(57)【要約】【課題】効率的に原料を溶融させることができると共に溶融帯を狭くすることができる酸化物単結晶の育成方法及び育成装置を提供すること。【解決手段】原料焼結体１１に対して第１波長のレーザ光Ｌ１を照射し、原料焼結体１１に溶融帯１１Ａを形成する工程と、溶融帯１１Ａに対して第２波長のレーザ光Ｌ２を照射し、溶融帯１１Ａの溶融状態を維持する工程とを備え、第１波長のレーザ光Ｌ１が、第２波長のレーザ光Ｌ２よりも原料焼結体１１に対する吸収率が高い波長であり、第２波長のレーザ光Ｌ２は、第１波長のレーザ光Ｌ１よりも原料焼結体１１の融液に対する吸収率を高く設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料棒を長手方向に沿って順次加熱、溶融して溶融帯を形成した後に、前記溶融帯を冷却、凝固させて酸化物単結晶を育成する方法であって、
前記原料棒に対して第１波長のレーザ光を照射し、前記原料棒に前記溶融帯を形成する工程と、
前記溶融帯に対して第２波長のレーザ光を照射し、前記溶融帯の溶融状態を維持する工程とを備え、
前記第１波長のレーザ光が、前記第２波長のレーザ光よりも前記原料棒に対する吸収率が高い波長であり、
前記第２波長のレーザ光が、前記第１波長のレーザ光よりも前記原料棒の融液に対する吸収率が高く設定されていることを特徴とする酸化物単結晶の育成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の酸化物単結晶の育成方法において、
前記溶融帯を形成する工程において、前記第２波長のレーザ光を同時に照射することを特徴とする酸化物単結晶の育成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の酸化物単結晶の育成方法において、
前記溶融帯の溶融状態を維持する工程において、少なくとも一時的に前記第１波長のレーザ光を同時に照射することを特徴とする酸化物単結晶の育成方法。
【請求項４】
原料棒を長手方向に順次加熱、溶融して溶融帯を形成した後に、前記溶融帯を冷却、凝固させて酸化物単結晶を育成する装置であって、
前記原料棒に対して第１波長のレーザ光を照射し、前記原料棒に前記溶融帯を形成する第１照射機構と、
前記溶融帯に対して第２波長のレーザ光を照射し、前記溶融帯の溶融状態を維持する第２照射機構と、
前記第１照射機構及び前記第２照射機構を制御する制御部とを備え、
前記第１波長のレーザ光が、前記第２波長のレーザ光よりも前記原料棒に対する吸収率が高い波長であり、
前記第２波長のレーザ光が、前記第１波長のレーザ光よりも前記原料棒の融液に対する吸収率が高く設定されていることを特徴とする酸化物単結晶の育成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の酸化物単結晶の育成装置において、
前記制御部が、前記原料棒に前記溶融帯を形成する際に、前記第２照射機構を駆動して前記第２波長のレーザ光を前記原料棒に照射させることを特徴とする酸化物単結晶の育成装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の酸化物単結晶の育成装置において、
前記制御部が、前記溶融帯の溶融状態を維持する際に、少なくとも一時的に前記第１照射機構を駆動して前記第１波長のレーザ光を前記原料棒に照射させることを特徴とする酸化物単結晶の育成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニオブ酸リチウムや四ホウ酸リチウム等の酸化物単結晶の育成方法及び育成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ３）やタンタル酸リチウム（ＬＴ：ＬｉＴａＯ３)のような酸化物単結晶の育成方法では、フローティングゾーン法及びペデスタル法などが用いられており、その原料に対して例えばＹＡＧレーザから光を照射して原料を加熱、溶融し、これを冷却、凝固している（例えば、特許文献１、２参照）。
このような方法で酸化物単結晶を育成する際には、酸化物単結晶が平衡状態図上で非コングルエントな組成である場合や、原料の加熱、溶融時に高い温度勾配が必要となる場合、原料の溶融帯の幅を狭く制御する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−１９１４８９号公報
