JPH11278980A - 単結晶育成方法 - Google Patents
単結晶育成方法Info
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- JPH11278980A JPH11278980A JP10098521A JP9852198A JPH11278980A JP H11278980 A JPH11278980 A JP H11278980A JP 10098521 A JP10098521 A JP 10098521A JP 9852198 A JP9852198 A JP 9852198A JP H11278980 A JPH11278980 A JP H11278980A
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Classifications
-
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- 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
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/28—Controlling or regulating
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光アイソレータなどの光通信デバイス用材料
として用いることのできるセリウムを高濃度に置換した
磁性ガーネット単結晶の育成方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、多結晶体を加熱溶融して融帯
を形成し、該融帯に種結晶を接触させた後、該融帯を多
結晶体側に移動させて単結晶を得る単結晶育成方法にお
いて、単結晶育成時における雰囲気中の酸素濃度が２０
体積％より低いことを特徴とする。
として用いることのできるセリウムを高濃度に置換した
磁性ガーネット単結晶の育成方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、多結晶体を加熱溶融して融帯
を形成し、該融帯に種結晶を接触させた後、該融帯を多
結晶体側に移動させて単結晶を得る単結晶育成方法にお
いて、単結晶育成時における雰囲気中の酸素濃度が２０
体積％より低いことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は単結晶育成方法に関
し、特にたとえば、光アイソレータや光サーキュレータ
等の光学部品や静磁波素子や発振器等の高周波部品用の
材料に用いられる単結晶の育成方法に関するものであ
る。
し、特にたとえば、光アイソレータや光サーキュレータ
等の光学部品や静磁波素子や発振器等の高周波部品用の
材料に用いられる単結晶の育成方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、光通信の重要なデバイスであ
る光アイソレータの材料としては、その使用波長帯での
光吸収の少ないこと、大きなファラデー効果を有するこ
と、および温度変動の小さいことが求められている。こ
れらの条件を満たす材料としてイットリウム鉄ガーネッ
ト単結晶（Ｙ3 Ｆｅ5 Ｏ12：以下、ＹＩＧと略記する）
を代表とする鉄を含む磁性ガーネット単結晶が開発され
ている。ＹＩＧは、いわゆる分解溶融型化合物であり、
合致溶融組成の原料から直接ＹＩＧ単結晶を育成するこ
とができない材料である。そのため、これまでは特殊な
組成を有するフラックスを使用した溶液からの結晶成長
法が一般的であった。
る光アイソレータの材料としては、その使用波長帯での
光吸収の少ないこと、大きなファラデー効果を有するこ
と、および温度変動の小さいことが求められている。こ
れらの条件を満たす材料としてイットリウム鉄ガーネッ
ト単結晶（Ｙ3 Ｆｅ5 Ｏ12：以下、ＹＩＧと略記する）
を代表とする鉄を含む磁性ガーネット単結晶が開発され
ている。ＹＩＧは、いわゆる分解溶融型化合物であり、
合致溶融組成の原料から直接ＹＩＧ単結晶を育成するこ
とができない材料である。そのため、これまでは特殊な
組成を有するフラックスを使用した溶液からの結晶成長
法が一般的であった。
【０００３】ここで、ＹＩＧを例にとって、その一般的
な作製方法について説明する。上述したとおり、ＹＩＧ
は分解溶融型化合物として知られており、図３に示すよ
うに、ＹＩＧを昇温すると約１５８５℃でオルソフェラ
イト（ＹＦｅＯ3 ）と液相とに分解する。そして、ＹＩ
Ｇ化学量論組成の融液をそのまま凝固させてもＹＩＧを
得ることはできず、初相であるオルソフェライト（ＹＦ
ｅＯ3 ）が析出する。そのため、ＹＩＧを作製するため
には、Ｐｔ製坩堝中で酸化鉛（ＰｂＯ）と三酸化二硼素
