から所要の距離を隔てて、
配置される。これらヒータ１１は、その両端の端子部１
１ｔが下部炉２外に導出するようになされ、これら複数
のヒータ１１が直列接続されるように、各端子部１１ｔ
間が接続されて電源に接続されるようになされる。これ
らヒータ１１は、高温耐熱性を有する２珪化モリブデン
系の例えばカンタルスーパー（カンタル（株）製）、あ
るいは炭化珪素系の例えばエレマ特殊ヒータ（東海高熱
工業（株）製）等によって構成される。
【００２９】加熱手段５と、ルツボ６との少なくともい
ずれかに相互の位置関係を変更調整する移動手段を設け
る。例えばルツボ６を、その軸心方向に移動可能とする
移動手段１２を設ける。この移動手段１２は、例えば図
１で示されるように、ルツボ６を受ける例えば耐熱レン
ガよりなる受台１３を介して、あるいは介することな
く、ルツボ６の軸心に沿って下方に延び、下端が下部炉
２外に導出され、上下に移動可能にされた例えば棒状支
持体１４が設けられて成る。この支持体１４の下部外周
には、例えばねじ溝が設けられるとか、あるいはねじ溝
を有する部材が取着され、一方、例えばこのねじ溝に螺
合するねじ溝が内周に形成された回転体１５が、軸方向
に関しては固定されて配置される。回転体１５は、回転
伝達機構１６を介して、駆動モータ１７によって回転す
るようになされて、この回転によって、支持体１４が、
矢印ａに示すように、上下に移動するようになされて、
これによって、ルツボ６が上下に移動するようになされ
る。
ずれかに相互の位置関係を変更調整する移動手段を設け
る。例えばルツボ６を、その軸心方向に移動可能とする
移動手段１２を設ける。この移動手段１２は、例えば図
１で示されるように、ルツボ６を受ける例えば耐熱レン
ガよりなる受台１３を介して、あるいは介することな
く、ルツボ６の軸心に沿って下方に延び、下端が下部炉
２外に導出され、上下に移動可能にされた例えば棒状支
持体１４が設けられて成る。この支持体１４の下部外周
には、例えばねじ溝が設けられるとか、あるいはねじ溝
を有する部材が取着され、一方、例えばこのねじ溝に螺
合するねじ溝が内周に形成された回転体１５が、軸方向
に関しては固定されて配置される。回転体１５は、回転
伝達機構１６を介して、駆動モータ１７によって回転す
るようになされて、この回転によって、支持体１４が、
矢印ａに示すように、上下に移動するようになされて、
これによって、ルツボ６が上下に移動するようになされ
る。
【００３０】加熱手段５は、例えば矢印ｂおよびｃに示
すように、ルツボ６の軸心に沿う方向および直交する方
向に関して移動調整することができるようになされる。
この移動手段１８は、下部炉２の、各ヒータ１１の両端
部の導出部に、それぞれこれらヒータ１１の端部を充分
貫通できる程度の幅を有し、ルツボ６の軸心方向に長軸
方向を有する長孔１９が穿設され、この長孔１９内にお
いて、各ヒータ１１の端部を、矢印ｂおよびｃの方向に
移動調整した状態で、長孔１９内に、耐熱体２０を挿入
して、各ヒータ１１の位置の設定と、長孔１９の閉塞を
行う。
すように、ルツボ６の軸心に沿う方向および直交する方
向に関して移動調整することができるようになされる。
この移動手段１８は、下部炉２の、各ヒータ１１の両端
部の導出部に、それぞれこれらヒータ１１の端部を充分
貫通できる程度の幅を有し、ルツボ６の軸心方向に長軸
方向を有する長孔１９が穿設され、この長孔１９内にお
いて、各ヒータ１１の端部を、矢印ｂおよびｃの方向に
移動調整した状態で、長孔１９内に、耐熱体２０を挿入
して、各ヒータ１１の位置の設定と、長孔１９の閉塞を
行う。
【００３１】この装置によって、目的とするβ−ＢａＢ
2 Ｏ4 の単結晶を引き上げ育成するには、まず、上述し
た移動手段１２および１８によって、ルツボ６と、加熱
手段５との位置関係を選定、更に、上部炉３の内径、高
さ、蓋体７の開口７ｗの内径等の選定によって、融液８
の表面からその上方に向かう、縦方向の温度勾配が、上
述した所要の温度勾配となるようにする。このとき、Ｂ
ａＢ2 Ｏ4 融液８は、その表面温度が１０５０℃程度と
される。
2 Ｏ4 の単結晶を引き上げ育成するには、まず、上述し
た移動手段１２および１８によって、ルツボ６と、加熱
手段５との位置関係を選定、更に、上部炉３の内径、高
さ、蓋体７の開口７ｗの内径等の選定によって、融液８
の表面からその上方に向かう、縦方向の温度勾配が、上
述した所要の温度勾配となるようにする。このとき、Ｂ
ａＢ2 Ｏ4 融液８は、その表面温度が１０５０℃程度と
される。
【００３２】そして、結晶引き上げ装置１０によって、
その種結晶９を降下させてＢａＢ2Ｏ4 融液表面に接触
ないしは浸漬し、これを回転させながら引き上げて、種
結晶９からβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶２１を育成させてい
く。
その種結晶９を降下させてＢａＢ2Ｏ4 融液表面に接触
