(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐圧容器と、前記耐圧容器を昇温する加熱手段と、を有し、前記加熱手段による昇温によって前記耐圧容器内に超臨界流体を生成し、前記超臨界流体に溶解した物質が析出することで結晶が成長する結晶成長装置であって、
複数の圧電体を有し、前記複数の圧電体のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整することで、前記超臨界流体と接する流体接触面に、弾性波を進行波として伝搬させる弾性波伝搬手段、
をさらに有する結晶成長装置。
【請求項２】
前記流体接触面が、前記耐圧容器の内面である
請求項１に記載の結晶成長装置。
【請求項３】
前記複数の圧電体が、前記耐圧容器に接して配置されている
請求項２に記載の結晶成長装置。
【請求項４】
前記複数の圧電体が、前記耐圧容器の一部である
請求項２に記載の結晶成長装置。
【請求項５】
前記複数の圧電体から選択された２つの圧電体が、距離Ｌを隔てて位置し、
前記２つの圧電体の各々に印加される交番電界の位相が、９０度または２７０度相違し、
前記弾性波の波長λと前記距離Ｌとの間に、
Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、
の関係を有する請求項１から請求項４の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項６】
前記耐圧容器が、前記流体接触面を伝搬する弾性波が元の位置に達する周回経路を有し、
前記周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように、前記圧電体に印加される前記交番電界の位相が調整される
請求項３から請求項５の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項７】
前記耐圧容器の中央部分に円筒状の凹部を有し、
前記流体接触面が、前記耐圧容器の前記凹部の表面および前記耐圧容器の内面である
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項８】
前記複数の圧電体が、前記凹部に接して配置された圧電体および前記耐圧容器に接して配置された圧電体を有する第１の構成、または、前記凹部に接して配置された圧電体および前記耐圧容器の一部である圧電体を有する第２の構成、の何れかの構成を有し、
前記複数の圧電体に交番電界を印加することにより、前記流体接触面に前記弾性波を伝搬させる
請求項７に記載の結晶成長装置。
【請求項９】
前記凹部に接して配置された圧電体を複数有し、
前記複数の前記凹部に接して配置された圧電体のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整することで、前記弾性波を進行波として伝搬させる
請求項８に記載の結晶成長装置。
【請求項１０】
前記複数の前記凹部に接して配置された圧電体から選択された２つの圧電体が、距離Ｌを隔てて位置し、
当該２つの圧電体の各々に印加される交番電界の位相が、９０度または２７０度相違し、
前記弾性波の波長λと前記距離Ｌとの間に、
Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、
の関係を有する請求項９に記載の結晶成長装置。
【請求項１１】
前記耐圧容器の前記凹部が、前記流体接触面を伝搬する弾性波が元の位置に達する周回経路を有し、
前記周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように、前記凹部に接して配置された圧電体に印加される前記交番電界の位相が調整される
請求項８から請求項１０の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項１２】
前記弾性波伝搬手段から離れて位置する除震手段をさらに有し、
前記除震手段が、前記流体接触面を伝搬して前記除震手段に達した弾性波を吸収する弾性波吸収部材である
請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項１３】
前記弾性波伝搬手段から離れて位置する除震手段をさらに有し、
前記除震手段が、前記流体接触面を伝搬して前記除震手段に達した弾性波を打ち消す振動を発生する圧電体である
請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項１４】
前記圧電体のキュリー点が５００℃以上である
請求項１から請求項１３の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項１５】