（Ｂ2 Ｏ3 ）を混合した溶媒に、三酸化二鉄（Ｆｅ2 Ｏ
3 ）、三酸化二イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）を溶質として
溶かし込みＹＩＧ単結晶を育成する。この溶液に種結晶
を入れて除冷すればフラックス法としてバルク結晶が得
られ、ガドリウム・ガリウム・ガーネット（Ｇｄ3 Ｇａ
5 Ｏ12：以下、ＧＧＧと略記する）単結晶基板上に結晶
を堆積させればＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy）法とし
て薄膜単結晶が得られる。
な作製方法について説明する。上述したとおり、ＹＩＧ
は分解溶融型化合物として知られており、図３に示すよ
うに、ＹＩＧを昇温すると約１５８５℃でオルソフェラ
イト（ＹＦｅＯ3 ）と液相とに分解する。そして、ＹＩ
Ｇ化学量論組成の融液をそのまま凝固させてもＹＩＧを
得ることはできず、初相であるオルソフェライト（ＹＦ
ｅＯ3 ）が析出する。そのため、ＹＩＧを作製するため
には、Ｐｔ製坩堝中で酸化鉛（ＰｂＯ）と三酸化二硼素
（Ｂ2 Ｏ3 ）を混合した溶媒に、三酸化二鉄（Ｆｅ2 Ｏ
3 ）、三酸化二イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）を溶質として
溶かし込みＹＩＧ単結晶を育成する。この溶液に種結晶
を入れて除冷すればフラックス法としてバルク結晶が得
られ、ガドリウム・ガリウム・ガーネット（Ｇｄ3 Ｇａ
5 Ｏ12：以下、ＧＧＧと略記する）単結晶基板上に結晶
を堆積させればＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy）法とし
て薄膜単結晶が得られる。
【０００４】発明者らは、光学式加熱装置にＹＡＧレー
ザーを装着したＹＡＧレーザー集光加熱イメージ炉によ
り、フローティング・ゾーン法（Floating Zone Metho
d：以下、ＦＺ法と略記する）を用いてファイバー状の
ＹＩＧ単結晶の育成を行ってきた（T.Sekijima et al；
J.Cryst.Growth(1998),to be published) 。ＦＺ法は坩
堝を使用しないため、坩堝材からの不純物混入が避けら
れ、雰囲気を任意に設定でき、高融点物質の単結晶作製
が可能である、などのメリットがあり、さらにＴＳＦＺ
（Traveling Solvent Floating Zone)法によれば融液か
ら分解溶融型化合物のバルク単結晶を育成することが可
能である。さらに、発明者らは、先に特願平０９−０７
８９７７号に開示したように、ＹＡＧレーザー集光加熱
イメージ炉によるファイバー状ＹＩＧ単結晶の育成にお
いて、自己調整Ｓｏｌｖｅｎｔを用いたＳＳＦＺ（Self
-adjusting Solvent Floating Zone) 法を開発し、故意
に融剤を用いることなくＹＩＧを育成できるようにし
た。
ザーを装着したＹＡＧレーザー集光加熱イメージ炉によ
り、フローティング・ゾーン法（Floating Zone Metho
d：以下、ＦＺ法と略記する）を用いてファイバー状の
ＹＩＧ単結晶の育成を行ってきた（T.Sekijima et al；
J.Cryst.Growth(1998),to be published) 。ＦＺ法は坩
堝を使用しないため、坩堝材からの不純物混入が避けら
れ、雰囲気を任意に設定でき、高融点物質の単結晶作製
が可能である、などのメリットがあり、さらにＴＳＦＺ
（Traveling Solvent Floating Zone)法によれば融液か
ら分解溶融型化合物のバルク単結晶を育成することが可
能である。さらに、発明者らは、先に特願平０９−０７
８９７７号に開示したように、ＹＡＧレーザー集光加熱
イメージ炉によるファイバー状ＹＩＧ単結晶の育成にお
いて、自己調整Ｓｏｌｖｅｎｔを用いたＳＳＦＺ（Self
-adjusting Solvent Floating Zone) 法を開発し、故意
に融剤を用いることなくＹＩＧを育成できるようにし
た。
【０００５】ところで、ＹＩＧ単体ではファラデー回転
能が小さく、ファラデー回転能の温度依存性が大きいと
いう欠点があるため、従来より前者の解決策としてＹの
サイトをＢｉで置換し、後者の解決策としてＹのサイト
をＴｂなどの希土類元素で置換することが行われてい
る。このＢｉで置換したＹＩＧ単結晶（以下Ｂｉ：ＹＩ
Ｇと略記する）は量産性に優れるＬＰＥ法により既に光
アイソレータ用材料として商用化されている。しかし、
ＦＺ法でＢｉ：ＹＩＧ単結晶を育成しようとすると、Ｂ
ｉの蒸気圧が高いため原料作製時にＢｉが蒸発してしま
い、ＹＩＧ中にＢｉを取り込むことができない。一方、
近年、スパッタ法でＹＩＧのＹサイトをＣｅで置換した
磁性ガーネット単結晶（以下Ｃｅ：ＹＩＧと略記する）
