JPS6129913B2 - - Google Patents
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- JPS6129913B2 JPS6129913B2 JP15348480A JP15348480A JPS6129913B2 JP S6129913 B2 JPS6129913 B2 JP S6129913B2 JP 15348480 A JP15348480 A JP 15348480A JP 15348480 A JP15348480 A JP 15348480A JP S6129913 B2 JPS6129913 B2 JP S6129913B2
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高融点酸化物単結晶の製造方法に関
し、特にバグダサロフ法による高融点酸化物単結
晶の製造方法の改良に係る。
し、特にバグダサロフ法による高融点酸化物単結
晶の製造方法の改良に係る。
酸化物単結晶の製造方法には、ベルヌイ法、チ
ヨコラフスキー法、EFG法、バグダサロフ法な
どが知られているが、この中のバグダサロフ法と
して特開昭49−88788号、特開昭54−68797号の明
細書に記載された方法が提案されている。かかる
方法は原料酸化物を耐熱金属容器の中で、真空中
或いは不活性雰囲気中にて電気抵抗加熱で溶か
し、この溶融物を水平方向に移動させるとによつ
て、その一端から冷却して単結晶化させ、サフア
イヤ、ルビー、スピネル、YAGなどの高融点酸
化物単結晶を製造するものである。こうしたバグ
ダサロフ法では、原料酸化物を耐熱金属容器の中
で溶かし、かつその中で結晶化させるため、原料
酸化物はもとより、その溶融物もしくは結晶体は
金属容器に対して化学的にも物理的にも不活性で
あることが必要である。
ヨコラフスキー法、EFG法、バグダサロフ法な
どが知られているが、この中のバグダサロフ法と
して特開昭49−88788号、特開昭54−68797号の明
細書に記載された方法が提案されている。かかる
方法は原料酸化物を耐熱金属容器の中で、真空中
或いは不活性雰囲気中にて電気抵抗加熱で溶か
し、この溶融物を水平方向に移動させるとによつ
て、その一端から冷却して単結晶化させ、サフア
イヤ、ルビー、スピネル、YAGなどの高融点酸
化物単結晶を製造するものである。こうしたバグ
ダサロフ法では、原料酸化物を耐熱金属容器の中
で溶かし、かつその中で結晶化させるため、原料
酸化物はもとより、その溶融物もしくは結晶体は
金属容器に対して化学的にも物理的にも不活性で
あることが必要である。
ところで、バグダサロフ法の原料としては、従
来よりベルヌイ法その他の方法で育生した単結晶
の破砕片、或いは天然ガス、プロパンガス、重油
等の燃料で焼成した酸化物焼結体が用いられてい
る。しかしながら、前者は高価であると共にTi
を不純物として含んでいるものが多いことなどか
ら、後者は酸素、一酸化炭素、硫黄、亜硫酸ガ
ス、炭素など、金属容器と反応する活性物質を気
孔中に内在していることから、いずれも原料とし
ての適性を欠くものであつた。
来よりベルヌイ法その他の方法で育生した単結晶
の破砕片、或いは天然ガス、プロパンガス、重油
等の燃料で焼成した酸化物焼結体が用いられてい
る。しかしながら、前者は高価であると共にTi
を不純物として含んでいるものが多いことなどか
ら、後者は酸素、一酸化炭素、硫黄、亜硫酸ガ
ス、炭素など、金属容器と反応する活性物質を気
孔中に内在していることから、いずれも原料とし
ての適性を欠くものであつた。
このようなことから、本発明者は上記欠点を克
服すべき鋭意研究した結果、原料焼結体の内蔵ガ
スに着目し、金属容器と反応するガスを包含せ
ず、かつ3.5以上の高密度焼結を助長する焼成雰
囲気を調べ、水素もしくは真空の雰囲気で焼成し
た焼結体が原料として適することを究明し、これ
によつて耐熱金属容器と反応することなく効率よ
くかつ安価に高融点酸化物単結晶を製造し得る方
法を見い出した。
服すべき鋭意研究した結果、原料焼結体の内蔵ガ
スに着目し、金属容器と反応するガスを包含せ
ず、かつ3.5以上の高密度焼結を助長する焼成雰