ないしは浸漬し、これを回転させながら引き上げて、種
結晶９からβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶２１を育成させてい
く。
【００３３】次に、本発明によるβ−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶
の育成方法の一実施例を説明するが、本発明方法は、こ
の実施例に限られるものではないことはいうまでもな
い。
の育成方法の一実施例を説明するが、本発明方法は、こ
の実施例に限られるものではないことはいうまでもな
い。
【００３４】〔実施例１〕この実施例においては、図１
および図２で説明した抵抗加熱炉、すなわち輻射線加熱
炉による本発明育成装置を用いてβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単結
晶の育成を行った場合である。この場合、出発原料とし
て、純度９９．９９％のＢａＣＯ3 と、同様に純度９
９．９９％のＢ2 Ｏ3 とをモル比で、１：１で混合し、
仮焼きした後、直径８０ｍｍ、深さ、４０ｍｍの白金ル
ツボ６内に、約７００ｇ充填した。このときの仮焼物
は、Ｘ線粉末回折法で調べたところ、β−ＢａＢ2 Ｏ4
構造以外にα−ＢａＢ2 Ｏ4 構造や、非晶質物が混在し
ていたが、この場合、熔融状態でＢａＢ2 Ｏ4 組成とな
っていれば良いものである。そして、加熱手段５からの
熱輻射線照射によってルツボ６を加熱し、このルツボ６
内の原料を熔融するとともに、この融液８の表面から縦
方向に上方１０ｍｍの範囲で２５０℃／ｃｍの温度勾配
を形成する。この状態で、各辺が２ｍｍのβ−ＢａＢ2
Ｏ4 のｃ軸の種結晶９を、回転速度が５〔ｒｐｍ〕、引
き上げ速度が２ｍｍ／１時間の条件で１０時間の育成を
行った。このとき、直径約５０ｍｍ、直胴部分の長さが
約１５ｍｍの結晶が育成できた。この育成結晶は、クラ
ックの発生が全くなく、また粉末Ｘ線回折法によりβ−
ＢａＢ2 Ｏ4 結晶であることが確認された。
および図２で説明した抵抗加熱炉、すなわち輻射線加熱
炉による本発明育成装置を用いてβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単結
晶の育成を行った場合である。この場合、出発原料とし
て、純度９９．９９％のＢａＣＯ3 と、同様に純度９
９．９９％のＢ2 Ｏ3 とをモル比で、１：１で混合し、
仮焼きした後、直径８０ｍｍ、深さ、４０ｍｍの白金ル
ツボ６内に、約７００ｇ充填した。このときの仮焼物
は、Ｘ線粉末回折法で調べたところ、β−ＢａＢ2 Ｏ4
構造以外にα−ＢａＢ2 Ｏ4 構造や、非晶質物が混在し
ていたが、この場合、熔融状態でＢａＢ2 Ｏ4 組成とな
っていれば良いものである。そして、加熱手段５からの
熱輻射線照射によってルツボ６を加熱し、このルツボ６
内の原料を熔融するとともに、この融液８の表面から縦
方向に上方１０ｍｍの範囲で２５０℃／ｃｍの温度勾配
を形成する。この状態で、各辺が２ｍｍのβ−ＢａＢ2
Ｏ4 のｃ軸の種結晶９を、回転速度が５〔ｒｐｍ〕、引
き上げ速度が２ｍｍ／１時間の条件で１０時間の育成を
行った。このとき、直径約５０ｍｍ、直胴部分の長さが
約１５ｍｍの結晶が育成できた。この育成結晶は、クラ
ックの発生が全くなく、また粉末Ｘ線回折法によりβ−
ＢａＢ2 Ｏ4 結晶であることが確認された。
【００３５】〔比較例１〕この例においては、上述の実
施例１おける間接的加熱に代えて高周波誘導加熱炉、す
なわち白金ルツボを高周波誘導加熱によって直接的に加
熱するようにした加熱炉による従来の育成装置を用い、
実施例１と同様の原料を用い、同様の融液表面上の温度
勾配を実現させて、直径約５０ｍｍのβ−ＢａＢ2 Ｏ4
結晶を育成した。
施例１おける間接的加熱に代えて高周波誘導加熱炉、す
なわち白金ルツボを高周波誘導加熱によって直接的に加
熱するようにした加熱炉による従来の育成装置を用い、
実施例１と同様の原料を用い、同様の融液表面上の温度
勾配を実現させて、直径約５０ｍｍのβ−ＢａＢ2 Ｏ4
結晶を育成した。
【００３６】この比較例１で育成された結晶について
も、粉末Ｘ線回折法によりβ−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶である
ことが確認された。しかしながら、実施例１と比較例１
によって作製したβ−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶を、それぞれＹ
ＡＧレーザーの第４次高調波発生の位相整合面で、各辺
が１４ｍｍ×２０ｍｍ、厚さが８ｍｍに切り出し、その
両面を鏡面研磨加工した後、結晶内部の屈折率変動を光
学干渉計で評価した。測定にはレーザー干渉計（ZYGO社
製、Model No.SI-10）を使用し、光源のＨｅ−Ｎｅレー
ザーは偏光子を用いて直線偏光とした。各結晶の中央
部、直径１２ｍｍ、厚さ７．５ｍｍの円柱内部の屈折率
