(57)【要約】【課題】育成結晶の大型化や、結晶の方位制御が可能であるとともに、結晶の組成ずれを起こすことがないガーネット型単結晶の育成方法を提供すること【解決手段】本発明のガーネット型単結晶の育成方法は、溶融した少なくともＸ３Ｆｅ５Ｏ１２[但し、Ｘは、Ｙ（イットリウム）、（Ｂｉ，Ｒｅ（但し、Ｒｅは、希土類元素である。））、または（Ｂｉ，Ｔｂ）を示す。]を晶出する融液に、種結晶を接触させた後、前記種結晶を引き上げてＸ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成しながら、引き上げた前記単結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給する。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融した少なくともＸ３Ｆｅ５Ｏ１２[但し、Ｘは、Ｙ（イットリウム）、（Ｂｉ，Ｒｅ（但し、Ｒｅは、希土類元素である。））、または（Ｂｉ，Ｔｂ）を示す。]を晶出する融液に、
種結晶を接触させた後、
前記種結晶を引き上げてＸ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成しながら、
引き上げた前記単結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給することを特徴とするガーネット型単結晶の育成方法。
【請求項２】
前記請求項１記載のガーネット型単結晶の育成方法において、
Ｘは、Ｙ（イットリウム）であり、
前記融液は、Ｙ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３系相図において、
Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２が晶出する、Ｆｅ２Ｏ３：Ｙ２Ｏ３＝８６〜７７mol％：１４〜２３mol％の組成を有することを特徴とする前記請求項１記載のガーネット型単結晶の育成方法。
【請求項３】
前記融液は、るつぼで溶融し、前記るつぼは、外部るつぼと、
この外部るつぼ内に設けられた内部るつぼと、
前記外部るつぼおよび前記内部るつぼ内の融液を流通させる流通路と
を備えて成ることを特徴とする前記請求項２に記載のガーネット型単結晶の育成方法。
【請求項４】
前記種結晶は、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/またはＧｄ３Ｇａ５Ｏ１２単結晶であることを特徴とする前記請求項２または請求項３に記載のガーネット型単結晶の育成方法。
【請求項５】
前記請求項１記載のガーネット型単結晶の育成方法において、
Ｘは、（Ｂｉ，Ｒｅ（但し、Ｒｅは、希土類元素である。））であり、
るつぼ内で溶融した少なくとも（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２を晶出する融液に、
種結晶を接触させた後、
前記種結晶を引き上げて（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成しながら、
引き上げた前記単結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給することを特徴とするガーネット型単結晶の育成方法。
【請求項６】
前記融液は、るつぼで溶融し、前記るつぼは、外部るつぼと、
この外部るつぼ内に設けられた内部るつぼと、
前記外部るつぼおよび前記内部るつぼ内の融液を流通させる流通路と
を備えて成ることを特徴とする前記請求項５に記載のガーネット型単結晶の育成方法。
【請求項７】
前記種結晶は、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/または（Ｇｄ，Ｃａ）３（Ｇａ，Ｍｇ，Ｚｒ）５Ｏ１２単結晶であることを特徴とする前記請求項５または請求項６に記載のガーネット型単結晶の育成方法。
【請求項８】
前記請求項１記載のガーネット型単結晶の育成方法において、
Ｘは、（Ｂｉ，Ｔｂ）であり、
るつぼ内で溶融した少なくとも（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２を晶出する融液に、
種結晶を接触させた後、
前記種結晶を引き上げて（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成しながら、
引き上げた前記単結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給することを特徴とするガーネット型単結晶の育成方法。
【請求項９】
前記融液は、るつぼで溶融し、前記るつぼは、外部るつぼと、
この外部るつぼ内に設けられた内部るつぼと、
前記外部るつぼおよび前記内部るつぼ内の融液を流通させる流通路と
を備えて成ることを特徴とする前記請求項８に記載のガーネット型単結晶の育成方法。
【請求項１０】
前記種結晶は、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/または（Ｇｄ，Ｃａ）３（Ｇａ，Ｍｇ，Ｚｒ）５Ｏ１２単結晶であることを特徴とする前記請求項８または請求項９に記載のガーネット型単結晶の育成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガーネット型単結晶の育成方法に関し、詳しくは、Ｘ３Ｆｅ５Ｏ１２[但し、Ｘは、Ｙ（イットリウム）、（Ｂｉ，Ｒｅ（但し、Ｒｅは、希土類元素である。））、または（Ｂｉ，Ｔｂ）を示す。]で表されるガーネット型単結晶の育成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信分野では、光アイソレータ素子や、光サーキュレータ素子が広く利用されている。光アイソレータ素子は、信号光の伝達特性に悪影響を及ぼす反射戻り光を除去する機能を有する。また、光サーキュレータ素子は、波長多重通信において必要な信号光だけを取り出したり、新たな信号光を多重化する光分岐挿入装置に使用されている。
【０００３】
これら光アイソレータ素子および光サーキュレータ素子としては、磁気光学効果の一種であるファラデー効果を有する材料が利用される。これら材料の具体例として、例えば、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶、および（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶が挙げられている。Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶等は、１．３〜１．６μｍの通信波長帯域で使用可能な磁気光学材料として広く用いられている。
【０００４】
Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶は、分解溶融する材料であるため、このＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成においては、通常の引上げ法（チョクラルスキー法）により、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２組成の融液から、直接、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成することはできない。このため、フラックスを使用した単結晶の育成が行われてきている。さらに、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶、や（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶についても明確な相図はないものの、同様に直接、引上げ法により育成できないと考えられる。
【０００５】
Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶においては、バルク単結晶の育成が主流であり、育成方法としては、フラックス徐冷法、ＴＳＦＺ（Travelling Solvent Floating Zone:溶融帯移動ＦＺ）法、溶液引上げ法等が挙げられる。