は大きなファラデー回転能が得られることが報告されて
いる〔M.Gomi et al;J.Appl.Phys.70(1991)p7065〕。発
明者らは、ＹＡＧレーザー集光加熱イメージ炉によりフ
ァイバー状Ｃｅ：ＹＩＧ単結晶を育成することに初めて
成功し、ＹＩＧの約１０倍のファラデー回転能を示すこ
とを確認した（船越ら；第４４回応用物理学関係連合講
演会、28p-NM-7、(1997)）。
能が小さく、ファラデー回転能の温度依存性が大きいと
いう欠点があるため、従来より前者の解決策としてＹの
サイトをＢｉで置換し、後者の解決策としてＹのサイト
をＴｂなどの希土類元素で置換することが行われてい
る。このＢｉで置換したＹＩＧ単結晶（以下Ｂｉ：ＹＩ
Ｇと略記する）は量産性に優れるＬＰＥ法により既に光
アイソレータ用材料として商用化されている。しかし、
ＦＺ法でＢｉ：ＹＩＧ単結晶を育成しようとすると、Ｂ
ｉの蒸気圧が高いため原料作製時にＢｉが蒸発してしま
い、ＹＩＧ中にＢｉを取り込むことができない。一方、
近年、スパッタ法でＹＩＧのＹサイトをＣｅで置換した
磁性ガーネット単結晶（以下Ｃｅ：ＹＩＧと略記する）
は大きなファラデー回転能が得られることが報告されて
いる〔M.Gomi et al;J.Appl.Phys.70(1991)p7065〕。発
明者らは、ＹＡＧレーザー集光加熱イメージ炉によりフ
ァイバー状Ｃｅ：ＹＩＧ単結晶を育成することに初めて
成功し、ＹＩＧの約１０倍のファラデー回転能を示すこ
とを確認した（船越ら；第４４回応用物理学関係連合講
演会、28p-NM-7、(1997)）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来、セリウム（Ｃ
ｅ）で高濃度に置換したＹＩＧ単結晶はスパッタ法での
み得られていた。しかし、スパッタ法では厚さが１〜２
μｍ程度の膜しか作製できず、光通信デバイス用材料と
して用いるには不十分である。一方、ＬＰＥ法でもＣ
ｅ：ＹＩＧの育成は可能であるが、ＹＩＧ中へのＣｅの
取り込み量が少ないという問題点がある。これは、ＴＳ
ＦＺ法によっても同様の傾向である。従って、Ｃｅを置
換した磁性ガーネット単結晶については光デバイス用材
料に用いることのできる大きさの単結晶を製造すること
ができなかった。
ｅ）で高濃度に置換したＹＩＧ単結晶はスパッタ法での
み得られていた。しかし、スパッタ法では厚さが１〜２
μｍ程度の膜しか作製できず、光通信デバイス用材料と
して用いるには不十分である。一方、ＬＰＥ法でもＣ
ｅ：ＹＩＧの育成は可能であるが、ＹＩＧ中へのＣｅの
取り込み量が少ないという問題点がある。これは、ＴＳ
ＦＺ法によっても同様の傾向である。従って、Ｃｅを置
換した磁性ガーネット単結晶については光デバイス用材
料に用いることのできる大きさの単結晶を製造すること
ができなかった。
【０００７】それゆえに、本発明の主たる目的は、光ア
イソレータなどの光通信デバイス用材料として用いるこ
とのできる、セリウムで高濃度に置換した磁性ガーネッ
ト単結晶の育成方法を提供することである。
イソレータなどの光通信デバイス用材料として用いるこ
とのできる、セリウムで高濃度に置換した磁性ガーネッ
ト単結晶の育成方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】酸素濃度が２０体積％以
上の雰囲気中でＹＩＧを育成する場合には、育成される
単結晶の組成をＲ3-X ＣｅX Ｆｅ5-Y ＭY Ｏ12と表した
ときのＣｅ置換量Ｘは最大で０．３である。それに対
し、酸素濃度が１０体積％より低い雰囲気中で育成する
とＣｅ置換量を増大させることができる。ところが、図
３に示す大気雰囲気中の状態図、図４に示すＯ2 雰囲気
中の状態図、図５に示すＣＯ2 雰囲気中の状態図（それ
ぞれH.J.Van Hook；J.Am.Ceram.Soc.,45,(1962) p162）
からわかるように、酸素分圧が低くなると図中に示した
ＹＩＧが析出する液相線の幅（Ａ−Ｂ）が狭くなる。こ
の場合、ＴＳＦＺ法では液相線の幅が狭いと単結晶の育
成中に包晶点（図中Ａ点）や共晶点（図中Ｂ点）に接触
しやすく、オルソフェライトやマグネタイト（Ｆｅ3 Ｏ
4 ）が析出してしまいやすいという不都合がある。しか
し、発明者らが開発したＳＳＦＺ法によれば、ＹＩＧの
析出に必要なＳｏｌｖｅｎｔが自己調整により容易にし
かも安定にできるため、液相線の幅に関係なくＹＩＧを
育成することができる。そこで、本発明は、ＳＳＦＺ法
を用いて単結晶を育成している。
上の雰囲気中でＹＩＧを育成する場合には、育成される
単結晶の組成をＲ3-X ＣｅX Ｆｅ5-Y ＭY Ｏ12と表した
ときのＣｅ置換量Ｘは最大で０．３である。それに対
し、酸素濃度が１０体積％より低い雰囲気中で育成する
とＣｅ置換量を増大させることができる。ところが、図