変動を異常光線方向で測定した干渉縞パターンを、図３
および図１３に示す。図３は、実施例１による育成結晶
に関する干渉縞パターンであり、図１３は、比較例１に
よる育成結晶に関する干渉縞パターンを示すものであ
る。すなわち、本発明方法による場合は、干渉縞が直線
的で、かつ間隔が均一であって、育成結晶が均質である
ことがわかる。これに比し、高周波誘導加熱によってル
ツボ自体を加熱する方法によるときは、干渉縞が著しく
彎曲し、また、その間隔が不均一である。つまり、従来
方法に比し、本発明方法においては、格段に均質の結
晶、したがって、光学的特性が均一な結晶が育成される
ことがわかる。次に、実施例１および比較例１で得た結
晶によってＹＡＧレーザーの第４次高調波（波長２６６
ｎｍ）出力を測定した。図４は、この光学測定系の構成
図を示す。この場合、高出力いわゆるＱスイッチＮｄ：
ＹＡＧレーザー装置４１からの波長１０６４ｎｍ、パル
ス幅３０ｎｓ、繰り返し周波数７ｋＨｚのレーザー光
を、第２次高調波発生用の光学的特性が確認されている
ＬＢＯ（ＬｉＢ3 Ｏ5 ）による波長変換素子４２に入射
させて、平均パワー２．５Ｗ、波長５３２ｎｍのレーザ
ー光を取出し、これをレンズＬによって絞って短径７０
μｍ、長径１８０μｍの楕円ビームとして実施例１およ
び比較例１の結晶による第４次高調波発生用に加工した
被験体４３に入射した後、プリズム４４で、波長１０６
４ｎｍのレーザー光４５と、５３２ｎｍのレーザー光４
６と、２６６ｎｍのレーザー光４７とに分離して、２６
６ｎｍのレーザー光をパワーメーター４８で測定した。
このときの、実施例１および比較例１のいずれの結晶も
その出力は、５５０ｍＷとなった。つまり、波長変換特
性に関して、本発明方法による結晶が、遜色がないこと
が分かった。
も、粉末Ｘ線回折法によりβ−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶である
ことが確認された。しかしながら、実施例１と比較例１
によって作製したβ−ＢａＢ2 Ｏ4 結晶を、それぞれＹ
ＡＧレーザーの第４次高調波発生の位相整合面で、各辺
が１４ｍｍ×２０ｍｍ、厚さが８ｍｍに切り出し、その
両面を鏡面研磨加工した後、結晶内部の屈折率変動を光
学干渉計で評価した。測定にはレーザー干渉計（ZYGO社
製、Model No.SI-10）を使用し、光源のＨｅ−Ｎｅレー
ザーは偏光子を用いて直線偏光とした。各結晶の中央
部、直径１２ｍｍ、厚さ７．５ｍｍの円柱内部の屈折率
変動を異常光線方向で測定した干渉縞パターンを、図３
および図１３に示す。図３は、実施例１による育成結晶
に関する干渉縞パターンであり、図１３は、比較例１に
よる育成結晶に関する干渉縞パターンを示すものであ
る。すなわち、本発明方法による場合は、干渉縞が直線
的で、かつ間隔が均一であって、育成結晶が均質である
ことがわかる。これに比し、高周波誘導加熱によってル
ツボ自体を加熱する方法によるときは、干渉縞が著しく
彎曲し、また、その間隔が不均一である。つまり、従来
方法に比し、本発明方法においては、格段に均質の結
晶、したがって、光学的特性が均一な結晶が育成される
ことがわかる。次に、実施例１および比較例１で得た結
晶によってＹＡＧレーザーの第４次高調波（波長２６６
ｎｍ）出力を測定した。図４は、この光学測定系の構成
図を示す。この場合、高出力いわゆるＱスイッチＮｄ：
ＹＡＧレーザー装置４１からの波長１０６４ｎｍ、パル
ス幅３０ｎｓ、繰り返し周波数７ｋＨｚのレーザー光
を、第２次高調波発生用の光学的特性が確認されている
ＬＢＯ（ＬｉＢ3 Ｏ5 ）による波長変換素子４２に入射
させて、平均パワー２．５Ｗ、波長５３２ｎｍのレーザ
ー光を取出し、これをレンズＬによって絞って短径７０
μｍ、長径１８０μｍの楕円ビームとして実施例１およ
び比較例１の結晶による第４次高調波発生用に加工した
被験体４３に入射した後、プリズム４４で、波長１０６
４ｎｍのレーザー光４５と、５３２ｎｍのレーザー光４
６と、２６６ｎｍのレーザー光４７とに分離して、２６
６ｎｍのレーザー光をパワーメーター４８で測定した。
このときの、実施例１および比較例１のいずれの結晶も
その出力は、５５０ｍＷとなった。つまり、波長変換特
性に関して、本発明方法による結晶が、遜色がないこと
が分かった。
【００３７】〔実施例２〕実施例１と同様の条件で、融
液表面から縦方向上方１０ｍｍの温度勾配のみを３５０
℃／ｃｍに変更して直径５０ｍｍの結晶を育成した。こ
のようにして育成された結晶は、クラックの発生がな
く、また前述した粉末Ｘ線回折法によりβ−ＢａＢ2 Ｏ
4 であることが確認された。また、この実施例によって
得た結晶に関しても、実施例１と同様の方法で光学干渉
計で評価したところ、図５に示す干渉縞パターンが得ら
れ、この実施例２によって育成された結晶も均質である
ことが分かった。また、この結晶に関しても実施例１と