囲気を調べ、水素もしくは真空の雰囲気で焼成し
た焼結体が原料として適することを究明し、これ
によつて耐熱金属容器と反応することなく効率よ
くかつ安価に高融点酸化物単結晶を製造し得る方
法を見い出した。
すなわち本発明の高融点酸化物単結晶の製造方
法は、水素雰囲気中又は真空中で焼結した高密度
の高融点酸化物原料を、真空中又は不活性ガス雰
囲気中において耐熱金属容器内で溶融し、種結晶
を用いて単結晶化することを特徴とするものであ
る。
法は、水素雰囲気中又は真空中で焼結した高密度
の高融点酸化物原料を、真空中又は不活性ガス雰
囲気中において耐熱金属容器内で溶融し、種結晶
を用いて単結晶化することを特徴とするものであ
る。
本発明における原料の素材としてはアルミナ、
アルミナ−マグネシアの混合物、イツトリウム−
砒素−ガリウムの混合物等を挙げることができ
る。
アルミナ−マグネシアの混合物、イツトリウム−
砒素−ガリウムの混合物等を挙げることができ
る。
次に、本発明の実施例を説明する。
実施例 1
市販の高純度アルミナ粉末10Kgに、市販のポリ
ビニルアルコールの5%水溶液を5重量%加え、
捏和、造粒した後、この造粒粉をアイソスタテイ
クプレス幅100mm、長さ150mm、厚さ20mmの板に成
形し、これを大気中で1000℃、3時間加熱して仮
焼した。つづいて、仮焼体の半量を水素炉で、
1830℃、5時間焼結した。この焼結体は淡灰色を
なし、見掛密度が3.86g/cm3であつた。次いで、
得られた焼結体のブロツク及びその破砕片2.2Kg
を耐熱金属容器に入れ、バグダサロフ法の結晶育
成炉でサフアイア単結晶を製造した。
ビニルアルコールの5%水溶液を5重量%加え、
捏和、造粒した後、この造粒粉をアイソスタテイ
クプレス幅100mm、長さ150mm、厚さ20mmの板に成
形し、これを大気中で1000℃、3時間加熱して仮
焼した。つづいて、仮焼体の半量を水素炉で、
1830℃、5時間焼結した。この焼結体は淡灰色を
なし、見掛密度が3.86g/cm3であつた。次いで、
得られた焼結体のブロツク及びその破砕片2.2Kg
を耐熱金属容器に入れ、バグダサロフ法の結晶育
成炉でサフアイア単結晶を製造した。
比較例 1
前記実施例1で作製した仮焼体の残り半量をプ
ロパンガス炉で1830℃、10時間焼成した。この焼
結体は淡褐色をなし、見掛密度が3.80g/cm3であ
つた。次いで、この焼結体のブロツク及び破砕片
2.2Kgを前記実施例1と同様育成してサフアイア
単結晶を製造した。
ロパンガス炉で1830℃、10時間焼成した。この焼
結体は淡褐色をなし、見掛密度が3.80g/cm3であ
つた。次いで、この焼結体のブロツク及び破砕片
2.2Kgを前記実施例1と同様育成してサフアイア
単結晶を製造した。
しかして、前記実施例1及び比較例1のサフア
イア単結晶を観察した。その結果、実施例1の方
法で得たサフアイア単結晶は、結晶内部や表面に
泡も異物もない、無色透明の均一な結晶であつ
た。これに対し、比較例1の方法では、結晶育生
時において金属容器に接触していた結晶の底面及
び側面に1〜2mm大の泡と黒灰色の金属性付着物
が多数生じていた。
イア単結晶を観察した。その結果、実施例1の方
法で得たサフアイア単結晶は、結晶内部や表面に
泡も異物もない、無色透明の均一な結晶であつ
た。これに対し、比較例1の方法では、結晶育生
時において金属容器に接触していた結晶の底面及
び側面に1〜2mm大の泡と黒灰色の金属性付着物
が多数生じていた。
実施例 2
市販の高純度アルミナ粉末10Kgに、市販のポリ
ビニルアルコールの5%水溶液を5重量%加え、
捏和、造粉した後、この造粒粉をアイソスタテイ
クプレスにて幅50mm、長さ100mm、厚さ20mmの板
に成形し、これを大気中で1000℃、3時間加熱し
て仮焼した。つづいて、仮焼体の半量を5×
10-2Torrの真空中で1850℃、10時間焼成した。
得られた焼結体は白色をなし、見掛密度が3.83
Kg/cm3であつた。次いで、この焼結体のブロツク
及び破砕片2.0Kgを耐熱金属容器に入れ、バグダ
サロフ法の結晶育成炉で結晶育成を行ないサフア
イア単結晶を製造した。
ビニルアルコールの5%水溶液を5重量%加え、