【０００６】
フラックス徐冷法は、単結晶の構成元素であるＹ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３以外の物質をフラックスとして用い、溶融後に徐冷することでＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成する方法である。
【０００７】
ＴＳＦＺ法は、集光加熱式ＦＺ法を一部改良した方法である。この方法は、Ｙ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３系相図において、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶が晶出するＦｅ成分が過剰となる組成範囲を溶媒として用い、この溶媒成分を溶融した後、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２組成の焼結棒を共有するとともに種結晶を使用して、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成する方法である。この種結晶としては、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶が用いられる（特許文献１参照）。
【０００８】
溶液引上げ法は、Ｙ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３系相図において、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶が晶出するＦｅ成分過剰融液（Ｆｅ２Ｏ３が８６〜７７mol％の範囲）から種結晶を使用して、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を引上げる方法である（特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５３−１２８００号公報（請求項１）
【特許文献２】特開昭５４−１３３４８１号公報（請求項１）
【００１０】
一方、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶、および（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶においては、単結晶膜の育成が主流であり、ＬＰＥ（液相エピタキシャル）法が適用されている。この他には、フラックス徐冷法によるバルク状単結晶の育成方法等が挙げられる。
【００１１】
ＬＰＥ法は、単結晶の構成元素以外に、フラックスとしてＰｂＯ、Ｂ２Ｏ３、過剰のＢｉ２Ｏ３を添加した融液を用い、水平に保持した単結晶基板を溶解液面につけた後、回転させながら単結晶膜を成長させる方法である。この単結晶膜の育成方法としては、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法（特許文献３参照）や、（Ｂｉ，Ｔｂ，Ｇｄ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法（特許文献４参照）が挙げられる。
【００１２】
【特許文献３】特開昭６２−１０５９３１号公報（実施例１）
【特許文献４】特開昭６３−３５４２１号公報（第２頁）
【００１３】
しかしながら、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶、および（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法においては、以下に示すような問題点がある。
【００１４】
Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法において、フラックス徐冷法を適用した場合、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を構成するＦｅ成分およびＹ以外の成分をフラックスとして使用するため、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の構成元素以外のフラックス成分が混入することで、結晶品質が低下するため、光学特性が低下するという問題がある。また、この方法においては、成長する単結晶の方位制御を行うことができないという問題もある。
【００１５】
Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法において、前記特許文献１に記載のＴＳＦＺ法を適用した場合には、Ｙ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３系相図において、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶が晶出するＹ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３を溶媒として用いるので、構成元素以外の成分が混入することはなく、成長結晶の方位制御も可能であるが、育成の単結晶の大型化が困難であり、通常、直径１０ｍｍ程度までしか結晶径を大きくできないという問題がある。
【００１６】
Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法において、前記特許文献２に記載の溶液引上げ法を適用した場合にも、Ｙ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３系相図において、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶が晶出するＹ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３を溶媒として用いるので、構成元素以外の成分が混入することはなく、成長結晶の方位制御も可能である。しかしながら、結晶の育成が進行するにつれて融液組成が変化するため結晶が晶出する温度が変化し、融液量も減少するため結晶育成条件の制御が困難である。また、共晶点に到達するまでの範囲でしか結晶育成が行えないため、結晶の大型化が困難である。さらに、Ｙ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３系相図において、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２相に固溶領域があるとの報告例もあり、この場合、結晶引上げ育成が進行するにつれて晶出する結晶組成が変化してしまい、同一結晶で育成方向に組成ずれが生じるという問題もある。
【００１７】
一方、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶、および（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法において、前記特許文献３や特許文献４に記載のＬＰＥ法を適用した場合、単結晶膜を成長させるために、単結晶基板を用いる。この単結晶基板の材料としては、（Ｇｄ，Ｃａ）３（Ｇａ，Ｍｇ，Ｚｒ）５Ｏ１２単結晶が、主として用いられるが、この単結晶基板の材料と、成長させる単結晶膜の材料との格子定数を一致させる必要がある。また、これら材料に熱膨張係数の差があると、クラックやそりの発生原因となり、結果として成長させる単結晶膜の膜質の劣化や素子作成時の歩留まり低下を生じている。
【００１８】
さらに、良質な単結晶膜が得られる膜厚には５００〜６００μｍ程度と限界がある。このため、必ずしも材料特性に優れた組成で単結晶膜を育成することができず、限界膜厚以下で素子特性を満足させるように、単結晶膜の材料の組成や添加・置換元素を設計する必要がある。
【００１９】
このように、ＬＰＥ法の場合、製法面に起因した単結晶の材料の組成選択の制約が多くなっている。ＬＰＥ法に使用する融液には、通常、単結晶の構成元素以外にフラックスとして、ＰｂＯやＢ２Ｏ３が使用される。こうしたフラックス成分が成長させる単結晶膜中に混入し、特性劣化を起こすという可能性もある。
【００２０】