同様の方法でＹＡＧレーザーの第４次高調波（波長２６
６ｎｍ）出力を測定したところ、実施例１と同等の出力
が得られた。
液表面から縦方向上方１０ｍｍの温度勾配のみを３５０
℃／ｃｍに変更して直径５０ｍｍの結晶を育成した。こ
のようにして育成された結晶は、クラックの発生がな
く、また前述した粉末Ｘ線回折法によりβ−ＢａＢ2 Ｏ
4 であることが確認された。また、この実施例によって
得た結晶に関しても、実施例１と同様の方法で光学干渉
計で評価したところ、図５に示す干渉縞パターンが得ら
れ、この実施例２によって育成された結晶も均質である
ことが分かった。また、この結晶に関しても実施例１と
同様の方法でＹＡＧレーザーの第４次高調波（波長２６
６ｎｍ）出力を測定したところ、実施例１と同等の出力
が得られた。
【００３８】〔実施例３〕この実施例においても、実施
例１と同様の条件で、融液表面から縦方向上方１０ｍｍ
の温度勾配のみを４１０℃／ｃｍに変更して直径５０ｍ
ｍの結晶を育成した。このようにして育成された結晶
は、クラックの発生がなく、また前述した粉末Ｘ線回折
法によりβ−ＢａＢ2 Ｏ4 であることが確認された。ま
た、この実施例によって得た結晶に関しても、実施例１
と同様の方法で光学干渉計で評価したところ、図６に示
す干渉縞パターンが得られ、この実施例３によって育成
された結晶も均質であることが分かった。また、この結
晶に関しても実施例１と同様の方法でＹＡＧレーザーの
第４次高調波（波長２６６ｎｍ）出力を測定したとこ
ろ、実施例１と同等の出力が得られた。
例１と同様の条件で、融液表面から縦方向上方１０ｍｍ
の温度勾配のみを４１０℃／ｃｍに変更して直径５０ｍ
ｍの結晶を育成した。このようにして育成された結晶
は、クラックの発生がなく、また前述した粉末Ｘ線回折
法によりβ−ＢａＢ2 Ｏ4 であることが確認された。ま
た、この実施例によって得た結晶に関しても、実施例１
と同様の方法で光学干渉計で評価したところ、図６に示
す干渉縞パターンが得られ、この実施例３によって育成
された結晶も均質であることが分かった。また、この結
晶に関しても実施例１と同様の方法でＹＡＧレーザーの
第４次高調波（波長２６６ｎｍ）出力を測定したとこ
ろ、実施例１と同等の出力が得られた。
【００３９】本発明装置および本発明方法は、上述した
例に限られるものではないことはいうまでもないところ
であり、例えば本発明装置における輻射線加熱炉１の構
成において、その加熱手段５に関しても種々の構成をと
ることができる。例えば、ルツボ６上において、所要の
温度勾配を得るために、その加熱手段５を、例えば図７
に、加熱炉１の要部の概略断面図を示し、図８に図７の
横断面図を示すように、加熱手段５を構成する加熱ヒー
タ１１が、ルツボ６の底面に対向して配置された構造と
することができる。図７および図８において、図１と対
応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この例においては、そのヒータ１１を、図８に示すよう
に、ジグザクに屈曲させて、ルツボの主として底面を均
等に輻射加熱することができるようにした場合である。
この場合、ルツボ６を上下移動する支持体１４に、この
ヒータ１１を挿通するスリット１４Ｓを設けることがで
きる。
例に限られるものではないことはいうまでもないところ
であり、例えば本発明装置における輻射線加熱炉１の構
成において、その加熱手段５に関しても種々の構成をと
ることができる。例えば、ルツボ６上において、所要の
温度勾配を得るために、その加熱手段５を、例えば図７
に、加熱炉１の要部の概略断面図を示し、図８に図７の
横断面図を示すように、加熱手段５を構成する加熱ヒー
タ１１が、ルツボ６の底面に対向して配置された構造と
することができる。図７および図８において、図１と対
応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この例においては、そのヒータ１１を、図８に示すよう
に、ジグザクに屈曲させて、ルツボの主として底面を均
等に輻射加熱することができるようにした場合である。
この場合、ルツボ６を上下移動する支持体１４に、この
ヒータ１１を挿通するスリット１４Ｓを設けることがで
きる。
【００４０】この場合においても、ヒータ１１は、図７
および図８に示すように、ルツボ６の軸心に沿う方向ｂ
およびこれと直交する方向ｃに移動可能にする移動手段
１８を構成することができる。この移動手段１８の構成
は、図１で説明したと同様に下部炉２の炉壁に長孔１９
を形成して、ヒータ１１の端部を導出し、ヒータの位置
を選定した状態で、長孔１９内にヒータ１１の貫通部を
挟み込んで、耐熱体２０を充填する構成とすることがで
きる。また、ルツボ６の移動手段１２は図示しないが、
図１と同様の構成とすることができるが、この例では、
ルツボ６の受台１３が省略された例である。
および図８に示すように、ルツボ６の軸心に沿う方向ｂ
およびこれと直交する方向ｃに移動可能にする移動手段