前記圧電体が、Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮおよびＡｌＮ／Ｓｃからなる群から選択された１以上の材料からなる
請求項１４に記載の結晶成長装置。
【請求項１６】
前記流体接触面を構成する部材が、ニッケルおよび白金からなる群から選択された１以上の材料からなる
請求項１から請求項１５の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項１７】
耐圧容器に結晶の原料および溶媒を封入する段階と、
前記耐圧容器を昇温することで前記耐圧容器内に前記溶媒の超臨界流体を生成し、当該超臨界流体に前記原料を溶解するとともに前記超臨界流体と接する流体接触面に弾性波を進行波として伝搬させ、前記超臨界流体に溶解した物質を析出することで結晶を成長する段階と、
を有し、
前記結晶を成長する段階において、複数の圧電体のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整することで、前記弾性波を進行波として伝搬させる
結晶成長方法。
【請求項１８】
前記原料が窒化ガリウムであり、前記溶媒がアンモニアであり、
前記結晶を成長する段階において、窒化ガリウム単結晶を形成する
請求項１７に記載の結晶成長方法。
【請求項１９】
前記封入する段階において、ハロゲン化アンモニウムおよびアルカリ金属アミドから選択された１以上の物質を含む鉱化剤を封入する
請求項１８に記載の結晶成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶成長装置および結晶成長方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１あるいは非特許文献１には、窒化ガリウムのバルク結晶を形成する方法として、アモノサーマル法が記載されている。アモノサーマル法は、オートクレーブ内でアンモニアの超臨界流体を生成し、当該超臨界流体に結晶原料であるＧａＮを溶解し、種結晶近傍の過飽和度を制御することで当該種結晶上にＧａＮ単結晶をエピタキシャル成長する方法である。結晶原料と種結晶の間にバッフル板を配置することで対流を制御し、種結晶近傍の過飽和度を制御する。原料の溶解度を高めて成長速度を増加させ、所望の方位への選択的な成長を実現するために、鉱化剤が用いられる。アモノサーマル法によれば、欠陥密度の低い良質な窒化ガリウム結晶が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４１１３８３６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】産学官共同研究の効果的な推進  事後評価  「次世代照明を齎（もたら）す半導体基板結晶製造技術」  代表機関名：東北大学 多元物質科学研究所  研究代表者名：齋藤 文良  研究期間：平成１６年度〜平成１８年度、ＵＲＬ：「http://scfdb.tokyo.jst.go.jp/pdf/20041330/2006/200413302006rr.pdf」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アモノサーマル法では、過飽和状態からの原料の析出により結晶が成長するので、結晶の成長速度は、過飽和度に影響する温度および圧力によって敏感に変化する。よって、広い面積に渡り均一な厚さに結晶を成長しようとするなら、超臨界流体の温度および圧力が広い範囲に渡って均一になるよう適切に撹拌する必要がある。また、十分高い結晶の成長速度を実現しようとするなら、結晶の成長面に速やかに原料が供給される必要がある。結晶の原料は超臨界流体によって輸送されるから、原料の溶解部から結晶の成長面に向けた超臨界流体の適切な流れが発生している必要がある。
【０００６】
しかし、アモノサーマル法は、高温高圧環境で実施されるため、成長装置に機械的な撹拌機構を取り付けることは難しい。また超臨界流体の流れについて、従来は、単にバッフル板を配置して対流を制御するのみであり、適切な流れの制御が行われているわけではない。
【０００７】
本発明の目的は、超臨界流体に溶解した物質の析出によるIII族原子窒化物結晶の形成において、広い面積に渡り均一な厚さの結晶が形成でき、あるいは広い面積に渡り適切な結晶原料の供給が実現できる技術を提供することにある。当該技術の中核は、具体的には超臨界流体を適切に撹拌する技術であり、本発明の目的は、超臨界流体の撹拌技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、耐圧容器と、前記耐圧容器を昇温する加熱手段と、を有し、前記加熱手段による昇温によって前記耐圧容器内に超臨界流体を生成し、前記超臨界流体に溶解した物質が析出することで結晶が成長する結晶成長装置であって、前記超臨界流体と接する流体接触面に、弾性波を進行波として伝搬させる弾性波伝搬手段、をさらに有する結晶成長装置を提供する。