３に示す大気雰囲気中の状態図、図４に示すＯ2 雰囲気
中の状態図、図５に示すＣＯ2 雰囲気中の状態図（それ
ぞれH.J.Van Hook；J.Am.Ceram.Soc.,45,(1962) p162）
からわかるように、酸素分圧が低くなると図中に示した
ＹＩＧが析出する液相線の幅（Ａ−Ｂ）が狭くなる。こ
の場合、ＴＳＦＺ法では液相線の幅が狭いと単結晶の育
成中に包晶点（図中Ａ点）や共晶点（図中Ｂ点）に接触
しやすく、オルソフェライトやマグネタイト（Ｆｅ3 Ｏ
4 ）が析出してしまいやすいという不都合がある。しか
し、発明者らが開発したＳＳＦＺ法によれば、ＹＩＧの
析出に必要なＳｏｌｖｅｎｔが自己調整により容易にし
かも安定にできるため、液相線の幅に関係なくＹＩＧを
育成することができる。そこで、本発明は、ＳＳＦＺ法
を用いて単結晶を育成している。
【０００９】すなわち、本発明にかかる単結晶育成方法
は、多結晶体を加熱溶融して融帯を形成し、該融帯に種
結晶を接触させた後、該融帯を多結晶体側に移動させて
単結晶を得る単結晶育成方法において、単結晶育成時に
おける雰囲気中の酸素濃度が１０体積％より低いこと
を、より好ましくは１体積％より低いことを特徴とす
る、単結晶育成方法である。この単結晶育成方法は、セ
リウムを含む磁性ガーネット単結晶、特に、一般式Ｒ
3-X ＣｅX Ｆｅ5-Y ＭY Ｏ12（ただし、ＲはＹおよび原
子番号５９から７１までの希土類元素のうちから選択さ
れる少なくとも１種であり、ＭはＧａおよびＡｌのうち
の少なくとも１種であり、０．３≦ｘ≦３、０≦ｙ≦
２）で表される単結晶を育成することに適している。ま
た、この単結晶育成方法は、ファイバー、角柱もしくは
薄板、または基板上の膜のいずれかの形状を有する単結
晶を得るのに適している。また、この単結晶育成方法で
は、光学式加熱装置により多結晶体を加熱溶融して融帯
を形成することが固液界面に急峻な温度勾配を与える点
で好ましい。
は、多結晶体を加熱溶融して融帯を形成し、該融帯に種
結晶を接触させた後、該融帯を多結晶体側に移動させて
単結晶を得る単結晶育成方法において、単結晶育成時に
おける雰囲気中の酸素濃度が１０体積％より低いこと
を、より好ましくは１体積％より低いことを特徴とす
る、単結晶育成方法である。この単結晶育成方法は、セ
リウムを含む磁性ガーネット単結晶、特に、一般式Ｒ
3-X ＣｅX Ｆｅ5-Y ＭY Ｏ12（ただし、ＲはＹおよび原
子番号５９から７１までの希土類元素のうちから選択さ
れる少なくとも１種であり、ＭはＧａおよびＡｌのうち
の少なくとも１種であり、０．３≦ｘ≦３、０≦ｙ≦
２）で表される単結晶を育成することに適している。ま
た、この単結晶育成方法は、ファイバー、角柱もしくは
薄板、または基板上の膜のいずれかの形状を有する単結
晶を得るのに適している。また、この単結晶育成方法で
は、光学式加熱装置により多結晶体を加熱溶融して融帯
を形成することが固液界面に急峻な温度勾配を与える点
で好ましい。
【００１０】
【作用】本発明にかかる単結晶育成方法によれば、セリ
ウムを高濃度に置換したＹＩＧ単結晶を容易にかつ安定
に育成することができる。その結果、光アイソレータ等
の光デバイス用材料として好適な特性を持つセリウム置
換ＹＩＧ単結晶を供給することができる。
ウムを高濃度に置換したＹＩＧ単結晶を容易にかつ安定
に育成することができる。その結果、光アイソレータ等
の光デバイス用材料として好適な特性を持つセリウム置
換ＹＩＧ単結晶を供給することができる。
【００１１】本発明の上述の目的，その他の目的，特徴
および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細
な説明から一層明らかとなろう。
および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細
な説明から一層明らかとなろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明にかかる単結晶育成方法に
よって高濃度セリウム置換磁性ガーネット単結晶を育成
する工程は、セリウムを含む磁性ガーネットの多結晶体
を準備するステップと、多結晶体を融解し種結晶を接着
させて溶融帯を移動させることで単結晶を育成するステ
ップとを含む。まず、第１のステップでは、組成式Ｒ
3-X ＣｅX Ｆｅ5-Y ＭY Ｏ12となるように各種素原料が
秤量される。ここで、ＲはＹおよび原子番号５９から７
１までの希土類元素の内から選択される少なくとも１種
であり、ＭはＧａもしくはＡｌの少なくとも１種であ
る。秤量された素原料は玉石、純水とともにポットに入
れられ、約２４時間ポット架で混合される。混合された
原料はアスピレータで脱水され、乾燥機内で乾燥され
る。乾燥された原料はメッシュに通されて粒度が整えら