（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶、および（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法において、前記フラックス徐冷法を適用した場合、同様に、単結晶の構成元素以外のフラックス成分が混入することで、結晶品質が低下するため、光学特性が低下するという問題がある。また、この方法においては、成長する単結晶の方位制御を行うことができないという問題もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、このような従来の問題点を解消し、育成結晶の大型化や、結晶の方位制御が可能であるとともに、結晶の組成ずれを起こすことがないガーネット型単結晶の育成方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明のガーネット型単結晶の育成方法は、溶融した少なくともＸ３Ｆｅ５Ｏ１２[但し、Ｘは、Ｙ（イットリウム）、（Ｂｉ，Ｒｅ（但し、Ｒｅは、希土類元素である。））、または（Ｂｉ，Ｔｂ）を示す。]を晶出する融液に、種結晶を接触させた後、前記種結晶を引き上げてＸ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成しながら、引き上げた前記単結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給することを特徴とする。
【００２３】
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、前記ガーネット型単結晶の育成方法において、Ｘは、Ｙ（イットリウム）である場合には、前記融液は、Ｙ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３系相図において、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２が晶出する、Ｆｅ２Ｏ３：Ｙ２Ｏ３＝８６〜７７mol％：１４〜２３mol％の組成を有することが好ましい。
【００２４】
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Ｘは、Ｙ（イットリウム）である場合には、前記融液は、るつぼで溶融し、前記るつぼは、外部るつぼと、この外部るつぼ内に設けられた内部るつぼと、前記外部るつぼおよび前記内部るつぼ内の融液を流通させる流通路とを備えて成ることが好ましい。
【００２５】
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Ｘは、Ｙ（イットリウム）である場合には、前記種結晶は、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/またはＧｄ３Ｇａ５Ｏ１２単結晶であることが好ましい。
【００２６】
また、本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Ｘは、（Ｂｉ，Ｒｅ（但し、Ｒｅは、希土類元素である。））である場合には、るつぼ内で溶融した少なくとも（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２を晶出する融液に、種結晶を接触させた後、前記種結晶を引き上げて（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成しながら、引き上げた前記単結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給することを特徴とする。
【００２７】
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Ｘは、（Ｂｉ，Ｒｅ（但し、Ｒｅは、希土類元素である。））である場合には、前記融液は、るつぼで溶融し、前記るつぼは、外部るつぼと、この外部るつぼ内に設けられた内部るつぼと、前記外部るつぼおよび前記内部るつぼ内の融液を流通させる流通路とを備えて成ることが好ましい。
【００２８】
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Ｘは、（Ｂｉ，Ｒｅ（但し、Ｒｅは、希土類元素である。））である場合には、前記種結晶は、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/または（Ｇｄ，Ｃａ）３（Ｇａ，Ｍｇ，Ｚｒ）５Ｏ１２単結晶であることが好ましい。
【００２９】
さらに、本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、前記ガーネット型単結晶の育成方法において、Ｘは、（Ｂｉ，Ｔｂ）である場合には、るつぼ内で溶融した少なくとも（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２を晶出する融液に、種結晶を接触させた後、前記種結晶を引き上げて（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成しながら、引き上げた前記単結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給することを特徴とする。
【００３０】
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Ｘは、（Ｂｉ，Ｔｂ）である場合には、前記融液は、るつぼで溶融し、前記るつぼは、外部るつぼと、この外部るつぼ内に設けられた内部るつぼと、前記外部るつぼおよび前記内部るつぼ内の融液を流通させる流通路とを備えて成ることが好ましい。
【００３１】
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Ｘは、（Ｂｉ，Ｔｂ）である場合には、前記種結晶は、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/または（Ｇｄ，Ｃａ）３（Ｇａ，Ｍｇ，Ｚｒ）５Ｏ１２単結晶であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、育成結晶の大型化や、結晶の方位制御が可能であるとともに、結晶の組成ずれを起こすことがないガーネット型単結晶の育成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態のガーネット型単結晶の育成方法、すなわち、Ｘ３Ｆｅ５Ｏ１２[但し、Ｘは、Ｙ（イットリウム）、（Ｂｉ，Ｒｅ（但し、Ｒｅは、希土類元素である。））、または（Ｂｉ，Ｔｂ）を示す。]の育成方法は、Ｘが、Ｙ（イットリウム）の場合であり、すなわち、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法である。
【００３４】
第１実施形態に係るＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法で使用する原料供給引上装置１について説明する。原料供給引上装置１は、図１に示されるように、チャンバー２と、チャンバー２の上部に設置される重量検出部３と、チャンバー２の上部に設置される原料供給装置４と、自動原料供給制御部５と、チャンバー２内部に設けられる耐火物６と、耐火物６側方に設けられるヒータ−７と、耐火物６内に設けられたるつぼ８と、耐火物６内に設けられ、るつぼ８の下方に設けられたるつぼ回転部９とを備えて成る。
【００３５】
重量検出部３は、得られるＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の重量を測定するのに、十分な精度を有するものであればよい。この重量検出部３の下部には、引上げ棒３Ａが設けられている。引上げ棒３Ａの基端が、重量検出部３と接続され、引上げ棒３Ａの先端が、種結晶を取り付ける部分となる。重量検出部３は、さらに、種結晶を引上げる際に、引上げ棒３Ａを回転させつつ、引上げる機能を有している。
【００３６】
原料供給装置４は、所定の単結晶の原料を貯蔵しておき、るつぼ８へ供給する。自動原料供給制御部５は、重量検出部３において、引上げる単結晶の重量と、同重量の原料を原料供給装置４より供給させるように制御を行う。なお、本発明における原料は、融液の組成を保持するために供給する原料である。