１８を構成することができる。この移動手段１８の構成
は、図１で説明したと同様に下部炉２の炉壁に長孔１９
を形成して、ヒータ１１の端部を導出し、ヒータの位置
を選定した状態で、長孔１９内にヒータ１１の貫通部を
挟み込んで、耐熱体２０を充填する構成とすることがで
きる。また、ルツボ６の移動手段１２は図示しないが、
図１と同様の構成とすることができるが、この例では、
ルツボ６の受台１３が省略された例である。
【００４１】また、図９に加熱炉１の要部の概略断面図
を示すように、加熱手段５を、図１０ＡおよびＢに、そ
の平面図および側面図を示すように、ＳｉＣによる帯状
ヒータ１１を、ルツボ６の配置部の周囲を巻回するよう
に配置する構成とすることもできる。そして、この場合
においても、ルツボ６の軸心方向にヒータ１１を移動で
きる移動手段１８は、図１および図７、図８で説明した
と同様の構成とすることができ、またルツボ６の移動手
段１２は図示しないが、図１等と同様の構成とすること
ができる。
を示すように、加熱手段５を、図１０ＡおよびＢに、そ
の平面図および側面図を示すように、ＳｉＣによる帯状
ヒータ１１を、ルツボ６の配置部の周囲を巻回するよう
に配置する構成とすることもできる。そして、この場合
においても、ルツボ６の軸心方向にヒータ１１を移動で
きる移動手段１８は、図１および図７、図８で説明した
と同様の構成とすることができ、またルツボ６の移動手
段１２は図示しないが、図１等と同様の構成とすること
ができる。
【００４２】また、このヒータ１１を、図１１Ａおよび
Ｂに、その平面図および側面図を示すようにリング状に
形成し、その相対向部から端子部１１ｔの導出を行うよ
うにすることもできる。
Ｂに、その平面図および側面図を示すようにリング状に
形成し、その相対向部から端子部１１ｔの導出を行うよ
うにすることもできる。
【００４３】尚、図９〜図１１においても、図１、図
７、図８と対応する部分に同一符号を付して重複説明を
省略する。
７、図８と対応する部分に同一符号を付して重複説明を
省略する。
【００４４】更に、例えば図１２に、加熱炉の要部の概
略断面図を示すように、加熱手段として、図７および図
８で示した構成と、図９〜図１１で説明した構成、すな
わちルツボ６の底面と外周部の双方にヒータ１１を配置
した構成とすることもできる。
略断面図を示すように、加熱手段として、図７および図
８で示した構成と、図９〜図１１で説明した構成、すな
わちルツボ６の底面と外周部の双方にヒータ１１を配置
した構成とすることもできる。
【００４５】また、ヒータ１１は、例えばルツボ６の周
囲に通電加熱ヒータ線状を、コイル状に巻回配置した構
成とし、その加熱ピークが、ルツボ６の融液表面より充
分下方に位置するように配置調整することができるよう
にするなど種々の構成を採ることができる。
囲に通電加熱ヒータ線状を、コイル状に巻回配置した構
成とし、その加熱ピークが、ルツボ６の融液表面より充
分下方に位置するように配置調整することができるよう
にするなど種々の構成を採ることができる。
【００４６】上述したように、本発明方法および本発明
装置を用いて育成した結晶は、確実にβ−ＢａＢ2 Ｏ4
単結晶として育成され、また均質に、したがって、光学
特性が均一なβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶が得られる。これ
は、本発明においては、ルツボの加熱を、熱輻射線の照
射等の間接的加熱によって行うようにして、従来におけ
るように、ルツボ自体を高周波誘導電流による通電によ
って直接的に加熱することを回避したことによって、ル
ツボに、加熱むらが生じにくくなり、これによって、こ
のルツボ内に収容された結晶育成材料の融液に温度むら
が発生しにくくなることによると考えられる。
装置を用いて育成した結晶は、確実にβ−ＢａＢ2 Ｏ4
単結晶として育成され、また均質に、したがって、光学
特性が均一なβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶が得られる。これ
は、本発明においては、ルツボの加熱を、熱輻射線の照
射等の間接的加熱によって行うようにして、従来におけ
るように、ルツボ自体を高周波誘導電流による通電によ
って直接的に加熱することを回避したことによって、ル
ツボに、加熱むらが生じにくくなり、これによって、こ
のルツボ内に収容された結晶育成材料の融液に温度むら
が発生しにくくなることによると考えられる。
【００４７】尚、上述した例では、輻射線加熱炉とし
て、その加熱手段が通電加熱によるいわゆる抵抗加熱炉
構成とし、ルツボ以外の部分、すなわちヒータ１１を加
熱し、これよりの熱をいわば輻射熱加熱もしくはルツボ
の外囲気体を熱媒体とする間接的加熱によってルツボ６
の加熱を行うようにした場合であるが、例えば赤外線を
発生する例えばランプによる加熱手段を用いた輻射線加
熱炉とすることもできるなど、間接的加熱炉は種々の構
