(57)【要約】【課題】特にＣｚ法によるニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどの、多元素で構成される酸化物単結晶を育成する際に、既存の一般的な単結晶の育成装置に、原料融液を攪拌するための新たな器具・部材の取り付けや設置をすることなく、コストや作業負担の増加を抑えながら原料融液の組成を均一化でき、高い収率で良質の酸化物単結晶を得ることが可能な酸化物結晶の育成方法を提供すること。【解決手段】酸化物単結晶の育成前に予め酸化物種結晶の先端に略円盤状の酸化物仮結晶を育成し、育成した略円盤状の酸化物仮結晶を用いて、酸化物原料融液を強制的に攪拌し、その組成を均一化した後、育成されている略円盤状の酸化物結晶を融解し、組成が均一化された酸化物原料融液に混ぜ、その後、酸化物原料融液に酸化物種結晶を接触させて、酸化物単結晶を育成する。【選択図】図２
2019038729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
坩堝内の酸化物原料融液からＣｚ法で酸化物単結晶の育成する方法であって、
酸化物単結晶の育成前に予め酸化物種結晶の先端に略円盤状の酸化物仮結晶を育成し、育成した略円盤状の酸化物仮結晶を用いて酸化物原料融液を攪拌して酸化物原料融液の組成を均一化し、酸化物原料融液の組成を均一化した後、酸化物種結晶の先端に育成されている略円盤状の酸化物仮結晶を融解し、酸化物原料融液に酸化物種結晶を接触させて、酸化物単結晶を育成することを特徴とする酸化物単結晶の育成方法。
【請求項２】
前記坩堝の直径に対する前記略円盤状の酸化物仮結晶の直径の比率が、０．３５〜０．６５の範囲内となるように、該略円盤状の酸化物仮結晶を育成することを特徴とする請求項１に記載の酸化物単結晶の育成方法。
【請求項３】
前記酸化物単結晶は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム及びランガサイトのいずれかの単結晶であることを特徴とする請求項１に記載の酸化物単結晶の育成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物単結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表面弾性波デバイス、光変調デバイス等の材料としてニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムの単結晶が多く利用されている。そして、単結晶の育成には、高周波誘導加熱方式や抵抗加熱方式のチョクラルスキー式育成法（以下、「Ｃｚ法」とする。）を用いる育成装置が多く利用されている。Ｃｚ法では、育成装置の坩堝内の原料融液に、シード棒に取り付けた種結晶を接触させ、回転しながら引き上げることにより単結晶を育成する。
【０００３】
ところで、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどの、多元素で構成される酸化物単結晶を育成する場合、高い収率で良質の単結晶を得るためには、原料融液の組成が十分に均一化していることが重要かつ必須である。
【０００４】
しかしながら、原料を融解しても、融解直後の原料融液の物性が変化しているときには、原料融液の組成が原料融液内の各場所によって異なっている場合が多く、原料融液の物性が安定する前に、単結晶の育成を始めた場合、育成される結晶には、気泡、クラック、多結晶化などの欠陥が多く発生し、育成収率の低下を招くことが知られている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）の結晶育成中に、ニオブ酸リチウムとは組成が異なるＬｉ３ＮｂＯ４、Ｌｉ２Ｎｂ８Ｏ２１などが結晶中に偏析していることや、育成坩堝内残渣にＬｉＮｂ３Ｏ８などが部分的に固化していることが、エックス線分析により解り、原料融液の組成が均一なニオブ酸リチウム相になるようには融解していなかったことが報告されている。
この問題に対しては、特許文献１において、種結晶を原料融液の表面に浸す前の一定時間、種結晶を取り付けた回転軸とは別部材の軸と羽根とからなる攪拌羽根を原料融液内に入れ、攪拌羽根を回転させて強制的に原料融液を攪拌することで、単結晶育成前の原料融液の組成を均一化することが提案されている。
【０００６】
また、種結晶を原料融液の表面に浸した後の単結晶を育成する過程において、原料融液を攪拌することで、原料融液の組成を均一化する方法として、次の特許文献２、３に記載の方法が提案されている。