捏和、造粉した後、この造粒粉をアイソスタテイ
クプレスにて幅50mm、長さ100mm、厚さ20mmの板
に成形し、これを大気中で1000℃、3時間加熱し
て仮焼した。つづいて、仮焼体の半量を5×
10-2Torrの真空中で1850℃、10時間焼成した。
得られた焼結体は白色をなし、見掛密度が3.83
Kg/cm3であつた。次いで、この焼結体のブロツク
及び破砕片2.0Kgを耐熱金属容器に入れ、バグダ
サロフ法の結晶育成炉で結晶育成を行ないサフア
イア単結晶を製造した。
比較例 2
上記実施例2で作製した仮焼体の残り半量を天
然ガス炉で1800℃、20時間焼成した。得られた焼
結体は淡褐色をなし、見掛密度が3.85g/cm3であ
つた。次いで、この焼結体のブロツク及び破砕片
2.0Kgを実施例2と同様育成してサフアイア単結
晶を製造した。
然ガス炉で1800℃、20時間焼成した。得られた焼
結体は淡褐色をなし、見掛密度が3.85g/cm3であ
つた。次いで、この焼結体のブロツク及び破砕片
2.0Kgを実施例2と同様育成してサフアイア単結
晶を製造した。
しかして、記実施例2及び比較例2で製造した
サフアイア単結晶を観察した。その結果、実施例
2で得たサフアイア単結晶は、結晶内部や表面に
泡も異物もない。無色透明の均一な結晶であつ
た。これに対し、比較例2の方法では結晶育生時
において金属容器に接触していた結晶の底面及び
側面に1〜2mm大の泡と黒灰色の金属性付着物が
多数生じていた。
サフアイア単結晶を観察した。その結果、実施例
2で得たサフアイア単結晶は、結晶内部や表面に
泡も異物もない。無色透明の均一な結晶であつ
た。これに対し、比較例2の方法では結晶育生時
において金属容器に接触していた結晶の底面及び
側面に1〜2mm大の泡と黒灰色の金属性付着物が
多数生じていた。
実施例 3
市販の高純度アルミナ粉末7Kgに、市販の高純
度マグネシア粉末2.8Kgを加え、更にこれらのア
セトンを加えて湿式混合した。ひきつづき、この
混合体を乾燥してアセトンを完全に揮散除去し、
更にポリビニルアルコールの5%水溶液を5重量
%加え、捏和、造粒した後、この造粒粉をアイソ
スタテイクプレスにて幅50mm、長さ100mm、厚さ
20mmの板に成形し、これを大気中で1200℃、3時
間仮焼した。つづいて仮焼体の半量を水素雰囲気
中、1870℃で10時間焼成した。得られた焼結体は
淡白色をなし、見掛密度が3.3g/cm3であつた。
次いで、この焼結体のブロツク及び破砕片1.7Kg
を耐熱金属容器に入れ、バグダサロフ法の結晶育
生炉で結晶育性を行ないスピネル単結晶を製造し
た。
度マグネシア粉末2.8Kgを加え、更にこれらのア
セトンを加えて湿式混合した。ひきつづき、この
混合体を乾燥してアセトンを完全に揮散除去し、
更にポリビニルアルコールの5%水溶液を5重量
%加え、捏和、造粒した後、この造粒粉をアイソ
スタテイクプレスにて幅50mm、長さ100mm、厚さ
20mmの板に成形し、これを大気中で1200℃、3時
間仮焼した。つづいて仮焼体の半量を水素雰囲気
中、1870℃で10時間焼成した。得られた焼結体は
淡白色をなし、見掛密度が3.3g/cm3であつた。
次いで、この焼結体のブロツク及び破砕片1.7Kg
を耐熱金属容器に入れ、バグダサロフ法の結晶育
生炉で結晶育性を行ないスピネル単結晶を製造し
た。
比較例 3
上記実施例3で作製した仮焼体の残り半量を重
要炉1750℃、20時間焼成した。得られた焼結体は
淡黄白色をなし、見掛密度が3.1g/cm3であつ
た。次いで、この焼結体のブロツク及び破砕片
1.7Kgを実施例3と同様に結晶育生を行ないスピ
ネル単結晶を製造した。
要炉1750℃、20時間焼成した。得られた焼結体は
淡黄白色をなし、見掛密度が3.1g/cm3であつ
た。次いで、この焼結体のブロツク及び破砕片
1.7Kgを実施例3と同様に結晶育生を行ないスピ
ネル単結晶を製造した。
しかして、実施例3及び比較例3で製造したス
ピネル単結晶の状態を観察した。その結果、実施
例3で得たスピネル単結晶は内部や表面に泡、異
物がない、無色透明な均一な結晶であつた。これ
に対し、比較例3の方法では金属容器と接触して
いた結晶の底面及び側面に2mm大の泡が存在した