れ、たとえば大気雰囲気中で電気炉内で仮焼される。仮
焼された原料は粉砕され、有機バインダとよく練り混ぜ
られた後、押し出し成型器でファイバー状に成型され
る。このときのファイバー径は３ｍｍ以下が好ましい。
ファイバー状に成型された原料は再び電気炉内に入れら
れたとえば大気雰囲気中で焼結される。こうして、セリ
ウムを含む磁性ガーネット（Ｃｅ：ＹＩＧ）多結晶体が
準備される。
よって高濃度セリウム置換磁性ガーネット単結晶を育成
する工程は、セリウムを含む磁性ガーネットの多結晶体
を準備するステップと、多結晶体を融解し種結晶を接着
させて溶融帯を移動させることで単結晶を育成するステ
ップとを含む。まず、第１のステップでは、組成式Ｒ
3-X ＣｅX Ｆｅ5-Y ＭY Ｏ12となるように各種素原料が
秤量される。ここで、ＲはＹおよび原子番号５９から７
１までの希土類元素の内から選択される少なくとも１種
であり、ＭはＧａもしくはＡｌの少なくとも１種であ
る。秤量された素原料は玉石、純水とともにポットに入
れられ、約２４時間ポット架で混合される。混合された
原料はアスピレータで脱水され、乾燥機内で乾燥され
る。乾燥された原料はメッシュに通されて粒度が整えら
れ、たとえば大気雰囲気中で電気炉内で仮焼される。仮
焼された原料は粉砕され、有機バインダとよく練り混ぜ
られた後、押し出し成型器でファイバー状に成型され
る。このときのファイバー径は３ｍｍ以下が好ましい。
ファイバー状に成型された原料は再び電気炉内に入れら
れたとえば大気雰囲気中で焼結される。こうして、セリ
ウムを含む磁性ガーネット（Ｃｅ：ＹＩＧ）多結晶体が
準備される。
【００１３】次に、第２のステップでは、第１のステッ
プで準備されたＣｅ：ＹＩＧ多結晶体を原料としてＳＳ
ＦＺ法によって単結晶が育成される。図１に示す単結晶
育成装置１０は、特願平０９−０７８９７７号に開示し
たものと同じものである。ここでこの単結晶育成装置１
０について概説する。図１に示す単結晶育成装置１０
は、光学式加熱装置として主加熱装置と補助加熱装置と
を含む。主加熱装置としては、ＹＡＧレーザー発生装置
１２が用いられる。ＹＡＧレーザー発生装置１２は、フ
ァイバー１４ａ，１４ｂを介して２つのレーザー発射口
１６ａ，１６ｂに接続される。レーザー発射口１６ａ，
１６ｂは、筐体１７および双楕円面鏡１８を貫通し、双
楕円面鏡１８で囲まれた空間の中央を挟んで対向して配
置される。双楕円面鏡１８内には、ハロゲンランプ２０
ａ，２０ｂがそれぞれ異なる楕円の焦点に対応する位置
に配置される。双楕円鏡１８とハロゲンランプ２０ａ，
２０ｂとで補助加熱装置が構成される。ハロゲンランプ
２０ａ，２０ｂからの光は、双楕円鏡１８内面で反射さ
れて、双楕円の共有焦点Ｆに集光される。また、上述の
レーザー光発射口１６ａ，１６ｂからのレーザー光も双
楕円面鏡１８の双楕円の共有焦点Ｆに向かって発射され
る。したがって、双楕円鏡１８で囲まれた空間の中央部
の共有焦点に試料を配置することにより固液界面に大き
くかつ急峻な温度勾配を与えることができる。また、双
楕円鏡１８で囲まれた内部には、原料棒２４および種結
晶２５を保持し、かつ移動させるためのシャフト２２
ａ，２２ｂが共有焦点Ｆを挟んで上下に対向して配置さ
れる。シャフト２２ａには、原料棒２４としてＣｅ：Ｙ
ＩＧ多結晶体が固定され、シャフト２２ｂには種結晶２
５としてのＹＩＧ単結晶が固定される。シャフト２２
ａ，２２ｂ、原料棒２４、種結晶２５は、密閉された石
英管２７内に収納される。
プで準備されたＣｅ：ＹＩＧ多結晶体を原料としてＳＳ
ＦＺ法によって単結晶が育成される。図１に示す単結晶
育成装置１０は、特願平０９−０７８９７７号に開示し
たものと同じものである。ここでこの単結晶育成装置１
０について概説する。図１に示す単結晶育成装置１０
は、光学式加熱装置として主加熱装置と補助加熱装置と
を含む。主加熱装置としては、ＹＡＧレーザー発生装置
１２が用いられる。ＹＡＧレーザー発生装置１２は、フ
ァイバー１４ａ，１４ｂを介して２つのレーザー発射口
１６ａ，１６ｂに接続される。レーザー発射口１６ａ，
１６ｂは、筐体１７および双楕円面鏡１８を貫通し、双
楕円面鏡１８で囲まれた空間の中央を挟んで対向して配
置される。双楕円面鏡１８内には、ハロゲンランプ２０
ａ，２０ｂがそれぞれ異なる楕円の焦点に対応する位置
に配置される。双楕円鏡１８とハロゲンランプ２０ａ，
２０ｂとで補助加熱装置が構成される。ハロゲンランプ
２０ａ，２０ｂからの光は、双楕円鏡１８内面で反射さ
れて、双楕円の共有焦点Ｆに集光される。また、上述の
レーザー光発射口１６ａ，１６ｂからのレーザー光も双
楕円面鏡１８の双楕円の共有焦点Ｆに向かって発射され
る。したがって、双楕円鏡１８で囲まれた空間の中央部
の共有焦点に試料を配置することにより固液界面に大き
くかつ急峻な温度勾配を与えることができる。また、双