例えば、特許文献２には、種結晶を取り付け固定した回転軸に攪拌翼を吊り下げ、原料融液内に攪拌翼を入れ、回転する攪拌翼により強制的に原料融液を攪拌することで、単結晶育成過程における物質移動、熱移動を一定にすることが提案されている。
【０００７】
また、特許文献３には、坩堝内に邪魔板を設けて、坩堝を回転させることで、自然対流による原料融液の流れを強化することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０５−１６３０９３号公報
【特許文献２】特開昭６０−１０８３９６号公報
【特許文献３】特開平４−３２１５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、回転軸とは別部材の軸と羽根とからなる攪拌羽根を作製するコストや、攪拌羽根を原料融液に浸漬し、攪拌後に種結晶を取り付けた回転軸と交換する手間がかかる。また、特許文献２に記載の方法では、種結晶を取り付けた回転軸に攪拌翼及び攪拌翼を吊り下げる器具を作製するコストや、種結晶を取り付けた回転軸に攪拌翼を吊り下げる手間がかかる。また、特許文献３に記載の方法では、邪魔板を作製して坩堝内に設けるコストがかかる。このように、特許文献１〜３に提案されている従来の方法では、既存の一般的な単結晶の育成装置に、原料融液を攪拌するための新たな器具・部材の取り付けや設置が必要となり、コストや作業負担が増加してしまう。
【００１０】
本発明は上記従来の問題を鑑みてなされたものであり、特にＣｚ法によるニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどの、多元素で構成される酸化物単結晶を育成する際に、既存の一般的な単結晶の育成装置に、原料融液を攪拌するための新たな器具・部材の取り付けや設置をすることなく、コストや作業負担の増加を抑えながら原料融液の組成を均一化でき、高い収率で良質の酸化物単結晶を得ることが可能な酸化物単結晶の育成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明による酸化物単結晶の育成方法は、坩堝内の酸化物原料融液からＣｚ法を用いて酸化物単結晶を育成する方法であって、酸化物単結晶の育成前に予め（酸化物原料融液の表面温度を酸化物単結晶の育成温度よりも低い温度に調整しながら、酸化物原料融液の表面に酸化物種結晶の先端を接触させて、）酸化物種結晶の先端に略円盤状の酸化物仮結晶を（急成長するように）育成し、（急成長するように）育成した略円盤状の酸化物仮結晶を用いて（略円盤状の酸化物仮結晶における酸化物原料融液側の面が、酸化物原料融液の表面に接触した状態に保ちながら略円盤状の酸化物仮結晶を回転させることによって、）酸化物原料融液を攪拌して酸化物原料融液の組成を均一化し、酸化物原料融液の組成を均一化した後、（略円盤状の酸化物仮結晶の回転を続けながら酸化物原料融液の表面温度を上げて、）酸化物種結晶の先端に育成されている略円盤状の酸化物仮結晶を融解し、（組成が均一化された酸化物原料融液に混ぜ、）その後、（酸化物仮結晶が融解されて混ざった酸化物原料融液を酸化物単結晶の育成温度に調整しながら、）酸化物原料融液に酸化物種結晶を接触させて、酸化物単結晶を育成することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の酸化物単結晶の育成方法においては、前記略円盤状の酸化物仮結晶の直径の前記坩堝の直径に対する比率が、０．３５〜０．６５の範囲内となるように、該略円盤状の酸化物仮結晶を育成するのが好ましい。
【００１３】
また、本発明の酸化物単結晶の育成方法においては、前記酸化物単結晶は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム及びランガサイトのいずれかの単結晶であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のように、酸化物単結晶の育成前に予め酸化物種結晶の先端に略円盤状の酸化物仮結晶を（急成長するように）育成し、（急成長するように）育成した略円盤状の酸化物仮結晶を用いて（円盤状の底面が酸化物原料融液の表面に接触した状態に保ちながら回転させることによって、）酸化物原料融液を攪拌すれば、強制的に酸化物原料融液の組成を均一化することができる。また、酸化物原料融液の組成を均一化後に、（略円盤状の酸化物仮結晶の回転を続けながら酸化物原料融液の表面温度を上げて、）酸化物種結晶の先端に育成されている略円盤状の酸化物仮結晶を融解すれば、酸化物原料融液の組成を均一な状態に維持できる。そして、この組成が均一化された酸化物原料融液に酸化物種結晶を接触させて、Ｃｚ法により酸化物単結晶を育成すれば、気泡、クラック、多結晶化などの欠陥がない良好な結晶を得ることができる。