【特許文献２】特開２００２−２４９３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の上記育成方法では、原料として用いられる酸化物単結晶の多くが光に対する透明波長領域が広く、可視光及び近赤外光に対して透光性を有して吸収効率が低いという不都合があった。そのため、従来使用するレーザ光の波長が原料によって吸収され難い波長となっているので、原料を加熱し難いという問題がある。そこで、レーザ光の出力を大きくする方法も考えられるが、その場合、レーザ光による加熱範囲が広くなり、溶融帯の幅が広くなってしまうという問題がある。このように溶融帯の幅が広くなると、温度勾配が小さくなって単結晶化が難しくなることから好ましくない。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、効率的に原料を溶融させることができると共に溶融帯を狭くすることができる単結晶の育成方法及び育成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明の酸化物単結晶の育成方法は、原料棒を長手方向に沿って順次加熱、溶融して溶融帯を形成した後に、前記溶融帯を冷却、凝固させて酸化物単結晶を育成する方法であって、前記原料棒に対して第１波長のレーザ光を照射し、前記原料棒に前記溶融帯を形成する工程と、前記溶融帯に対して第２波長のレーザ光を照射し、前記溶融帯の溶融状態を維持する工程とを備え、前記第１波長のレーザ光が、前記第２波長のレーザ光よりも前記原料棒に対する吸収率が高い波長であり、前記第２波長のレーザ光が、前記第１波長のレーザ光よりも前記原料棒の融液に対する吸収率が高く設定されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の酸化物単結晶の育成装置は、原料棒を長手方向に順次加熱、溶融して溶融帯を形成した後に、前記溶融帯を冷却、凝固させて酸化物単結晶を育成する装置であって、前記原料棒に対して第１波長のレーザ光を照射し、前記原料棒に前記溶融帯を形成する第１照射機構と、前記溶融帯に対して第２波長のレーザ光を照射し、前記溶融帯の溶融状態を維持する第２照射機構と、前記第１照射機構及び前記第２照射機構を制御する制御部とを備え、前記第１波長のレーザ光が、前記第２波長のレーザ光よりも前記原料棒に対する吸収率が高い波長であり、前記第２波長のレーザ光が、前記第１波長のレーザ光よりも前記原料棒の融液に対する吸収率が高く設定されていることを特徴とする。
【０００８】
これらの酸化物単結晶の育成方法及び育成装置発明では、第２波長よりも原料棒に対して吸収され易い第１波長のレーザ光を照射することによって原料棒を効率的に加熱して溶融帯を形成し、さらに第１波長よりも原料棒の融液に対して吸収され易い第２波長のレーザ光を照射することによって溶融帯の溶融状態を効率的に維持することができる。したがって、最初に原料を溶融させて溶融帯を形成するために従来溶融状態を維持するために用いていたレーザ光を高出力で照射する必要がなくなる。このようにレーザ光を高出力で照射しなくても原料棒を効率的に加熱、溶融して溶融帯を形成することができ、さらに原料棒の融液に対して第１波長のレーザ光よりも吸収され易い第２波長のレーザ光を照射することで、溶融帯の部分を効率的に加熱して溶融状態を狭い幅で良好に維持することができる。
【０００９】
また、本発明の酸化物単結晶の育成方法では、前記溶融帯を形成する工程において、前記第２波長のレーザ光を同時に照射させてもよい。
同様に、本発明の酸化物単結晶の育成装置では、前記制御部が、前記原料棒に前記溶融帯を形成する際に、前記第２照射機構を駆動して前記第２波長のレーザ光を前記原料棒に照射させてもよい。
すなわち、これらの酸化物単結晶の育成方法及び育成装置では、溶融帯を形成する際に、第１波長のレーザ光を照射することによって原料棒に溶融起点が形成されると同時に第２波長のレーザ光がこの溶融部分を加熱するので、２種類の波長のレーザ光によって溶融帯の形成がより効率的に促進される。
【００１０】
また、本発明の酸化物単結晶の育成方法では、前記溶融帯の溶融状態を維持する工程において、少なくとも一時的に前記第１波長のレーザ光を同時に照射させてもよい。
同様に、本発明の酸化物単結晶の育成装置では、前記制御部が、前記溶融帯の溶融状態を維持する際に、少なくとも一時的に前記第１照射機構を駆動して前記第１波長のレーザ光を前記原料棒に照射させてもよい。