成を採ることができる。
て、その加熱手段が通電加熱によるいわゆる抵抗加熱炉
構成とし、ルツボ以外の部分、すなわちヒータ１１を加
熱し、これよりの熱をいわば輻射熱加熱もしくはルツボ
の外囲気体を熱媒体とする間接的加熱によってルツボ６
の加熱を行うようにした場合であるが、例えば赤外線を
発生する例えばランプによる加熱手段を用いた輻射線加
熱炉とすることもできるなど、間接的加熱炉は種々の構
成を採ることができる。
【００４８】また、ルツボ６もしくはヒータ１１の移動
手段も、前述の例に限られるものではない。例えばルツ
ボ６の移動手段１２として、ルツボ６の下にこれを支持
する受台例えば耐熱レンガを配置し、この厚さを変更調
整することによって、ヒータ１１との相対的位置を移動
調整することができる。
手段も、前述の例に限られるものではない。例えばルツ
ボ６の移動手段１２として、ルツボ６の下にこれを支持
する受台例えば耐熱レンガを配置し、この厚さを変更調
整することによって、ヒータ１１との相対的位置を移動
調整することができる。
【００４９】
【発明の効果】上述したように、本発明においては、ル
ツボの加熱を、間接的加熱によって行うようにしたこと
によって、均質で結晶性にすぐれたβ−ＢａＢ2 Ｏ4 を
得ることができる。したがって、例えば波長変換素子と
しての光学結晶として用いる場合において、その収率、
歩留りを向上でき、量産性の向上をはかることができる
ことから、コストの低廉化を図ることができ、工業的に
大きな効果を有するものである。
ツボの加熱を、間接的加熱によって行うようにしたこと
によって、均質で結晶性にすぐれたβ−ＢａＢ2 Ｏ4 を
得ることができる。したがって、例えば波長変換素子と
しての光学結晶として用いる場合において、その収率、
歩留りを向上でき、量産性の向上をはかることができる
ことから、コストの低廉化を図ることができ、工業的に
大きな効果を有するものである。
【図１】本発明による育成装置の一例の概略断面図であ
る。
る。
【図２】図１の育成装置の、加熱手段を構成する加熱ヒ
ータの一例の構成図である。
ータの一例の構成図である。
【図３】本発明方法よって育成した結晶の、干渉縞パタ
ーンを示す写真図である。
ーンを示す写真図である。
【図４】育成結晶による第４次高調波の出力測定の光学
系の構成を示す図である。
系の構成を示す図である。
【図５】本発明方法よって育成した結晶の、干渉縞パタ
ーンを示す写真図である。
ーンを示す写真図である。
【図６】本発明方法よって育成した結晶の、干渉縞パタ
ーンを示す写真図である。
ーンを示す写真図である。
【図７】本発明装置の他の例の要部の概略断面図であ
る。
る。
【図８】図７の本発明装置の概略横断面図である。
【図９】本発明装置の更に他の例の要部の概略断面図で
ある。
ある。
【図１０】ＡおよびＢは、それぞれ図９の本発明装置の
ヒータの平面図および側面図である。
ヒータの平面図および側面図である。
【図１１】ＡおよびＢは、本発明装置の更に他の例のヒ
ータの平面図および側面図である。
ータの平面図および側面図である。
【図１２】本発明装置の更に他の例の要部の概略断面図
である。
である。
【図１３】比較例による育成結晶の、干渉縞パターンを
示す写真図である。
示す写真図である。
１・・・加熱炉、２・・・下部炉、３・・・上部炉、４
・・・凹部、５・・・加熱手段、６・・・ルツボ、７・
・・蓋体、８・・・ＢａＢ2 Ｏ4 融液、９・・・β−Ｂ
ａＢ2 Ｏ4 種、１０・・・結晶引き上げ装置、１１・・
・ヒータ、１１ｔ・・・端子部、１２・・・移動手段、
１３・・・受台、１４・・・移動支持体、１５・・・回
転体、１６・・・回転伝達機構、１７・・・駆動モー
タ、１８・・・移動手段、１９・・・長孔、２０・・・
耐熱体、２１・・・単結晶
・・・凹部、５・・・加熱手段、６・・・ルツボ、７・
・・蓋体、８・・・ＢａＢ2 Ｏ4 融液、９・・・β−Ｂ
ａＢ2 Ｏ4 種、１０・・・結晶引き上げ装置、１１・・
・ヒータ、１１ｔ・・・端子部、１２・・・移動手段、
１３・・・受台、１４・・・移動支持体、１５・・・回
転体、１６・・・回転伝達機構、１７・・・駆動モー
タ、１８・・・移動手段、１９・・・長孔、２０・・・
耐熱体、２１・・・単結晶
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年２月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１３】
Claims (5)
- 【請求項１】 β型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2
Ｏ4 ）の単結晶育成方法であって、 ルツボを間接的に加熱し、該ルツボ内の、フラックスを
用いないホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融液から、β