また、酸化物単結晶の育成前に予め育成する酸化物仮結晶を略円盤状に形成すれば、仮結晶の育成時間や、融液攪拌後の仮結晶の融解時間を短縮でき、単結晶育成工程全体の作業効率を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の酸化物単結晶の育成方法において、坩堝の直径に対する略円盤状の酸化物仮結晶の直径の比率が０．３５〜０．６５となるように、略円盤状の酸化物仮結晶を育成すれば、酸化物原料融液の攪拌を効果的に行うことができる。
また、本発明の酸化物単結晶の育成方法において、育成する酸化物単結晶として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム及びランガサイトのいずれかの単結晶が可能である。
【００１６】
従って、本発明によれば、特にＣｚ法によるニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどの、多元素で構成される酸化物単結晶を育成する際に、既存の一般的な単結晶の育成装置に、特許文献１〜３に提案されているような原料融液を攪拌するための新たな器具・部材の取り付けや設置をすることなく、コストや作業負担の増加を抑えながら原料融液の組成を均一化でき、高い収率で良質の酸化物単結晶を得ることが可能な酸化物単結晶の育成方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る酸化物単結晶の育成方法に用いる、既存の一般的な単結晶育成装置の一構成例を概略的に示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る酸化物単結晶の育成方法における育成工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る酸化物単結晶の育成方法における酸化物仮結晶を用いて酸化物原料融液を攪拌するときの酸化物仮結晶の回転方向と酸化物原料融液に強制的に生じる流れの方向の一例を概略的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る酸化物単結晶の育成方法に用いる、既存の一般的な単結晶育成装置の一構成例として、抵抗加熱式の育成装置１００の構成を概略的に示す縦断面図である。
【００１９】
図１に示す育成装置１００は、坩堝１と、坩堝台２と、坩堝軸３と、上段ヒータ４と、下段ヒータ５と、架台６を具備している。また、上段ヒータ４および下段ヒータ５の外周は断熱材７で覆われ、断熱材７の外周は外壁８で覆われている。また、酸化物の種結晶１０を先端に取り付けたシード棒９が図示しない回転昇降装置に接続されている。そして、育成装置１００では、図示しない回転昇降装置等の作動を介してシード棒９の先端に取り付けた酸化物の種結晶１０を坩堝１内の酸化物原料融液１１の表面に接触させて酸化物の結晶１２を育成することができるようになっている。
坩堝１は、酸化物の結晶１２を育成するための原料を保持するための容器であり、例えば、耐熱性のある白金、イリジウム等の金属で作製されている。酸化物の原料は、単結晶化の対象となる金属等が溶融した融液１１の状態で坩堝１内に保持される。
坩堝台２は、坩堝１を載置する台であり、例えば、ジルコニア、アルミナなど耐熱性のセラミックスで製造されている。なお、坩堝台２には、載置した坩堝１を上下動させるための駆動機構が組み合わされていてもよい。
上段ヒータ４、下段ヒータ５は、例えば、二硅化モリブデン製の発熱体を用いて、酸化物の原料および坩堝１を加熱するように構成されている。
断熱材７は、例えば、ジルコニア、アルミナなど耐熱性のセラミックスまたはフェルトを用いて構成されている。
なお、図１では本実施形態の酸化物単結晶の育成方法に用いる育成装置の一例として、抵抗加熱式の育成装置１００を示したが、本実施形態の酸化物単結晶の育成方法に用いる育成装置としては、抵抗ヒータに替えて、誘導コイルを用いた高周波誘導加熱方式の育成装置を用いてもよい。
【００２０】
次に、本実施形態の育成装置１００を用いた酸化物単結晶の育成方法について説明する。
本実施形態の育成方法は、従来の育成方法とは異なり、酸化物単結晶の育成前に予め酸化物仮結晶を育成し、この酸化物仮結晶を用いて酸化物原料融液を攪拌して酸化物原料融液の組成を均一化し、酸化物原料融液の組成を均一化した後、酸化物仮結晶を融解する点に特徴がある。