【００３７】
ヒータ−７は、単結晶を育成する際の温度を所定の温度に保つ機能を有していればよい。
【００３８】
るつぼ８の材質としては、白金、白金−ロジウム、イリジウム、モリブデン、タングステン、溶融石英、カーボン等が挙げられる。前記るつぼ８は、外部るつぼ８Ａと、この外部るつぼ８Ａ内に設けられた内部るつぼ８Ｂと、前記外部るつぼ８Ａおよび内部るつぼ８Ｂ内の融液を流通させる流通路８Ｃとを備えて成る。
【００３９】
るつぼ８としては、公知のるつぼを使用してもよい。
【００４０】
本実施形態において、外部るつぼ８Ａおよび内部るつぼ８Ｂは、円筒形状である。外部るつぼ８Ａおよび内部るつぼ８Ｂのなす空間に後述する供給する原料が供給される。
【００４１】
流通路８Ｃとしては、例えば、内部るつぼ８Ｂの側壁面に形成された貫通孔でもよいし、内部るつぼ８Ｂの底面側の側壁面に形成された切り込みでもよい。
【００４２】
るつぼ回転部９は、るつぼ８を下方より支持し、るつぼ８を所定の回転速度で回転させる図示しない駆動装置を有していればよい。
【００４３】
本発明の第１実施形態に係るＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法は、るつぼ内で溶融した少なくともＹ３Ｆｅ５Ｏ１２を晶出する融液に、種結晶を接触させた後、前記種結晶を引き上げてＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成しながら、引き上げた結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給する方法である。
【００４４】
[融液の作製]
ここで、るつぼは、上記るつぼ８を使用する。融液の作製には、Ｆｅ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３を使用し、秤量、混合した後、成形を行う。この成形の方法としては、鋳込み成形法、押出し成形法、射出成形法、金型プレス成形法、ラバープレス成形法（ＣＩＰ法と略す場合がある）、サイクリックＣＩＰ法、ドクターブレード法、カレンダーロール法等が挙げられる。
【００４５】
成形体を外部るつぼ８Ａと内部るつぼ８Ｂに充填する。そして、ヒータ−７により加熱し、充填した成形体を溶融して融液を得る。
【００４６】
本発明のＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法においては、この融液は、図２に示されるようなＹ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３系相図において、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２が晶出する、Ｆｅ２Ｏ３：Ｙ２Ｏ３＝８６〜７７mol％：１４〜２３mol％の組成を有することが好ましい。
【００４７】
[供給する原料の作製]
一方、供給する原料の作製には、Ｆｅ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３を使用し、秤量、混合した後、成形を行う。この成形の方法としては、鋳込み成形法、押出し成形法、射出成形法、金型プレス成形法、ラバープレス成形法（ＣＩＰ法と略す場合がある）、サイクリックＣＩＰ法、ドクターブレード法、カレンダーロール法等が挙げられる。
【００４８】
成形体を１３００〜１４００℃で熱処理をしてＹ３Ｆｅ５Ｏ１２焼結体を得る。ここで、焼結の方法としては、雰囲気焼結法、反応焼結法、熱プラズマ焼結法、通電加熱焼結法、多軸通電加熱焼結法、放電プラズマ焼結法、熱間等方加圧式焼結法（Hot Isostatic Pressing;  HIP法と略す場合がある。）等が挙げられる。
【００４９】
このＹ３Ｆｅ５Ｏ１２焼結体を１８０〜５００μｍに粉砕・分級して、原料供給装置４から供給する供給原料とする。ここで、粉砕手段としては、ボールミル、攪拌ミル、せん断ミル、コロイドミル等が挙げられる。
【００５０】
[使用する種結晶]
本発明のＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法においては、前記種結晶は、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/またはＧｄ３Ｇａ５Ｏ１２単結晶であることが好ましく、（１１１）方位のＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/またはＧｄ３Ｇａ５Ｏ１２単結晶であることがより好ましい。
この種結晶の大きさは、例えば、３〜５ｍｍ角である。
【００５１】
[Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の引上げ育成]
るつぼ８をるつぼ回転部９で回転させながら融液をヒーター７により加熱し、融液の溶融を行う。融液の溶融後、所定温度１４２０〜１４５０℃内で融液が安定した温度で、あらかじめ引上げ棒３Ａの先端に取り付けておいた前記種結晶を、内部るつぼ８Ｂ内の融液に浸す。この際、種結晶を回転させながら、るつぼ８へ下降させ、るつぼ８は、種結晶の回転方向とは、反対方向に回転させている。この後、種結晶を回転させたまま、上方向へ移動させることで、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成する。
【００５２】
なお、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成の雰囲気は、チャンバー２を調節することにより大気雰囲気とした。
【００５３】
[供給原料の供給]
供給原料の供給は、例えば成長結晶の直胴部形成時より行ってもよい。結晶育成中は、重量検出部３、例えば、電子天秤にて、成長結晶の重量変化を常にモニタしている。そして、この成長結晶の重量増加に相当する分のＹ３Ｆｅ５Ｏ１２組成の供給原料を原料供給装置４より供給する。なお、供給原料の供給に関しては、連続的にＹ３Ｆｅ５Ｏ１２組成の供給原料を供給してもよいし、融液の組成が変化しないならば、ある程度の時間間隔をもって、成長結晶の重量増加に相当する分のＹ３Ｆｅ５Ｏ１２組成の供給原料を供給するようにしてもよい。
【００５４】
この原料供給装置４には、アルミナ製の供給管４Ａが設けられ、この供給管４Ａを介してＹ３Ｆｅ５Ｏ１２組成の供給原料を外部るつぼ８Ａと内部るつぼ８Ｂとの間に供給する。この原料供給を円滑に行うために、供給管４Ａ内には、窒素ガスまたは空気を１５０〜３００ｍＬ/ｍｉｎで流す。以上の手順により、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶が育成される。
【００５５】
上述のような第１実施形態によれば、次のような効果がある。
（１−１）引き上げたＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の重量と同重量のＹ３Ｆｅ５Ｏ１２組成を有する原料を前記融液に供給することにより、結晶育成の進行に伴い生じる融液組成の変化および融液量の減少が防止され一定に保持される。育成融液組成が一定に保たれるため、晶出する結晶組成も一定となる。このため、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２相に固溶領域があるような場合でも、同一結晶内の育成方向に組成ずれを生じないので、組成の均一性の高いＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を得ることができる。また、本発明に係る単結晶の育成方法は、得られるＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の重量と同重量のＹ３Ｆｅ５Ｏ１２組成を有する原料を前記融液に供給する以外は、通常の引上げ法と同様であるため、育成結晶の大型化や、結晶の方位制御も可能である。
【００５６】