【０００９】
前記流体接触面として、前記耐圧容器の内面が例示できる。前記弾性波伝搬手段が、前記耐圧容器に接して配置された圧電体を有してもよく、前記圧電体に交番電界を印加することにより、前記流体接触面に前記弾性波を伝搬させることができる。あるいは、前記弾性波伝搬手段が、前記耐圧容器の一部である圧電体を有してもよく、前記圧電体に交番電界を印加することにより、前記流体接触面に前記弾性波を伝搬させることができる。前記圧電体を複数有してもよく、前記複数の圧電体のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整することで、前記弾性波を進行波として伝搬させることができる。前記複数の圧電体から選択された２つの圧電体が、距離Ｌを隔てて位置し、前記２つの圧電体の各々に印加される交番電界の位相が、90度または270度相違する場合、前記弾性波の波長λと前記距離Ｌとの間に、Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、の関係を有することができる。前記耐圧容器が、前記流体接触面を伝搬する弾性波が元の位置に達する周回経路を有してもよく、この場合、前記周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように、前記圧電体に印加される前記交番電界の位相が調整されてもよい。
【００１０】
前記耐圧容器の内部に設置される弾性体、をさらに有してもよく、この場合、前記流体接触面として、前記弾性体の表面が例示できる。前記弾性波伝搬手段が、前記弾性体に接して配置された圧電体を有してもよく、前記圧電体に交番電界を印加することにより、前記流体接触面に前記弾性波を伝搬させることができる。あるいは、前記弾性波伝搬手段が、前記弾性体の一部である圧電体を有してもよく、前記圧電体に交番電界を印加することにより、前記流体接触面に前記弾性波を伝搬させることができる。前記圧電体を複数有してもよく、前記複数の圧電体のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整することで、前記弾性波を進行波として伝搬させることができる。前記複数の圧電体から選択された２つの圧電体が、距離Ｌを隔てて位置し、前記２つの圧電体の各々に印加される交番電界の位相が、90度または270度相違する場合、前記弾性波の波長λと前記距離Ｌとの間に、Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、の関係を有することができる。前記弾性体が、前記流体接触面を伝搬する弾性波が元の位置に達する周回経路を有してもよく、この場合、前記周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように、前記圧電体に印加される前記交番電界の位相が調整されてもよい。
【００１１】
前記弾性波伝搬手段から離れて位置する除振手段をさらに有してもよく、前記除振手段が、前記流体接触面を伝搬して前記除振手段に達した弾性波を吸収する弾性波吸収部材であってもよい。あるいは、前記弾性波伝搬手段から離れて位置する除振手段をさらに有してもよく、前記除振手段が、前記流体接触面を伝搬して前記除振手段に達した弾性波を打ち消す振動を発生する圧電体であってもよい。前記圧電体のキュリー点として500℃以上が挙げられる。前記圧電体として、Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮおよびＡｌＮ／Ｓｃからなる群から選択された１以上の材料からなるものが挙げられる。前記流体接触面を構成する部材として、ニッケルおよび白金からなる群から選択された１以上の材料からなるものが挙げられる。
【００１２】
本発明の第２の態様においては、耐圧容器に結晶の原料および溶媒を封入する段階と、前記耐圧容器を昇温することで前記耐圧容器内に前記溶媒の超臨界流体を生成し、当該超臨界流体に前記原料を溶解するとともに前記超臨界流体と接する流体接触面に弾性波を進行波として伝搬させ、前記超臨界流体に溶解した物質を析出することで結晶を成長する段階と、を有する結晶成長方法を提供する。
【００１３】