【００２１】
図２は本発明の一実施形態に係る酸化物単結晶の育成方法における育成工程を示すフローチャートである。
本実施形態の酸化物単結晶の育成方法は、図２に示すように、時系列順に、原料充填工程（ステップＳ１）と、原料融解工程（ステップＳ２）と、仮結晶育成工程（ステップＳ３）と、仮結晶を用いた原料融液撹拌工程（ステップＳ４）と、仮結晶融解工程（ステップＳ５）と、本結晶育成工程（ステップＳ６）と、本結晶取り出し工程（ステップＳ７）を有する。以下、各工程について説明する。
【００２２】
原料充填工程（ステップＳ１）では、最初に、図１に示した抵抗加熱式の育成装置１００に備わる断熱材７の一部（即ち、図１において坩堝１より上方に備わる断熱材７）、および、上段ヒータ４を取り外して、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３：ニオブ酸リチウム）、ＬＴ（ＬｉＴａＯ３：タンタル酸リチウム）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）等の酸化物の原料を坩堝１内に充填する。その後、取り外した断熱材７、および、上段ヒータ４を元の位置に再度取り付ける。
【００２３】
原料融解工程（ステップＳ２）では、上段ヒータ４と下段ヒータ５に電力を供給して坩堝１内の酸化物の原料を加熱し融解する。
【００２４】
仮結晶育成工程（ステップＳ３）では、図示しない回転昇降装置等を作動させてシード棒９の先端に取り付けた種結晶１０の先端を坩堝１内の酸化物原料融液１１の表面に接触させ、略円盤状（高さの低い円錐状）の酸化物仮結晶を育成する。
このとき、坩堝１の直径に対する略円盤状の酸化物仮結晶の直径の比率が、０．３５〜０．６５となるように、略円盤状の酸化物仮結晶を育成するのが好ましい。この範囲内の直径に略円盤状の酸化物仮結晶を育成すると、後述する略円盤状の酸化物仮結晶を用いた酸化物原料融液１１の撹拌を効率的に行うことができる。例えば、坩堝１の直径がφ２００ｍｍの場合、酸化物仮結晶の直径は７０ｍｍ〜１３０ｍｍとなるように育成するのが好ましい。
また、酸化物仮結晶の高さは特に限定はないが、酸化物仮結晶の育成を短時間で行え、酸化物原料融液１１の攪拌後における酸化物仮結晶の融解が容易になるようにするために、酸化物仮結晶の高さは低い方が望ましい。このため、酸化物仮結晶の直径に対する酸化物仮結晶の高さの比率が０．０３〜０．０５程度となるように育成するのが好ましい。例えば、酸化物仮結晶の直径がφ１００ｍｍの場合は、酸化物仮結晶の高さは３ｍｍ〜５ｍｍとなるように育成するのが好ましい。
酸化物仮結晶の下面形状も特に限定はないが、上述のように、酸化物仮結晶の形状は略円盤状（高さの低い円錐状）になるため、下面形状はフラットな面に近い方が好ましい。
【００２５】
このような形状及び大きさを備えた酸化物仮結晶を育成するために、上段ヒータ４や下段ヒータ５等による、酸化物仮結晶育成時の酸化物原料融液１１の表面温度や、図示しない回転昇降装置等による、酸化物仮結晶育成時のシード棒９の回転数を適切な値に設定する。例えば、直径φ２００ｍｍの坩堝１に対し、酸化物仮結晶の直径をφ１３０ｍｍ、高さを５ｍｍの略円盤状に育成する場合、酸化物原料融液１１の表面温度を、酸化物の結晶１２を良質な単結晶として育成するときの温度に比べて２℃〜５℃低い温度に調整して、酸化物の結晶１２を２０分〜６０分かけて直径φ１３０ｍｍの酸化物仮結晶に育成する。また、このとき、酸化物仮結晶を育成する種結晶１０を取り付けたシード棒９の回転数を毎分３０回転〜５０回転に調整する。
【００２６】
仮結晶を用いた原料融液撹拌工程（ステップＳ４）では、仮結晶育成工程（ステップＳ３）で育成した酸化物仮結晶の直径を保つように酸化物原料融液１１の表面温度を調整し、酸化物仮結晶を育成する種結晶１０を取り付けたシード棒９の回転数を毎分３０回転〜５０回転に調整した状態を、２時間〜３時間保持し、酸化物原料融液１１を攪拌して酸化物原料融液１１の組成を均一化する。なお、必要に応じて攪拌の条件は、酸化物原料融液１１の物性に合せて、好適な結晶の直径、回転数、攪拌時間、攪拌時の融液温度を選択する。