（１−２）融液は、図２に示されるようなＹ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３系相図において、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２が晶出する、Ｆｅ２Ｏ３：Ｙ２Ｏ３＝８６〜７７mol％：１４〜２３mol％の組成を有することにより、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の構成元素以外の元素が混入することがないので、結晶品質の劣化を防止することができる。
【００５７】
（１−３）るつぼ８は、外部るつぼ８Ａと、内部るつぼ８Ｂと、流通路８Ｃを備えている。単結晶の育成は、内部るつぼ８Ｂの内部で行い、原料は、外部るつぼ８Ａ−内部るつぼ８Ｂ間の融液に供給する。この内部るつぼ８Ｂにより融液表面は遮られているため、供給された原料が未溶融のまま結晶成長部分に到達することはなく、結晶品質低下を防止することができる。また、供給された原料は、外部るつぼ８Ａ−内部るつぼ８Ｂ間で溶融する。外部るつぼ８Ａ−内部るつぼ８Ｂ間の融液と内部るつぼ８Ｂ内の融液とは、流通路８Ｃを介して混合することが可能であり、融液内の組成ずれ（組成偏析）を防止することができる。
【００５８】
（１−４）種結晶は、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/またはＧｄ３Ｇａ５Ｏ１２単結晶であることにより、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶との格子定数が同一であるので、得られるＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の格子定数の整合をとることができる。
【００５９】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下の説明では既に説明した部分、部材と同一のものは同一符号を付してその説明を簡略する。第２実施形態のガーネット型単結晶の育成方法、すなわち、Ｘ３Ｆｅ５Ｏ１２[但し、Ｘは、Ｙ（イットリウム）、（Ｂｉ，Ｒｅ（但し、Ｒｅは、希土類元素である。））、または（Ｂｉ，Ｔｂ）を示す。]の育成方法は、Ｘが、（Ｂｉ，Ｒｅ（但し、Ｒｅは、希土類元素である。））の場合であり、すなわち、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法である。
【００６０】
そして、第２実施形態に係る（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法で使用する原料供給引上装置は、第１実施形態に係る原料供給引上装置１と同様であるので、その説明を省略する。
【００６１】
本発明の第２実施形態に係る（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法は、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶（Ｒｅは、希土類元素である。）（（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２は、Ｂｉ３−ｚＲｅｚＦｅ５Ｏ１２であり、０＜Ｚ＜３である。）の育成方法であって、るつぼ内で溶融した少なくとも（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２を晶出する融液に、種結晶を接触させた後、前記種結晶を引き上げて（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成しながら、引き上げた結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給する方法である。
【００６２】
[融液の作製]
ここで、るつぼは、上記るつぼ８を使用する。融液の作製には、Ｂｉ２Ｏ３およびＦｅ２Ｏ３、Ｒｅ２Ｏ３（もしくはＲｅ４Ｏ７）を使用し、秤量、混合した後、成形を行う。この成形の方法としては、鋳込み成形法、押出し成形法、射出成形法、金型プレス成形法、ラバープレス成形法（ＣＩＰ法と略す場合がある）、サイクリックＣＩＰ法、ドクターブレード法、カレンダーロール法等が挙げられる。
【００６３】
成形体をを外部るつぼ８Ａと内部るつぼ８Ｂに充填する。そして、充填した成形体をヒータ−７により加熱し、充填した成形体を溶融して融液を得る。
【００６４】
[供給する原料の作製]
一方、供給する原料の作製には、Ｂｉ２Ｏ３およびＦｅ２Ｏ３、Ｒｅ２Ｏ３（もしくはＲｅ４Ｏ７）を使用し、秤量、混合した後、成形を行う。この成形の方法としては、鋳込み成形法、押出し成形法、射出成形法、金型プレス成形法、ラバープレス成形法（ＣＩＰ法と略す場合がある）、サイクリックＣＩＰ法、ドクターブレード法、カレンダーロール法等が挙げられる。
【００６５】
成形体を１０００〜１４００℃で熱処理をして（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２焼結体を得る。ここで、焼結の方法としては、雰囲気焼結法、反応焼結法、熱プラズマ焼結法、通電加熱焼結法、多軸通電加熱焼結法、放電プラズマ焼結法、熱間等方加圧式焼結法（Hot Isostatic Pressing;  HIP法と略す場合がある。）等が挙げられる。
【００６６】
この（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２焼結体を１８０〜５００μｍに粉砕・分級して、原料供給装置４から供給する供給原料とする。ここで、粉砕手段としては、ボールミル、攪拌ミル、せん断ミル、コロイドミル等が挙げられる。
【００６７】
[使用する種結晶]
本発明の（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法においては、前記種結晶は、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/または（Ｇｄ，Ｃａ）３（Ｇａ，Ｍｇ，Ｚｒ）５Ｏ１２単結晶であることが好ましく、（１１１）方位の（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/または（Ｇｄ，Ｃａ）３（Ｇａ，Ｍｇ，Ｚｒ）５Ｏ１２単結晶であることがより好ましい。
この種結晶の大きさは、例えば、３〜５ｍｍ角である。
【００６８】
[（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の引上げ育成]
るつぼ８をるつぼ回転部９で回転させながら、融液をヒーター７により加熱し、融液の溶融を行う。融液の溶融後、所定温度１１００〜１３００℃内で融液が安定した温度で、あらかじめ引上げ棒３Ａの先端に取り付けておいた前記種結晶を、内部るつぼ８Ｂ内の融液に浸す。この際、種結晶を回転させながら、るつぼ８へ下降させ、るつぼ８は、種結晶の回転方向とは、反対方向に回転させている。この後、種結晶を回転させたまま、上方向へ移動させることで、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成する。
【００６９】
なお、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成の雰囲気は、チャンバー２を調節することにより大気雰囲気とした。
【００７０】
[供給原料の供給]
供給原料の供給は、例えば成長結晶の直胴部形成時より行ってもよい。結晶育成中は、重量検出部３、例えば、電子天秤にて、成長結晶の重量変化を常にモニタしている。そして、この成長結晶の重量増加に相当する分の成長結晶と同じ組成である（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２供給原料を原料供給装置４より供給する。なお、供給原料の供給に関しては、連続的に（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２供給原料を供給してもよいし、融液の組成が変化しないならば、ある程度の時間間隔をもって、成長結晶の重量増加に相当する分の（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２供給原料を供給するようにしてもよい。