前記原料が窒化ガリウムであり、前記溶媒がアンモニアであり、前記結晶を成長する段階において、窒化ガリウム単結晶を形成するものであってもよい。前記封入する段階において、ハロゲン化アンモニウムおよびアルカリ金属アミドから選択された１以上の物質を含む鉱化剤を封入してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】結晶成長装置１００を上方から見た概略図である。
【図２】結晶成長装置１００を正面から見た概略断面図である。
【図３】結晶成長装置２００を正面から見た概略断面図である。
【図４】結晶成長装置３００を上方から見た概略図である。
【図５】結晶成長装置３００を正面から見た概略断面図である。
【図６】結晶成長装置４００を正面から見た概略断面図である。
【図７】結晶成長装置５００を正面から見た概略断面図である。
【図８】結晶成長装置６００を上方から見た概略図である。
【図９】結晶成長装置６００を正面から見た概略断面図である。
【図１０】結晶成長装置７００を上方から見た概略図である。
【図１１】結晶成長装置７００を正面から見た概略断面図である。
【図１２】結晶成長装置８００を上方から見た概略図である。
【図１３】結晶成長装置８００を正面から見た概略断面図である。
【図１４】結晶成長装置９００を正面から見た概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、結晶成長装置１００を上方から見た概略図であり、図２は、結晶成長装置１００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置１００は、耐圧容器１１０と、圧電体１３０と、加熱手段１４０と、保温手段１５０とを有する。加熱手段１４０は、耐圧容器１１０とその内部の物質を加熱する。加熱手段１４０として、電熱ヒータ、ハロゲンランプヒータ等が例示できる。保温手段１５０は、加熱手段１４０を含めて耐圧容器１１０の全体を保温する。
【００１６】
耐圧容器１１０は、オートクレーブ（autoclave）１１２と、オートクレーブ１１２の内壁に沿って配置されるライナ１１４を有する。オートクレーブ１１２は、高温高圧に耐える筒状の部材で構成され、超臨界流体からの腐食に耐える材料で構成されることが好ましい。オートクレーブ１１２の材料として、たとえば、ハステロイ（商標名）、インコネル（商標名）、ワスパロイ（商標名）などのニッケル基合金が例示できる。ライナ１１４は、超臨界流体による腐食等の化学反応からオートクレーブ１１２を保護する。ライナ１１４の材料として、ニッケルまたは白金が例示できる。
【００１７】
耐圧容器１１０の内部には、バッフル板１１６が配置される。バッフル板１１６により耐圧容器１１０の内部が上側領域１１８と下側領域１２０の２つの領域に区分される。バッフル板１１６には開口が形成され、上側領域１１８と下側領域１２０が開口を介して接続される。開口の大きさあるいはバッフル板１１６の枚数によって耐圧容器１１０内の対流が制御される。なお、図２において、前記開口がバッフル板１１６の中央部に形成されているが、開口の位置は中央部には限定されない。上記した対流の制御ができる限り、開口の位置は任意である。また、バッフル板１１６が複数枚である場合、それぞれのバッフル板１１６の開口位置は、上から見て同じであっても（揃っていても）異なっていてもよい。
【００１８】
耐圧容器１１０の内部には、原料を溶解する溶媒としてアンモニアを封入する。また、鉱化剤として、ハロゲン化アンモニウムのような酸性鉱化剤またはアルカリ金属アミドのようなアルカリ性鉱化剤を封入する。耐圧容器１１０の上側領域１１８には種結晶１７０を設置し、下側領域１２０には原料１６０を設置する。原料１６０には多結晶ＧａＮを用いることができ、種結晶１７０には高品位のＧａＮ結晶を用いることができる。
【００１９】
加熱手段１４０による耐圧容器１１０の昇温により、耐圧容器１１０内のアンモニアの温度および圧力が数１００℃、数１０００気圧程度に高まり、アンモニアの温度および圧力が臨界点に達すると、アンモニアの超臨界流体が生成される。アンモニア超臨界流体にはＧａＮが溶解するので、下側領域１２０の多結晶ＧａＮ（原料１６０）をアンモニア超臨界流体に溶解し、溶解した原料を対流により上側領域１１８に輸送し、上側領域１１８を過飽和状態に制御することで、種結晶１７０上にＧａＮを析出させる。過飽和状態の制御は、たとえば上部領域１１８の温度を制御することにより行うことができる。なお、溶媒を構成する原子が結晶化に伴い結晶に取り込まれてもよい。すなわち、溶媒は結晶の原料になり得る。
【００２０】
なお、鉱化剤として酸性鉱化剤を用いる場合には図２に示すように、上側領域１１８に種結晶１７０を、下側領域１２０に原料１６０を設置するが、アルカリ性鉱化剤を用いる場合は、高温度であるほどＧａＮの溶解度が低下するため、上側領域１１８に原料１６０を、下側領域１２０に種結晶１７０を設置する。