坩堝１内の酸化物原料融液１１では、加熱により自然対流が発生するが、シード棒９を回転させて略円盤状の酸化物仮結晶を回転させることによって酸化物原料融液１１に強制対流を発生させることができ、短時間で攪拌して酸化物原料融液１１の組成を均一化することができる。図３に本実施形態に係る酸化物単結晶の育成方法における酸化物仮結晶を用いて酸化物原料融液１１を攪拌するときの酸化物仮結晶の回転方向と酸化物原料融液１１に強制的に生じる流れの方向の一例を概略的に示す。図３に示すように、シード棒９を回転させて、略円盤状の酸化物仮結晶を、円盤状の底面が酸化物原料融液１１の表面に接触した状態に保ちながら、回転させることによって、坩堝１内の酸化物原料融液１１には、坩堝１内で、略円盤状の酸化物仮結晶の回転方向と同じ方向に回転し、且つ、下側から上側に向かう強制対流が発生する。これにより、酸化物原料融液１１を攪拌でき、酸化物原料融液１１の組成を均一化することができる。
【００２７】
仮結晶融解工程（ステップＳ５）では、原料融液撹拌工程（ステップＳ４）での酸化物原料融液１１の攪拌により酸化物原料融液１１の組成を十分に均一化した後に、上段ヒータ４と下段ヒータ５に供給する電力を調整し、酸化物原料融液１１の表面温度を上げるとともに、シード棒９の回転による略円盤状の酸化物仮結晶の回転を続けながら、シード棒９を酸化物仮結晶の高さ分下降させて、酸化物種結晶１０の先端に育成されている略円盤状の酸化物仮結晶を融解し、シード棒９には酸化物種結晶１０のみが取り付けられた状態にする。このとき、酸化物仮結晶が融解されて、組成が均一化された酸化物原料融液１１に混ざる。そして、混ざった酸化物原料融液１１は、組成が均一な状態に維持される。
【００２８】
このような工程を経て、組成が均一化された酸化物原料融液１１を用いて、酸化物単結晶（本結晶）を育成する。本結晶育成工程（ステップＳ６）は、従来行われているＣｚ法による単結晶の育成方法と同様である。
例えば、酸化物原料融液１１の表面温度を酸化物の結晶１２が良質な単結晶となるのに好適な温度に調整し、図示しない回転昇降装置等を介してシード棒９に取り付けた種結晶１０を酸化物原料融液１１の表面に再度接触させた後、酸化物の結晶１２が良質な単結晶となるのに好適な回転数および引上げ速度で徐々に上方へ引き上げる。以下、この作業をシーディングという。そして、酸化物原料融液１１の表面温度、シード棒９の回転数、引き上げ速度等を好適に制御し、酸化物の結晶１２の肩部（円錐形状部分）及び直胴部（円錐形状部分に続く円柱形状部分）を育成する。その後、酸化物の結晶１２が所定の長さの略円柱状になったところで、引き上げ速度等を制御し、酸化物原料融液１１の表面と育成した酸化物の結晶１２とを切り離し、その後、切り離した酸化物の結晶１２を冷却して酸化物単結晶の育成を完了させる。
このように酸化物原料融液１１を攪拌して、酸化物原料の組成をよく均一化した状態にした後にＣｚ法により酸化物単結晶を育成すると、気泡、クラック、多結晶化などの欠陥がない良好な単結晶が得られる。
本結晶取り出し工程（ステップＳ７）では、図１に示した抵抗加熱式の育成装置１００に備わる断熱材７の一部（即ち、図１において坩堝１より上方に備わる断熱材７）、および、上段ヒータ４を取り外し、図示しない回転昇降装置等を介してシード棒９を引き上げて、育成を完了させた酸化物単結晶を育成装置１００の炉の外部で取り出す。その後、取り外した断熱材７、および、上段ヒータ４を元の位置に再度取り付ける。
【００２９】
本実施形態の酸化物単結晶の育成方法によれば、酸化物単結晶の育成前に予め酸化物種結晶１０の先端に略円盤状の酸化物仮結晶を（急成長するように）育成し、（急成長するように）育成した略円盤状の酸化物仮結晶を用いて（円盤状の底面が酸化物原料融液１１の表面に接触した状態に保ちながら回転させることによって、）酸化物原料融液１１を攪拌するようにしたので、強制的に対流を発生させて酸化物原料融液１１の組成を均一化することができる。また、酸化物原料融液１１の組成を均一化後に、酸化物種結晶の先端に育成されている略円盤状の酸化物仮結晶を融解するようにしたので、酸化物原料融液１１の組成を均一な状態に維持できる。そして、この組成が均一化された酸化物原料融液１１に酸化物種結晶を接触させて、Ｃｚ法により酸化物単結晶を育成するようにしたので、気泡、クラック、多結晶化などの欠陥がない良好な結晶を得ることができる。
また、酸化物単結晶の育成前に予め育成する酸化物仮結晶を略円盤状に形成するようにしたので、酸化物仮結晶の育成時間や、酸化物原料融液１１を攪拌後の酸化物仮結晶の融解時間を短縮でき、単結晶育成工程全体の作業効率を向上させることができる。
また、本実施形態の酸化物単結晶の育成方法によれば、坩堝１の直径に対する略円盤状の酸化物仮結晶の直径の比率が０．３５〜０．６５となるように、略円盤状の酸化物仮結晶を育成するようにしたので、酸化物原料融液１１の攪拌を効果的に行うことができる。