【００７１】
この原料供給装置４には、アルミナ製の供給管４Ａが設けられ、この供給管４Ａを介して成長結晶と同じ組成である（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２供給原料を外部るつぼ８Ａと内部るつぼ８Ｂとの間に供給する。この原料供給を円滑に行うために、供給管４Ａ内には、窒素ガスまたは空気を１５０〜３００ｍＬ/ｍｉｎで流す。以上の手順により、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶が育成される。
【００７２】
上述のような第２実施形態によれば、次のような効果がある。
（２−１）引き上げた（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の重量と同重量で同組成を有する原料を前記融液に供給することにより、結晶育成の進行に伴い生じる融液組成の変化および融液量の減少が防止され一定に保持される。育成融液組成が一定に保たれるため、晶出する結晶組成も一定となる。これにより（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２相に固溶領域がある場合でも、同一結晶内の育成方向に組成ずれを生じないので、組成均一性の高い（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を得ることができる。また、本発明に係る単結晶の育成方法は、得られる（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の重量と同重量で同組成を有する原料を前記融液に供給する以外は、通常の引上げ法と同様であるため、育成結晶の大型化や、結晶の方位制御も可能である。
【００７３】
（２−２）るつぼ８は、外部るつぼ８Ａと、内部るつぼ８Ｂと、流通路８Ｃを備えている。単結晶の育成は、内部るつぼ８Ｂの内部で行い、原料は、外部るつぼ８Ａ−内部るつぼ８Ｂ間の融液に供給する。この内部るつぼ８Ｂにより融液表面は遮られているため、供給された原料が未溶融のまま結晶成長部分に到達することはなく、結晶品質低下を防止することができる。また、供給された原料は、外部るつぼ８Ａ−内部るつぼ８Ｂ間で溶融する。外部るつぼ８Ａ−内部るつぼ８Ｂ間の融液と内部るつぼ８Ｂ内の融液とは、流通路８Ｃを介して混合することが可能であり、融液内の組成ずれ（組成偏析）を防止することができる。
【００７４】
（２−３）前記種結晶は、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/または（Ｇｄ，Ｃａ）３（Ｇａ，Ｍｇ，Ｚｒ）５Ｏ１２単結晶であることにより、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶との格子定数が同一であるので、得られる（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の格子定数の整合をとることができる。
【００７５】
（２−４）従来のＬＰＥ法の場合のように、良質な単結晶が得られる結晶厚さに制限がないので、結晶組成や添加元素に関する制約を少なくすることができる。
【００７６】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態のガーネット型単結晶の育成方法、すなわち、Ｘ３Ｆｅ５Ｏ１２[但し、Ｘは、Ｙ（イットリウム）、（Ｂｉ，Ｒｅ（但し、Ｒｅは、希土類元素である。））、または（Ｂｉ，Ｔｂ）を示す。]の育成方法は、Ｘが、（Ｂｉ，Ｔｂ）の場合であり、すなわち、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法である。
【００７７】
本第３実施形態に係る（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法で使用する原料供給引上装置は、第１実施形態に係る原料供給引上装置１と同様であるので、その説明を省略する。
【００７８】
本発明の第３実施形態に係る（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法は、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶（（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２は、Ｂｉ３−ｚＴｂｚＦｅ５Ｏ１２であり、０＜Ｚ＜３である。）の育成方法であって、るつぼ内で溶融した少なくとも（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２を晶出する融液に、種結晶を接触させた後、前記種結晶を引き上げて（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成しながら、引き上げた結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給する方法である。
【００７９】
[融液の作製]
ここで、るつぼは、上記るつぼ８を使用する。融液の作製には、Ｔｂ４Ｏ７およびＢｉ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３を使用し、秤量、混合した後、成形を行う。この成形の方法としては、鋳込み成形法、押出し成形法、射出成形法、金型プレス成形法、ラバープレス成形法（ＣＩＰ法と略す場合がある）、サイクリックＣＩＰ法、ドクターブレード法、カレンダーロール法等が挙げられる。
【００８０】
成形体を外部るつぼ８Ａと内部るつぼ８Ｂに充填する。そして、充填した成形体をヒータ−７により加熱し、充填した成形体を溶融して融液を得る。
【００８１】
[供給する原料の作製]
一方、供給する原料の作製には、Ｔｂ４Ｏ７およびＢｉ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３を使用し、秤量、混合した後、成形を行う。この成形の方法としては、鋳込み成形法、押出し成形法、射出成形法、金型プレス成形法、ラバープレス成形法（ＣＩＰ法と略す場合がある）、サイクリックＣＩＰ法、ドクターブレード法、カレンダーロール法等が挙げられる。
【００８２】
成形体を１０００〜１１００℃で熱処理をして（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２焼結体を得る。ここで、焼結の方法としては、雰囲気焼結法、反応焼結法、熱プラズマ焼結法、通電加熱焼結法、多軸通電加熱焼結法、放電プラズマ焼結法、熱間等方加圧式焼結法（Hot Isostatic Pressing;  HIP法と略す場合がある。）等が挙げられる。
【００８３】
この（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２焼結体を１８０〜５００μｍに粉砕・分級して、原料供給装置４から供給する供給原料とする。ここで、粉砕手段としては、ボールミル、攪拌ミル、せん断ミル、コロイドミル等が挙げられる。
【００８４】
[使用する種結晶]
本発明の（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法においては、前記種結晶は、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/または（Ｇｄ，Ｃａ）３（Ｇａ，Ｍｇ，Ｚｒ）５Ｏ１２単結晶であることが好ましく、（１１１）方位の（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/または（Ｇｄ，Ｃａ）３（Ｇａ，Ｍｇ，Ｚｒ）５Ｏ１２単結晶であることがより好ましい。
【００８５】
[（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の引上げ育成]