【００２１】
耐圧容器１１０上部の円筒形状部分に、リング形状の圧電体１３０が耐圧容器１１０に接して配置されている。圧電体１３０は、流体接触面１１５に弾性波を進行波として伝搬させる弾性波伝搬手段の一例である。圧電体１３０に交番電界を印加することにより弾性波を発生し、流体接触面１１５に弾性波が伝搬する。なお、弾性波は、耐圧容器１１０の壁面を伝搬し、圧電体１３０に到達することにより、定在波を形成しうるが、交番電圧の印加強度を、弾性波が伝搬過程で減衰し、圧電体１３０に到達しない程度に抑えることにより、進行波とすることができる。
【００２２】
弾性波は、黒矢印で示す方向（上から下）に向かって進行波として伝搬する。弾性波が進行波として流体接触面１１５を伝搬することで流体接触面１１５に接する超臨界流体が進行波の進行方向に輸送される。その結果、超臨界流体に白矢印のような流れが発生し、下側領域１２０においては原料１６０の溶解が促進され、上側領域１１８においては種結晶１７０の結晶成長面に十分な量の原料が供給される。この結果、結晶の成長速度が高まり、結晶の品質が向上する。なお、バッフル板１１６の開口部分では、上側領域１１８の流れと下側領域１２０の流れが干渉し、超臨界流体の交換が行われる。このような上側領域１１８と下側領域１２０の物質交換は対流による物質交換より大きく、下側領域１２０から上側領域１１８への効果的な原料の輸送が実現できる。
【００２３】
弾性波伝搬手段である圧電体は、耐圧容器１１０の一部であってもよい。圧電体１３０は、そのキュリー点が500℃以上であるものを選択する。たとえば、圧電体１３０は、Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮおよびＡｌＮ／Ｓｃからなる群から選択された１以上の材料からなるものとすることができる。
【００２４】
上記した結晶成長装置１００を用いた結晶成長方法は、耐圧容器１１０に結晶の原料１６０および溶媒を封入する段階と、耐圧容器１１０を昇温することで耐圧容器１１０内に溶媒の超臨界流体を生成し、当該超臨界流体に原料１６０を溶解するとともに超臨界流体と接する流体接触面１１５に弾性波を進行波として伝搬させ、超臨界流体に溶解した物質を析出することで結晶を成長する段階と、を有する。進行波を伝搬させながら結晶成長することで、超臨界流体を撹拌しながら結晶成長できる。結晶の成長界面において、原料原子が撹拌により適切に供給される。圧電体１３０に印加する交番電界は、その電圧（振幅）が大きいほど、また、周波数が高いほど、超臨界流体の輸送速度が向上し、良好な結晶が形成できる。
【００２５】
図３は、結晶成長装置２００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置２００は、弾性波伝搬手段である圧電体１３０を複数有する点が結晶成長装置１００と相違することを除き、他は結晶成長装置１００と同じである。よって、結晶成長装置１００と相違する点についてのみ説明する。
【００２６】
結晶成長装置２００では、圧電体１３０を複数とすることで、それぞれの圧電体１３０に印加する交番電界の位相を調整することができる。交番電界の位相を調整することで、弾性波の指向性（弾性波進行波の進行方向）を圧電体１３０の並び方向とすることができる。これにより、より大きな弾性波の進行波を生成することができ、より効果的に超臨界流体を流動させることができる。
【００２７】
図４は、結晶成長装置３００を上方から見た概略図である。図５は、結晶成長装置３００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置３００は、結晶成長装置１００あるいは結晶成長装置２００とは圧電体１３０の配置が相違する。すなわち、結晶成長装置３００における圧電体１３０は、直線形状を有し、圧電体１３０の長さ方向が耐圧容器１１０の上下方向となるよう外側壁面に接して配置されている。また、圧電体１３０は２本配置されている。圧電体１３０をこのように配置することで、弾性波は、耐圧容器１１０の円周方向（図４の黒矢印の方向）に進行し、結晶成長装置１００あるいは結晶成長装置２００とは、弾性波の進行方向が相違することとなる。この結果、超臨界流体は、白矢印の方向に流動し、結晶の成長面付近（超臨界流体の液面付近）で円を描くような流れを生じる。結晶成長装置１００および結晶成長装置２００では、超臨界流体が周辺部で下降し中央部で上昇する流れであったが、結晶成長装置３００では、耐圧容器１１０の周に沿って円を描くような流れであり、よりスムーズな層流を形成する。この結果、結晶の品質をより高めることができる。