すなわち、これらの酸化物単結晶の育成方法及び育成装置では、第２波長のレーザ光だけでなく、第１波長のレーザ光も適宜照射して溶融帯の溶融状態を制御し、溶融帯の幅などをより良好に制御することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る酸化物単結晶の育成装置及び単結晶の育成方法によれば、溶融帯を形成するときと、溶融帯の溶融状態を維持するときとで、それぞれに適した異なる波長のレーザ光を選択的に照射するので、従来、溶融帯維持のために用いているレーザ光を原料棒に溶融帯を形成するために高出力で照射する必要がなくなり、溶融帯の幅を狭くすることができる。したがって、非コングルエント材料の安定組成化や結晶化時に高い温度勾配を必要とする材料等の単結晶化を容易にかつ高精度に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る酸化物単結晶の育成方法及び育成装置の一実施形態において、酸化物単結晶の育成装置を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態において、正面方向から見た原料焼結体へのレーザ光の照射状態を示す説明図である。
【図３】本実施形態において、平面方向から見た原料焼結体へのレーザ光の照射状態を示す説明図である。
【図４】原料焼結体を形成する四ホウ酸リチウムの透過スペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明における酸化物単結晶の育成方法及び育成装置の一実施形態を、図１から図４を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１４】
本実施形態における育成装置１は、図１から図３に示すように、製造する酸化物単結晶の原料となる原料焼結体（原料棒）１１と、単結晶を所望の方位で成長させる種結晶である種子結晶体１２と、酸化物単結晶を所望の育成雰囲気内で収容するチャンバ１３と、チャンバ１３内で原料焼結体１１及び種子結晶体１２のそれぞれを移動させる２つの移動機構１４Ａ、１４Ｂと、原料焼結体１１にレーザ光Ｌ１、Ｌ２を照射する第１照射機構１５及び３つの第２照射機構１６と、制御部１７とを備えている。
ここで、図１において円筒状をなす原料焼結体１１の中心軸線を軸線Ｏと称し、原料焼結体１１において種子結晶体１２側を下方、その逆方向を上方と称する。
【００１５】
上記原料焼結体１１は、緻密に焼結又は溶融凝固され育成単結晶と同じ組成の円柱状の多結晶酸化物原料であって、例えば四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）で形成された焼結体であり、焼結率が９５％以上、純度が９９．９９％となっている。原料焼結体１１の直径φは、例えば３ｍｍとなっている。なお、原料焼結体１１の直径φは、５ｍｍ以下であることが好ましい。この理由は、直径φが５ｍｍを超えると、熱容量及び結晶化時の抜熱の関係から溶融帯１１Ａの幅Ｗが不安定になり、幅Ｗを０．５ｍｍ以下に定常的に維持することが困難になるためである。
上記種子結晶体１２は、原料焼結体１１と同様に例えば四ホウ酸リチウムで形成された柱状をなす単結晶であり、原料焼結体１１の下端部に配置されている。
【００１６】
上記チャンバ１３には、チャンバ１３内を排気する真空ポンプ（図示略）に接続された排気用バルブ２１と、チャンバ１３内にガスを供給するガスライン（図示略）に接続されたガス供給用バルブ２２と、第１及び第２照射機構１５、１６によって加熱される原料焼結体１１の温度を検出する放射温度計２３とが設けられている。
上記移動機構１４Ａは、原料焼結体１１の上端部を保持しており、原料焼結体１１を軸線Ｏに沿って移動させると共に軸線Ｏ回りで回転させるモータ２４Ａを有する。同様に、移動機構１４Ｂは、種子結晶体１２の下端部を保持しており、種子結晶体１２を軸線Ｏに沿って移動させると共に軸線Ｏ回りで回転させるモータ２４Ｂを有する。これらモータ２４Ａ、２４Ｂには、単位時間当たりの回転数を制御するロータリーエンコーダが設けられている。
【００１７】
上記第１照射機構１５は、第１波長のレーザ光Ｌ１を照射する第１光源３１と、チャンバ１３に設けられてレーザ光Ｌ１の焦点を原料焼結体１１に合わせる第１コリメーションレンズ３２と、第１光源３１及び第１コリメーションレンズ３２を接続する第１光ファイバ３３とを備えている。
【００１８】
第１光源３１は、例えば波長が１０．６μｍの赤外線を放射するＣＯ２レーザである。ここで、原料焼結体１１を形成する四ホウ酸リチウムの固相における透過波長スペクトルを図４に示す。この透過波長スペクトルは、分光光度計により透過率を測定することによって得られている。図４に示すように、四ホウ酸リチウムは、波長が３μｍを越えるとその透過率が低下しており、第１波長である波長１０．６μｍにおいて吸収率が高くなっている。なお、第１波長は、原料焼結体１１に対して後述するレーザ光Ｌ２よりも吸収され易い波長であれば、例えば２６６ｎｍ以下のパルス固体レーザ等の紫外線レーザなど、他の波長であってもよい。