るつぼ８をるつぼ回転部９で回転させながら、融液をヒータ−７により加熱し、融液の溶融を行う。融液の溶融後、所定温度１１５０〜１２５０℃内で融液が安定した温度で、あらかじめ引上げ棒３Ａの先端に取り付けておいた前記種結晶を、内部るつぼ８Ｂ内の融液に浸す。この際、種結晶を回転させながら、るつぼ８へ下降させ、るつぼ８は、種結晶の回転方向とは、反対方向に回転させている。この後、種結晶を回転させたまま、上方向へ移動させることで、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を育成する。
【００８６】
なお、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成の雰囲気は、チャンバー２を調節することにより大気雰囲気とした。
【００８７】
[供給原料の供給]
供給原料の供給は、例えば成長結晶の直胴部形成時より行ってもよい。結晶育成中は、重量検出部３、例えば、電子天秤にて、成長結晶の重量変化を常にモニタしている。そして、この成長結晶の重量増加に相当する分の成長結晶と同じ組成である（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２供給原料を原料供給装置４より供給する。なお、供給原料の供給に関しては、連続的に（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２供給原料を供給してもよいし、融液の組成が変化しないならば、ある程度の時間間隔をもって、成長結晶の重量増加に相当する分の（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２供給原料を供給するようにしてもよい。
【００８８】
この原料供給装置４には、アルミナ製の供給管４Ａが設けられ、この供給管４Ａを介して成長結晶と同じ組成である（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２供給原料を外部るつぼ８Ａと内部るつぼ８Ｂとの間に供給する。この原料供給を円滑に行うために、供給管４Ａ内には、窒素ガスまたは空気を１５０〜３００ｍＬ/ｍｉｎで流す。以上の手順により、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶が育成される。
【００８９】
上述のような第３実施形態によれば、次のような効果がある。
（３−１）引き上げた（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の重量と同重量で同組成を有する原料を前記融液に供給することにより、結晶育成の進行に伴い生じる融液組成の変化および融液量の減少が防止され一定に保持される。育成融液組成が一定に保たれるため、晶出する結晶組成も一定となる。これにより（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２に固溶領域がある場合でも、同一結晶内の育成方向に組成ずれを生じないので、組成均一性の高い（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶を得ることができる。また、本発明に係る単結晶の育成方法は、得られる（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の重量と同重量で同組成を有する原料を前記融液に供給する以外は、通常の引上げ法と同様であるため、育成結晶の大型化や、結晶の方位制御も可能である。
【００９０】
（３−２）るつぼ８は、外部るつぼ８Ａと、内部るつぼ８Ｂと、流通路８Ｃを備えている。単結晶の育成は、内部るつぼ８Ｂの内部で行い、原料は、外部るつぼ８Ａ−内部るつぼ８Ｂ間の融液に供給する。この内部るつぼ８Ｂにより融液表面は遮られているため、供給された原料が未溶融のまま結晶成長部分に到達することはなく、結晶品質低下を防止することができる。また、供給された原料は、外部るつぼ８Ａ−内部るつぼ８Ｂ間で溶融する。外部るつぼ８Ａ−内部るつぼ８Ｂ間の融液と内部るつぼ８Ｂ内の融液とは、流通路８Ｃを介して混合することが可能であり、融液内の組成ずれ（組成偏析）を防止することができる。
【００９１】
（３−３）種結晶は、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および/または（Ｇｄ，Ｃａ）３（Ｇａ，Ｍｇ，Ｚｒ）５Ｏ１２単結晶であることにより、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶との格子定数が同一であるので、得られる（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の格子定数の整合をとることができる。
【００９２】
（３−４）従来のＬＰＥ法の場合のように、良質な単結晶が得られる結晶厚さに制限がないので、結晶組成や添加元素に関する制約を少なくすることができる。
【実施例】
【００９３】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は実施例の内容に限定されるものではない。
【００９４】
［実施例１］
前記第１実施形態のＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法に従って、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成を行った。具体的条件は、以下の通りである。
【００９５】
上記[融液の作製]の際の具体的条件
使用粉末      ：市販されている純度９９．９９％のＦｅ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３の粉末
Ｆｅ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３の組成    ：Ｆｅ２Ｏ３：Ｙ２Ｏ３＝８４mol％：１６mol％
混合したこれらの粉末の成形方法：ＣＩＰ法
外部るつぼ８Ａ              ：白金製、内径１２０ｍｍ
内部るつぼ８Ｂ              ：白金製、内径８０ｍｍ
【００９６】
上記[供給する原料の作製]の際の具体的条件
使用粉末      ：市販されている純度９９．９９％のＦｅ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３の粉末
Ｆｅ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３の組成    ：Ｆｅ２Ｏ３：Ｙ２Ｏ３＝６２．５mol％：３７．５mol％
混合したこれらの粉末の成形方法：ＣＩＰ法  （１ton/cm2の圧力条件）
【００９７】
上記[使用する種結晶]の際の具体的条件
使用する種結晶  ：（１１１）方位のＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶およびＧｄ３Ｇａ５Ｏ１２単結晶
【００９８】
上記[Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の引上げ育成]の際の具体的条件
加熱方式              ：  高周波加熱
雰囲気                ：  大気雰囲気
融液が安定した温度    ：  １４３０℃
種結晶の回転速度      ：  ４ｒｐｍ
種結晶の引上げ速度    ：  ０．２ｍｍ/ｈ
るつぼ８の回転速度    ：  ６ｒｐｍ
【００９９】
上記[供給原料の供給]の際の具体的条件
供給管４Ａ内に流すガスの流量    ：３００ｍＬ/ｍｉｎ
【０１００】
［実施例２］
前記第２実施形態の（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法に従って、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成を行った。希土類元素としてはＴｂを選択した。
【０１０１】
上記[融液の作製]の際の具体的条件
使用粉末      ：  市販されている純度９９．９９％のＢｉ２Ｏ３およびＦｅ２Ｏ３、Ｔｂ４Ｏ７の粉末
（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２の組成：Ｔｂ：Ｂｉ：Ｆｅ＝１５：３５：５０（ｍｏｌ％）
混合したこれらの粉末の成形方法：ＣＩＰ法
外部るつぼ８Ａ              ：白金製、内径１２０ｍｍ