楕円鏡１８で囲まれた内部には、原料棒２４および種結
晶２５を保持し、かつ移動させるためのシャフト２２
ａ，２２ｂが共有焦点Ｆを挟んで上下に対向して配置さ
れる。シャフト２２ａには、原料棒２４としてＣｅ：Ｙ
ＩＧ多結晶体が固定され、シャフト２２ｂには種結晶２
５としてのＹＩＧ単結晶が固定される。シャフト２２
ａ，２２ｂ、原料棒２４、種結晶２５は、密閉された石
英管２７内に収納される。
【００１４】石英管２７内には、窒素ガス、水素ガス、
あるいはアルゴンガスなどが流されて、単結晶育成雰囲
気中の酸素濃度が１０体積％以下に調整される。そし
て、図２（Ａ）に示すように、原料棒２４としての多結
晶体の先端を共有焦点Ｆに配置して融解させる。そこ
に、図２（Ｂ）に示すように、種結晶２５を接触させ、
３０分から１時間ほどよくなじませた後上下シャフト２
２ａ，２２ｂを同期させながら移動させることで溶融帯
２６を原料棒２４としての多結晶体側に移動させ単結晶
を育成する。育成された単結晶２８は、所望の厚みに切
断されて研磨されて製品とされる。
あるいはアルゴンガスなどが流されて、単結晶育成雰囲
気中の酸素濃度が１０体積％以下に調整される。そし
て、図２（Ａ）に示すように、原料棒２４としての多結
晶体の先端を共有焦点Ｆに配置して融解させる。そこ
に、図２（Ｂ）に示すように、種結晶２５を接触させ、
３０分から１時間ほどよくなじませた後上下シャフト２
２ａ，２２ｂを同期させながら移動させることで溶融帯
２６を原料棒２４としての多結晶体側に移動させ単結晶
を育成する。育成された単結晶２８は、所望の厚みに切
断されて研磨されて製品とされる。
【００１５】以下により具体的な実施例について説明す
る。
る。
【実施例】（実施例１）図１に示した光学加熱式装置を
用い窒素ガスを５００ｍｌ／ｍｉｎの割合で石英管２７
内に流した状態（酸素濃度１００体積ｐｐｍ）で、組成
式Ｙ3-X ＣｅXＦｅ5 Ｏ12（Ｘ＝０、０．３、０．５、
１．０）を示す直径１ｍｍφのファイバー状単結晶を育
成し、半導体レーザーを用いて波長１５５０ｎｍでファ
ラデー回転能を測定したところ、Ｘ＝０で１７０°／ｃ
ｍ、Ｘ＝０．３で−７３０°／ｃｍ、Ｘ＝０．５で−１
３１０°／ｃｍ、Ｘ＝１．０で−２６００°／ｃｍの値
を示し、Ｃｅ置換量Ｘに比例してファラデー回転能も増
加した。
用い窒素ガスを５００ｍｌ／ｍｉｎの割合で石英管２７
内に流した状態（酸素濃度１００体積ｐｐｍ）で、組成
式Ｙ3-X ＣｅXＦｅ5 Ｏ12（Ｘ＝０、０．３、０．５、
１．０）を示す直径１ｍｍφのファイバー状単結晶を育
成し、半導体レーザーを用いて波長１５５０ｎｍでファ
ラデー回転能を測定したところ、Ｘ＝０で１７０°／ｃ
ｍ、Ｘ＝０．３で−７３０°／ｃｍ、Ｘ＝０．５で−１
３１０°／ｃｍ、Ｘ＝１．０で−２６００°／ｃｍの値
を示し、Ｃｅ置換量Ｘに比例してファラデー回転能も増
加した。
【００１６】（実施例２）実施例１の窒素ガスの代わり
に水素ガスを石英管２７内に流した状態（酸素濃度１０
０体積ｐｐｍ）で組成式Ｙ3-X ＣｅX Ｆｅ5 Ｏ12（Ｘ＝
０、０．３、０．５、１．０）を示す直径１ｍｍφのフ
ァイバー状単結晶を育成し、半導体レーザーを用いて波
長１５５０ｎｍでファラデー回転能を測定したところ、
実施例１と同等の値を示し、Ｃｅ置換量Ｘに比例してフ
ァラデー回転能も増加した。
に水素ガスを石英管２７内に流した状態（酸素濃度１０
０体積ｐｐｍ）で組成式Ｙ3-X ＣｅX Ｆｅ5 Ｏ12（Ｘ＝
０、０．３、０．５、１．０）を示す直径１ｍｍφのフ
ァイバー状単結晶を育成し、半導体レーザーを用いて波
長１５５０ｎｍでファラデー回転能を測定したところ、
実施例１と同等の値を示し、Ｃｅ置換量Ｘに比例してフ
ァラデー回転能も増加した。
【００１７】（実施例３）実施例１の窒素ガスの代わり
にアルゴンガスを石英管２７内に流した状態（酸素濃度
１００体積ｐｐｍ）で組成式Ｙ3-X ＣｅX Ｆｅ5 Ｏ
12（Ｘ＝０、０．３、０．５、１．０）を示す直径１ｍ
ｍφのファイバー状単結晶を育成し、半導体レーザーを
用いて波長１５５０ｎｍでファラデー回転能を測定した
ところ、実施例１と同等の値を示し、Ｃｅ置換量Ｘに比
例してファラデー回転能も増加した。
にアルゴンガスを石英管２７内に流した状態（酸素濃度
１００体積ｐｐｍ）で組成式Ｙ3-X ＣｅX Ｆｅ5 Ｏ
12（Ｘ＝０、０．３、０．５、１．０）を示す直径１ｍ
ｍφのファイバー状単結晶を育成し、半導体レーザーを
用いて波長１５５０ｎｍでファラデー回転能を測定した
ところ、実施例１と同等の値を示し、Ｃｅ置換量Ｘに比
例してファラデー回転能も増加した。
【００１８】（比較例１）実施例１の窒素ガスの代わり
に酸素ガスを石英管２７内に流した状態（酸素濃度９９
体積％）で組成式Ｙ3-X ＣｅX Ｆｅ5 Ｏ12（Ｘ＝０、
０．３、０．５、１．０）を示す直径１ｍｍφのファイ