従って、本実施形態によれば、特にＣｚ法によるニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどの、多元素で構成される酸化物単結晶を育成する際に、既存の一般的な単結晶の育成装置に、特許文献１〜３に提案されているような原料融液を攪拌するための器具・部材の取り付けや設置をすることなく、コストや作業負担の増加を抑えながら原料融液の組成を均一化でき、高い収率で良質の酸化物単結晶を得ることが可能な酸化物単結晶の育成方法が得られる。
【実施例】
【００３０】
次に、本発明の実施例について具体的に説明する。以下の説明では、一例として、ニオブ酸リチウムの単結晶の育成方法について説明する。
図１に示す坩堝台２の上には白金製の坩堝１を配置した。坩堝１内にはニオブ酸リチウムの原料を充填した。坩堝１の周囲には二珪化モリブデン製の下段ヒータ５を、また、坩堝１の上方には鉄-クロム製の上段ヒータ４を配置した。また、これらのヒータの外周にはアルミナ製の断熱材７を配設し、炉の外部と熱を遮断した。
【００３１】
本実施例では、上記のように構成されている育成装置１００において、坩堝１内の原料が１３００℃に達するまで上段ヒータ４および下段ヒータ５に電力を供給して坩堝１を加熱し、ニオブ酸リチウムの原料を融解させた。
原料が融解した後、上段ヒータ４および下段ヒータ５の出力を制御し、ニオブ酸リチウムの原料融液１１の表面温度をシーディングに適した温度に比べて５℃低い温度に調整した。そして、白金製のシード棒９を下降させ、シード棒９の先端に取り付けたニオブ酸リチウムの種結晶１０とニオブ酸リチウムの原料融液１１とを接触させた。シード棒１０を毎分４０回転で回転させながら、１ｍｍ／ｈの速度で鉛直上方（＋Ｚ方向）に引き上げることによって、ニオブ酸リチウムの種結晶１０の先端から連続的に延びる略円盤状のニオブ酸リチウムの仮結晶を育成した。ニオブ酸リチウムの原料融液表面の温度がシーディングに適した温度に比べて低いため、４５分で略円盤状のニオブ酸リチウムの仮結晶は直径１００ｍｍに達した。その後、上段ヒータ４および下段ヒータ５の出力を制御し、略円盤状のニオブ酸リチウムの仮結晶の直径を１００ｍｍから１２０ｍｍに維持しながら、シード棒９の引き上げを停止し、かつ、毎分４０回転でシード棒９を介して略円盤状のニオブ酸リチウムの仮結晶を回転させる状態を３時間保持した。これによりニオブ酸リチウムの原料融液１１を略円盤状のニオブ酸リチウムの仮結晶の回転によって強制的に攪拌し、ニオブ酸リチウムの原料融液１１の組成を均一化した。次いで、ニオブ酸リチウムの原料融液１１の表面温度を７℃上げるとともに、シード棒９を４ｍｍ降下させて、育成したニオブ酸リチウムの仮結晶を融解し、シード棒９に取り付けた結晶がニオブ酸リチウムの種結晶１０のみとなるようにした。その後、再度温度をシーディングに好適な温度に調整し、再びニオブ酸リチウムの種結晶１０とニオブ酸リチウムの原料融液１１とを接触させ、シード棒９を好適な回転数で回転させながら、２〜５ｍｍ／ｈの速度で鉛直上方（＋Ｚ方向）に引き上げることによって、ニオブ酸リチウムの種結晶１０から連続的に延びる略円柱状のニオブ酸リチウムの単結晶を取得した。取得したニオブ酸リチウムの単結晶は気泡、クラック、多結晶化などの欠陥がない良好な結晶であった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の酸化物単結晶の育成方法は、Ｃｚ法を用いて単結晶を育成することが求められる分野に有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１          坩堝
２          坩堝台
３          坩堝軸
４          上段ヒータ
５          下段ヒータ
６          架台
７          断熱材
８          外壁
９          シード棒
１０        種結晶
１１        融液
１２        酸化物の結晶
１００      育成装置
【図１】
2019038729.tif 000003
【図２】
2019038729.tif 000004
【図３】
2019038729.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月1日(2017.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2019038729.tif 000006
【図２】
2019038729.tif 000007
【図３】
2019038729.tif 000008