内部るつぼ８Ｂ              ：白金製、内径８０ｍｍ
【０１０２】
上記[供給する原料の作製]の際の具体的条件
使用粉末      ：  市販されている純度９９．９９％のＢｉ２Ｏ３およびＦｅ２Ｏ３、Ｔｂ４Ｏ７の粉末                            
（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２の組成：        Ｂｉ０．５Ｔｂ２．５Ｆｅ５Ｏ１２ 
混合したこれらの粉末の成形方法：ＣＩＰ法  （１ton/cm2の圧力条件）
【０１０３】
上記[使用する種結晶]の際の具体的条件
使用する種結晶  ：（１１１）方位の（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および（Ｇｄ，Ｃａ）３（Ｇａ，Ｍｇ，Ｚｒ）５Ｏ１２単結晶
【０１０４】
上記[（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の引上げ育成]の際の具体的条件
加熱方式              ：  高周波加熱
雰囲気                ：  大気雰囲気
融液が安定した温度    ：        １２３０℃
種結晶の回転速度      ：  ４ｒｐｍ
種結晶の引上げ速度    ：  ０．２ｍｍ/ｈ
るつぼ８の回転速度    ：  ６ｒｐｍ
【０１０５】
上記[供給原料の供給]の際の具体的条件
供給管４Ａ内に流すガスの流量    ：        ３００ｍＬ/ｍｉｎ
【０１０６】
［実施例３］
前記第３実施形態の（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法に従って、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成を行った。
【０１０７】
上記[融液の作製]の際の具体的条件
使用粉末  ：市販されている純度９９．９９％のＴｂ４Ｏ７およびＢｉ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３の粉末
（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２の組成    ：Ｔｂ：Ｂｉ：Ｆｅ＝１５：３５：５０（mol％）
混合したこれらの粉末の成形方法：ＣＩＰ法
外部るつぼ８Ａ              ：白金製、内径１２０ｍｍ
内部るつぼ８Ｂ              ：白金製、内径８０ｍｍ
【０１０８】
上記[供給する原料の作製]の際の具体的条件
使用粉末      ：市販されている純度９９．９９％のＴｂ４Ｏ７およびＢｉ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３の粉末
（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２の組成    ：  Ｂｉ０．５Ｔｂ２．５Ｆｅ５Ｏ１２ 
混合したこれらの粉末の成形方法：ＣＩＰ法  （１ton/cm2の圧力条件）
【０１０９】
上記[使用する種結晶]の際の具体的条件
使用する種結晶  ：（１１１）方位の（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶および（Ｇｄ，Ｃａ）３（Ｇａ，Ｍｇ，Ｚｒ）５Ｏ１２単結晶
【０１１０】
上記[（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の引上げ育成]の際の具体的条件
加熱方式              ：  高周波加熱
雰囲気                ：  大気雰囲気
融液が安定した温度    ：        １２３０℃
種結晶の回転速度      ：  ４ｒｐｍ
種結晶の引上げ速度    ：  ０．２ｍｍ/ｈ
るつぼ８の回転速度    ：  ６ｒｐｍ
【０１１１】
上記[供給原料の供給]の際の具体的条件
供給管４Ａ内に流すガスの流量    ：        ３００ｍＬ/ｍｉｎ
【０１１２】
[評価方法および評価結果]
各実施例で各々得られた単結晶を使用して、所定の単結晶が育成されているか、確認を行った。評価方法としては、Ｘ線ラウエ法、Ｘ線回折法（ＸＲＤ測定）、化学分析を採用した。
【０１１３】
上記実施例１にて得られたＹ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶は、上記Ｘ線ラウエ法により単結晶であることが確認できた。また、上記Ｘ線回折法（ＸＲＤ測定）により、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単相であることが確認できた。これらより、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶が得られたことが確認された。
【０１１４】
また、化学分析により、上記実施例２にて得られた（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶は、Ｂｉ０．５Ｔｂ２．５Ｆｅ５Ｏ１２であることが確認できた。
【０１１５】
さらに、上記実施例３にて得られた（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶は、上記Ｘ線回折法（ＸＲＤ測定）により、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２相と同一のピークパターンを示した。このことにより、育成された結晶が、ガーネット相であることが確認できた。また、ピーク位置は、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２相よりも低角側にシフトしており、育成された結晶は、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２よりも格子定数が大きくなっていることが確認できた。さらに、化学分析により、組成ずれを起こしていない（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶（Ｂｉ０．５Ｔｂ２．５Ｆｅ５Ｏ１２単結晶）が得られたことが確認できた。
【０１１６】
本発明は、以上の実施例に限定されるものではなく、例えば、育成に用いる融液としては、目的とする単結晶材料の構成元素成分のみで構成され、かつ目的とする結晶相が晶出する融液のほかに、目的とする単結晶材料の構成元素以外のフラックス成分を含み、かつ目的とする結晶相が晶出する融液、であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明のガーネット型単結晶の育成方法は、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法、（Ｂｉ，Ｒｅ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法、（Ｂｉ，Ｔｂ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶の育成方法等に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】図１は、本発明に係るガーネット型単結晶の育成方法で使用する原料供給引上装置の概略図である。
【図２】図２は、Ｙ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３系相図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１    原料供給引上装置
２    チャンバー
３    重量検出部
４    原料供給装置
５    自動原料供給制御部
６    耐火物
７    ヒータ−
８    るつぼ
９    るつぼ回転部
４Ａ    供給管
８Ａ    外部るつぼ
８Ｂ    内部るつぼ
８Ｃ    流通路
【図１】
2005075688.tif 000002
【図２】
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