−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶によってβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶
を育成することを特徴とする単結晶育成方法。 - 【請求項２】 上記ルツボ内の上記ホウ酸バリウム（Ｂ
ａＢ2 Ｏ4 ）融液の表面から、その上方１０ｍｍの範囲
の温度勾配を、１６５℃／ｃｍ〜６００℃／ｃｍとした
温度条件下で、上記β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶によってβ
−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶を育成することを特徴とする請求
項１に記載の単結晶育成方法。 - 【請求項３】 加熱手段を有する加熱炉と、 該加熱炉中に配置され、フラックスを用いないホウ酸バ
リウム（ＢａＢ2 Ｏ4）が収容されるルツボと、 β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶が取着された結晶引き上げ機構
と、 上記加熱手段または上記ルツボの少なくともいずれか一
方を、これら相互の位置関係を相対的に移動調整する移
動手段とを有し、 上記加熱手段は、上記ルツボを間接的に加熱する加熱手
段であり、 上記移動手段によって上記加熱手段および上記ルツボの
相互の位置関係を調整することによって、上記ルツボ内
の上記ホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融液の表面か
ら、その上方への温度勾配を所要の温度勾配に選定し、 上記ルツボ内の、フラックスを用いないホウ酸バリウム
（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融液から、上記結晶引き上げ機構によ
って、β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶からβ−ＢａＢ2 Ｏ4 単
結晶を引き上げ育成することを特徴とする単結晶育成装
置。 - 【請求項４】 上記移動手段による上記加熱手段または
上記ルツボの相互の位置関係を調整することによって、
上記ルツボ内の上記ホウ酸バリウム（ＢａＢ2 Ｏ4 ）融
液の表面から、その上方への温度勾配を、融液表面から
１０ｍｍの範囲での温度勾配が、１６５℃／ｃｍ〜６０
０℃／ｃｍに選定して上記β−ＢａＢ2 Ｏ4 種結晶から
β−ＢａＢ2 Ｏ4 単結晶を育成させつつ引き上げ育成す
ることを特徴とする請求項３に記載の単結晶育成装置。 - 【請求項５】 上記加熱手段は、主として上記ルツボの
底部近傍を間接的に加熱する加熱部を有して成ることを
特徴とする請求項３に記載の単結晶育成装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02537198A JP4614478B2 (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 単結晶育成装置 |
| US09/238,901 US6248167B1 (en) | 1998-02-06 | 1999-01-28 | Method for single crystal growth and growth apparatus |
| CNB991017714A CN1291072C (zh) | 1998-02-06 | 1999-02-05 | 单晶生长方法及生长装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02537198A JP4614478B2 (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 単結晶育成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11228293A true JPH11228293A (ja) | 1999-08-24 |
| JP4614478B2 JP4614478B2 (ja) | 2011-01-19 |
Family
ID=12163989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02537198A Expired - Lifetime JP4614478B2 (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 単結晶育成装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6248167B1 (ja) |
| JP (1) | JP4614478B2 (ja) |