バー状単結晶を育成し、半導体レーザーを用いて波長１
５５０ｎｍでファラデー回転能を測定したところ、Ｘ＝
０で１７０°／ｃｍ、Ｘ＝０．３で−７３０°／ｃｍ、
Ｘ＝０．５で−７３０°／ｃｍ、Ｘ＝１．０で−７３０
°／ｃｍの値を示し、Ｘ＞０．３ではファラデー回転能
は増加せず一定値を示した。
に酸素ガスを石英管２７内に流した状態（酸素濃度９９
体積％）で組成式Ｙ3-X ＣｅX Ｆｅ5 Ｏ12（Ｘ＝０、
０．３、０．５、１．０）を示す直径１ｍｍφのファイ
バー状単結晶を育成し、半導体レーザーを用いて波長１
５５０ｎｍでファラデー回転能を測定したところ、Ｘ＝
０で１７０°／ｃｍ、Ｘ＝０．３で−７３０°／ｃｍ、
Ｘ＝０．５で−７３０°／ｃｍ、Ｘ＝１．０で−７３０
°／ｃｍの値を示し、Ｘ＞０．３ではファラデー回転能
は増加せず一定値を示した。
【００１９】（比較例２）実施例１のガスを流さず大気
雰囲気中（酸素濃度２０体積％）で組成式Ｙ3-XＣｅX
Ｆｅ5 Ｏ12（Ｘ＝０、０．３、０．５、１．０）を示す
直径１ｍｍφのファイバー状単結晶を育成し、半導体レ
ーザーを用いて波長１５５０ｎｍでファラデー回転能を
測定したところ、比較例１と同様の傾向を示し、Ｘ＞
０．３ではファラデー回転能は増加せず一定値を示し
た。
雰囲気中（酸素濃度２０体積％）で組成式Ｙ3-XＣｅX
Ｆｅ5 Ｏ12（Ｘ＝０、０．３、０．５、１．０）を示す
直径１ｍｍφのファイバー状単結晶を育成し、半導体レ
ーザーを用いて波長１５５０ｎｍでファラデー回転能を
測定したところ、比較例１と同様の傾向を示し、Ｘ＞
０．３ではファラデー回転能は増加せず一定値を示し
た。
【００２０】（実施例４）実施例１と同様にして組成式
Ｔｂ3-X ＣｅX Ｆｅ5 Ｏ12（Ｘ＝０、０．３、０．５、
１．０）を示す直径１ｍｍφのファイバー状単結晶を育
成し、半導体レーザーを用いて波長１５５０ｎｍでファ
ラデー回転能を測定したところ、実施例１と同等の値を
示し、Ｃｅ置換量Ｘに比例してファラデー回転能も増加
した。また、Ｔｂを他の希土類元素（Ｌａ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕ）に置換しても同様の結果が得られた。
Ｔｂ3-X ＣｅX Ｆｅ5 Ｏ12（Ｘ＝０、０．３、０．５、
１．０）を示す直径１ｍｍφのファイバー状単結晶を育
成し、半導体レーザーを用いて波長１５５０ｎｍでファ
ラデー回転能を測定したところ、実施例１と同等の値を
示し、Ｃｅ置換量Ｘに比例してファラデー回転能も増加
した。また、Ｔｂを他の希土類元素（Ｌａ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕ）に置換しても同様の結果が得られた。
【００２１】（実施例５）実施例１と同様にして組成式
Ｙ3-X ＣｅX Ｆｅ4.5 Ｇａ0.5 Ｏ12（Ｘ＝０、０．３、
０．５、１．０）を示す直径１ｍｍφのファイバー状単
結晶を育成し、半導体レーザーを用いて波長１５５０ｎ
ｍでファラデー回転能を測定したところ、Ｘ＝０で１５
０°／ｃｍ、Ｘ＝０．３で−６８０°／ｃｍ、Ｘ＝０．
５で−１２５０°／ｃｍ、Ｘ＝１．０で−２４６０°／
ｃｍの値を示し、Ｃｅ置換量に比例してファラデー回転
能も増加した。また、Ｇａの代わりにＡｌを用いても同
様の結果が得られた。
Ｙ3-X ＣｅX Ｆｅ4.5 Ｇａ0.5 Ｏ12（Ｘ＝０、０．３、
０．５、１．０）を示す直径１ｍｍφのファイバー状単
結晶を育成し、半導体レーザーを用いて波長１５５０ｎ
ｍでファラデー回転能を測定したところ、Ｘ＝０で１５
０°／ｃｍ、Ｘ＝０．３で−６８０°／ｃｍ、Ｘ＝０．
５で−１２５０°／ｃｍ、Ｘ＝１．０で−２４６０°／
ｃｍの値を示し、Ｃｅ置換量に比例してファラデー回転
能も増加した。また、Ｇａの代わりにＡｌを用いても同
様の結果が得られた。
【００２２】（実施例６）実施例１と同様の条件で、図
１に示した単結晶育成装置１０を用いて幅２ｍｍ、厚さ
１ｍｍの薄板状単結晶を育成し、ファラデー回転能を測
定したところ、実施例１と同等の値を示し、Ｃｅ置換量
Ｘに比例してファラデー回転能も増加した。なお、この
薄板状の単結晶を角柱状の単結晶とした場合も同様の結
果が得られた。
１に示した単結晶育成装置１０を用いて幅２ｍｍ、厚さ
１ｍｍの薄板状単結晶を育成し、ファラデー回転能を測
定したところ、実施例１と同等の値を示し、Ｃｅ置換量
Ｘに比例してファラデー回転能も増加した。なお、この
薄板状の単結晶を角柱状の単結晶とした場合も同様の結
果が得られた。
【００２３】（実施例７）幅２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの
（１１１）ＧＧＧ単結晶基板上に、組成式Ｙ3-XＣｅX
Ｆｅ5 Ｏ12（Ｘ＝０、０．３、０．５、１．０）を示す