【００２８】
結晶成長装置３００では、圧電体１３０を前記の通り配置するので、弾性波が耐圧容器１１０の流体接触面１１５を周方向に伝搬すると、一周して元の位置に達する周回経路を有することとなる。この場合、圧電体１３０に印加される交番電界の位相を、周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように調整できる。この結果、弾性波を定在波にすることなく安定的継続的に進行波とすることができる。すなわち、弾性波として投入されたエネルギーは効率的に進行波に変換され、エネルギーの無駄なく超臨界流体の輸送に寄与できる。
【００２９】
また、結晶成長装置３００では、複数の圧電体１３０が配置されており、当該複数の圧電体１３０のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整できる。すなわち、複数の圧電体１３０から選択された２つの圧電体１３０が、距離Ｌを隔てて位置する場合、２つの圧電体１３０の各々に印加する交番電界の位相を、90度または270度相違させ、弾性波の波長λと距離Ｌとの間に、Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、の関係を有するように、圧電体１３０に印加する電圧の周波数および位相を調整する。このように調整することで、大きな進行波を生成することができ、より効果的に超臨界流体を流動させることができる。
【００３０】
図６は、結晶成長装置４００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置４００は、除振手段２０２を有する点が結晶成長装置２００と相違することを除き、他は結晶成長装置２００と同様である。よって、相違する点についてのみ説明する。除振手段２０２は、圧電体１３０から離れて位置する。除振手段２０２として、流体接触面１１５を伝搬して除振手段２０２に達した弾性波を吸収する弾性波吸収部材２０４が挙げられる。
【００３１】
除振手段２０２を有さない場合、圧電体１３０を発した弾性波は、耐圧容器１１０の底部で反射し、流体接触面１１５に定在波を発生する可能性がある。しかし、除振手段２０２を有することで、定在波の原因となる反射波を発生せず、弾性波エネルギーは効率的に進行波に変換できる。
【００３２】
なお、除振手段２０２として、図７に示すような他の構成も例示できる。図７は、結晶成長装置５００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置５００の除振手段２０２は、流体接触面１１５を伝搬して除振手段２０２に達した弾性波を打ち消す振動を発生する圧電体１３０である。除振手段２０２としての圧電体１３０は、弾性波伝搬手段としての圧電体１３０から離れて配置される。つまり、除振手段２０２としての圧電体１３０は、耐圧容器１１０の底部付近に配置される。除振手段２０２としての圧電体１３０には弾性波を打ち消す振動を発生する電圧を印加する。これにより定在波の発生を防止できる。結晶成長装置４００の除振手段２０２がパッシブな除振手段であるなら、結晶成長装置５００の除振手段２０２はアクティブな除振手段と言える。
【００３３】
図８は、結晶成長装置６００を上方から見た概略図である。図９は、結晶成長装置６００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置６００は、超臨界流体の流動に駆動力を与える弾性波の伝搬を耐圧容器１１０の中央部分にも形成した例である。結晶成長装置６００は、耐圧容器１１０の中央部分に円筒状の凹部を有し、当該凹部内部に圧電体２１８を有する。
【００３４】
耐圧容器１１０中央の凹部は、円筒形状を有し、弾性波伝搬手段としての圧電体２１８と、除振手段２０２としての圧電体２１８とが、耐圧容器１１０の凹部に接して配置されている。
【００３５】
弾性波伝搬手段としての圧電体２１８に交番電界を印加することにより、耐圧容器１１０の凹部の表面に弾性波の進行波を生成できる。耐圧容器１１０の凹部の表面は超臨界流体と接触しており、超臨界流体に流動の駆動力を与える流体接触面１１５として機能する。なお、耐圧容器１１０の凹部の一部が圧電体２１８であってもよい。圧電体２１８を複数有し、複数の圧電体２１８のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整できる点、は耐圧容器１１０についての場合と同様である。また除振手段２０２としての圧電体２１８を機能させることで耐圧容器１１０の凹部の表面での定在波の発生を防止できる。
【００３６】