| CN (1) | CN1291072C (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007535782A (ja) * | 2003-07-16 | 2007-12-06 | カンサル・リミテッド | 炭化珪素炉発熱体 |
| CN101760785B (zh) | 2010-02-08 | 2012-05-30 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种用于调节晶体生长炉中坩埚内径向温度梯度的装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102061513A (zh) * | 2011-01-27 | 2011-05-18 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种大尺寸钙-稀土硼酸盐晶体的制备方法 |
| JP5630301B2 (ja) * | 2011-02-07 | 2014-11-26 | 信越半導体株式会社 | 単結晶製造装置及び単結晶製造方法 |
| CN102925957B (zh) * | 2011-08-12 | 2015-06-17 | 昆山中辰矽晶有限公司 | 长晶装置 |
| CN102383182A (zh) * | 2011-10-23 | 2012-03-21 | 福建福晶科技股份有限公司 | 一种减少bbo晶体中心包络的熔盐生长法 |
| CN104534879B (zh) * | 2015-01-14 | 2016-06-08 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 同步辐射μ-XRD技术原位测量熔融法晶体生长微观结构的方法和微型晶体生长炉 |
| CN108193264A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-06-22 | 安徽中科镭泰激光科技有限公司 | 一种用于提拉法长晶的温场 |
| CN110042463A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-07-23 | 福建福晶科技股份有限公司 | 一种bbo晶体增厚的生长方法 |
| CN118502019B (zh) * | 2024-07-22 | 2025-01-28 | 扬州群发光芯科技有限公司 | 一种低损耗氧化硅光波导生长设备 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0723280B2 (ja) * | 1988-12-22 | 1995-03-15 | 日本電気株式会社 | 単結晶育成方法 |
| JPH085741B2 (ja) * | 1989-04-19 | 1996-01-24 | 日本電気株式会社 | 単結晶育成方法 |
| US5343827A (en) * | 1992-02-19 | 1994-09-06 | Crystal Technology, Inc. | Method for crystal growth of beta barium boratean |
-
1998
- 1998-02-06 JP JP02537198A patent/JP4614478B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-01-28 US US09/238,901 patent/US6248167B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-05 CN CNB991017714A patent/CN1291072C/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007535782A (ja) * | 2003-07-16 | 2007-12-06 | カンサル・リミテッド | 炭化珪素炉発熱体 |
| KR101105158B1 (ko) | 2003-07-16 | 2012-01-17 | 캔탈 리미티드 | 실리콘 카바이드 발열체 |
| CN101760785B (zh) | 2010-02-08 | 2012-05-30 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种用于调节晶体生长炉中坩埚内径向温度梯度的装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1291072C (zh) | 2006-12-20 |
| CN1227287A (zh) | 1999-09-01 |
| JP4614478B2 (ja) | 2011-01-19 |
| US6248167B1 (en) | 2001-06-19 |
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