うえ、底面に広く金属容器から剥離した灰白色の
金属膜が付着していた。
ピネル単結晶の状態を観察した。その結果、実施
例3で得たスピネル単結晶は内部や表面に泡、異
物がない、無色透明な均一な結晶であつた。これ
に対し、比較例3の方法では金属容器と接触して
いた結晶の底面及び側面に2mm大の泡が存在した
うえ、底面に広く金属容器から剥離した灰白色の
金属膜が付着していた。
以上詳述した如く、本発明によれば内部や表面
に泡、異物の存在しない無色透明の均一な結晶性
を有し、光学材料や半導体用基板などに好適な高
融点酸化物単結晶を効率よくかつ安価な原料で製
造できる等顕著な効果を有する。
に泡、異物の存在しない無色透明の均一な結晶性
を有し、光学材料や半導体用基板などに好適な高
融点酸化物単結晶を効率よくかつ安価な原料で製
造できる等顕著な効果を有する。
Claims (1)
- 1 水素雰囲気中又は真空中で焼結した高密度の
高融点酸化物原料を、真空中又は不活性ガス雰囲
気中において耐熱金属容器内で溶融し、種結晶を
用いて単結晶化することを特徴とする高融点酸化
物単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15348480A JPS5777092A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Manufacture of oxide single crystal with high melting point |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15348480A JPS5777092A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Manufacture of oxide single crystal with high melting point |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5777092A JPS5777092A (en) | 1982-05-14 |
| JPS6129913B2 true JPS6129913B2 (ja) | 1986-07-10 |
Family
ID=15563575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15348480A Granted JPS5777092A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Manufacture of oxide single crystal with high melting point |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5777092A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5540182A (en) * | 1993-09-24 | 1996-07-30 | General Electric Company | Conversion of polycrystalline material to single crystal material using bodies having a selected surface topography |
| JP5067596B2 (ja) * | 2005-11-24 | 2012-11-07 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | サファイア単結晶製造方法及びその製造装置 |
-
1980
- 1980-10-31 JP JP15348480A patent/JPS5777092A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5777092A (en) | 1982-05-14 |
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