耐圧容器１１０の内面における弾性波進行波による超臨界流体の駆動に加え、耐圧容器１１０の凹部の表面における弾性波進行波による駆動により、超臨界流体がより強く駆動され、超臨界流体の流動性が高まり、成長する結晶の大面積化にも対応でき、結晶の均一性を向上することもできる。
【００３７】
図１０は、結晶成長装置７００を上方から見た概略図である。図１１は、結晶成長装置７００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置７００は、超臨界流体が周方向に円を描くように流動する結晶成長装置３００の場合に耐圧容器１１０の凹部を適用した例である。この場合、耐圧容器１１０の凹部が、流体接触面１１５を伝搬する弾性波が元の位置に達する周回経路を有し、周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように、圧電体２１８に印加される交番電界の位相が調整できる。結晶成長装置７００の場合も、耐圧容器１１０の内面を伝搬する弾性波進行波からの駆動力に加え、耐圧容器１１０の凹部の表面を伝搬する弾性波進行波の駆動力が加わり、より強く超臨界流体が流動する。この結果、結晶の品質向上、成長速度の増加、収率の向上等を図ることができる。なお、圧電体２１８を複数有し、複数の圧電体２１８のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整することで、弾性波を進行波として伝搬させる点、複数の圧電体２１８から選択された２つの圧電体２１８が、距離Ｌを隔てて位置し、２つの圧電体２１８の各々に印加される交番電界の位相が、90度または270度相違し、弾性波の波長λと距離Ｌとの間に、Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、を有して良い点、は耐圧容器１１０についての場合と同様である。
【００３８】
図１２は、結晶成長装置８００を上方から見た概略図である。図１３は、結晶成長装置８００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置８００は、耐圧容器１１０がバレル型の形状を有する。このようなバレル形状を持つ耐圧容器１１０であっても、圧電体１３０によって、黒矢印方向の弾性波進行波を生成でき、超臨界流体を白矢印方向に流動できる。この場合も、結晶成長装置１００から結晶成長装置７００の場合と同様に、原料の溶解性を高め、結晶の均一性を向上し、成長速度の増加、結晶品質の向上、収率の改善等を図ることができる。なお、結晶成長装置８００の耐圧容器１１０は、周回経路を有するものであり、周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように、圧電体１３０に印加される交番電界の位相が調整できる点、複数の圧電体１３０のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整することで、弾性波を進行波として伝搬させる点、複数の圧電体１３０から選択された２つの圧電体１３０が、距離Ｌを隔てて位置し、２つの圧電体１３０の各々に印加される交番電界の位相が、90度または270度相違し、弾性波の波長λと距離Ｌとの間に、Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、を有して良い点、は結晶成長装置３００あるいは結晶成長装置７００の場合と同様である。
【００３９】
図１４は、結晶成長装置９００を正面から見た概略断面図である。図１４に示すように、下側領域１２０に耐圧容器１１０中央部の凹部を設け、上側領域１１８に凹部を設けないものであってもよい。逆に、上側領域１１８に耐圧容器１１０中央部の凹部を設け、下側領域１２０に凹部を設けないものであってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１００  結晶成長装置、１１０  耐圧容器、１１２  オートクレーブ、１１４  ライナ、１１５  流体接触面、１１６  バッフル板、１１８  上側領域、１２０  下側領域、１３０  圧電体、１４０  加熱手段、１５０  保温手段、１６０  原料、１７０  種結晶、２００  結晶成長装置、２０２  除振手段、２０４  弾性波吸収部材、２１８  圧電体、３００  結晶成長装置、４００  結晶成長装置、５００  結晶成長装置、６００  結晶成長装置、７００  結晶成長装置、８００  結晶成長装置、９００  結晶成長装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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