スラリー状多結晶原料を付着させ、実施例１と同様の条
件で、図１に示す単結晶育成装置１０を用いて単結晶育
成を行いファラデー回転能を測定したところ、実施例１
と同等の値を示し、Ｃｅ置換量に比例してファラデー回
転能も増加した。
（１１１）ＧＧＧ単結晶基板上に、組成式Ｙ3-XＣｅX
Ｆｅ5 Ｏ12（Ｘ＝０、０．３、０．５、１．０）を示す
スラリー状多結晶原料を付着させ、実施例１と同様の条
件で、図１に示す単結晶育成装置１０を用いて単結晶育
成を行いファラデー回転能を測定したところ、実施例１
と同等の値を示し、Ｃｅ置換量に比例してファラデー回
転能も増加した。
【００２４】
【発明の効果】本発明にかかる単結晶育成方法によれ
ば、セリウムを高濃度に置換したＹＩＧ単結晶を容易に
かつ安定に育成することができ、光アイソレータ等の光
デバイス用材料として好適な特性を持つセリウム置換Ｙ
ＩＧ単結晶を供給することができる。
ば、セリウムを高濃度に置換したＹＩＧ単結晶を容易に
かつ安定に育成することができ、光アイソレータ等の光
デバイス用材料として好適な特性を持つセリウム置換Ｙ
ＩＧ単結晶を供給することができる。
【図１】（Ａ）は本発明に用いた単結晶育成装置を正面
から見た断面図解図であり、（Ｂ）は平面から見た断面
図解図である。
から見た断面図解図であり、（Ｂ）は平面から見た断面
図解図である。
【図２】本発明にかかる単結晶育成方法を示す工程図解
図である。
図である。
【図３】大気中におけるＦｅ2 Ｏ3 −ＹＦｅＯ3 系二次
元状態図である。
元状態図である。
【図４】酸素１気圧中におけるＦｅ2 Ｏ3 −ＹＦｅＯ3
系二次元状態図である。
系二次元状態図である。
【図５】ＣＯ2 ガス中におけるＦｅ2 Ｏ3 −ＹＦｅＯ3
系二次元状態図である。
系二次元状態図である。
１０ 単結晶育成装置 １２ ＹＡＧレーザー発生装置 １４ａ，１４ｂ ファイバー １６ａ，１６ｂ レーザー発射口 １７ 筐体 １８ 双楕円面鏡 ２０ａ，２０ｂ ハロゲンランプ ２２ａ，２２ｂ シャフト ２４ 原料棒 ２５ 種結晶 ２６ 溶融帯 ２７ 石英管 ２８ Ｃｅ：ＹＩＧ単結晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 田 正 勝 京都市中京区聚楽廻東町22番地 コスモ二 条1103
Claims (6)
- 【請求項１】 多結晶体を加熱溶融して融帯を形成し、
該融帯に種結晶を接触させた後、該融帯を多結晶体側に
移動させて単結晶を得る単結晶育成方法において、 単結晶育成時における雰囲気中の酸素濃度が１０体積％
より低いことを特徴とする、単結晶育成方法。 - 【請求項２】 前記単結晶育成時における雰囲気中の酸
素濃度が１体積％より低いことを特徴とする、請求項１
に記載の単結晶育成方法。 - 【請求項３】 前記単結晶は、セリウムを含む磁性ガー
ネット単結晶であることを特徴とする、請求項１または
請求項２に記載の単結晶育成方法。 - 【請求項４】 前記単結晶は、一般式Ｒ3-X ＣｅX Ｆｅ
5-Y ＭY Ｏ12（ただし、ＲはＹおよび原子番号５９から
７１までの希土類元素のうちから選択される少なくとも
１種であり、ＭはＧａおよびＡｌのうちの少なくとも１
種であり、０．３≦ｘ≦３、０≦ｙ≦２）で表されるこ
とを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の単結
晶育成方法。 - 【請求項５】 前記単結晶は、ファイバー、角柱もしく
は薄板、または基板上の膜のいずれかの形状を有するこ
とを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに
記載の単結晶育成方法。 - 【請求項６】 光学式加熱装置により多結晶体を加熱溶
融して融帯を形成することを特徴とする、請求項１ない
し請求項５のいずれかに記載の単結晶育成方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10098521A JPH11278980A (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 単結晶育成方法 |
| US09/263,586 US6165263A (en) | 1998-03-25 | 1999-03-05 | Method for growing single crystal |
| DE19913358A DE19913358A1 (de) | 1998-03-25 | 1999-03-24 | Verfahren zum Ziehen eines Einkristalls |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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