【００１９】
なお、第１波長は、原料焼結体１１の吸収率が３０％以上であることが好ましい。この理由は、溶融帯１１Ａの近傍の温度勾配を高く維持するためには、できるだけ溶融帯１１Ａ部分を加熱したいが、原料焼結体１１の光吸収率が３０％を下回ると、溶融帯１１Ａ周辺の固相の温度を上昇させざるを得ず、結果として高い温度勾配を得られなくなるためである。
上記第１コリメーションレンズ３２は、図１及び図２に示すように、第１コリメーションレンズ３２から出射するレーザ光Ｌ１の光軸と軸線Ｏとのなす角度θが例えば８０°となるように配設されている。なお、角度θは、７５°以上であることが好ましい。
【００２０】
上記第２照射機構１６は、図１から図３に示すように、第２波長のレーザ光Ｌ２を照射する第２光源４１と、チャンバ１３に設けられてレーザ光Ｌ２の焦点を原料焼結体１１に合わせる第２コリメーションレンズ４２と、第２光源４１及び第２コリメーションレンズ４２を接続する第２光ファイバ４３とを備えている。
第２光源４１は、例えば波長が８１０ｎｍの光を放射する半導体レーザである。図４に示すように、原料である四ホウ酸リチウムは、波長８１０ｎｍにおいて、固相では高い透過率となっているが、液相では線形吸収係数が大きくなることと、照射点でのビーム断面積を小さくすることで吸収率が３０%以上の吸収率となっている。なお、第２波長のレーザ光は、液相の原料焼結体１１に対してレーザ光Ｌ１よりも吸収され易ければ、他の波長であってもよい。
この第２光源４１によるレーザ光Ｌ２は、融液（溶融帯１１Ａ）に対する吸収率の高い（線形吸収係数が大きい）波長である必要は必ずしもないが、吸収係数は波長によって決まるため、吸収係数が高い波長であることが好ましい。しかしながら、融液に対する吸収率は、吸収係数に加えて入力光の密度、照射する融液の領域によっても変わるため、レーザ光Ｌ２としては、総合的にこれらの要因を踏まえて吸収率がレーザ光Ｌ１よりも高いことが必要である。
【００２１】
上記第２コリメーションレンズ４２は、図１及び図２に示すように、レーザ光Ｌ２の光軸と軸線Ｏとのなす角度が９０°となるように配設されている。なお、レーザ光Ｌ２の光軸と軸線Ｏとのなす角度は、９０°に限らない。
また、３つの第２照射機構１６におけるそれぞれの第２コリメーションレンズ４２は、図１から図３に示すように、レーザ光Ｌ２の光軸が同一平面上でかつ軸線Ｏ回りに等間隔となるように配設されている。これにより、１つの第２コリメーションレンズ４２から出射したレーザ光Ｌ２が他の第２コリメーションレンズ４２に入射することを防止している。また、レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸は、原料焼結体１１の軸線Ｏ上の一点で交差するようになっている。なお、第２コリメーションレンズ４２は、レーザ光Ｌ２の光軸が軸線Ｏ回りに等間隔となるように設けられていなくてもよい。
【００２２】
上記制御部１７は、第１及び第２光源３１、４１、移動機構１４Ａ、１４Ｂ並びに放射温度計２３に対して給電し、第１及び第２光源３１、４１並びに移動機構１４Ａ、１４Ｂを制御する機能を有している。
【００２３】
次に、上記本実施形態の育成装置１を用いた酸化物単結晶の育成方法について説明する。
まず、第１及び第２照射機構１５、１６を駆動し、原料焼結体１１の下端部に対してレーザ光Ｌ１、Ｌ２を照射する。このとき、第１及び第２光源３１、４１は、例えば４０Ｗで駆動されている。また、第２コリメーションレンズ４２は、レーザ光Ｌ２の原料焼結体１１の表面における照射範囲が、原料焼結体１１の軸線Ｏ方向の大きさが３０μｍ、軸線Ｏに垂直な方向の大きさが６０μｍである楕円となるように設定されている。
【００２４】
原料焼結体１１の下端部には、原料溶融のイグニッションとして用いたレーザ光Ｌ１の照射により、加熱、溶融されて溶融帯１１Ａが形成される。ここで、原料焼結体１１が溶融する際、原料焼結体１１には、レーザ光Ｌ１によって溶融起点が形成される。さらに、本実施形態では、原料焼結体１１の融液に対して吸収され易いレーザ光Ｌ２をレーザ光Ｌ１と共に照射しているので、レーザ光Ｌ２によって溶融起点の溶融部分が加熱される。そのため、溶融帯１１Ａの形成が促進される。
【００２５】
このように上記溶融帯１１Ａを形成する工程では、第２波長よりも原料焼結体１１によって吸収され易い第１波長のレーザ光Ｌ１を照射しているので、第１光源３１や第２光源４１を高出力とする必要がなくなり、原料焼結体１１における溶融帯１１Ａの周辺部分の温度を過度に上昇させることが防止される。
【００２６】
また、第１波長における原料焼結体１１の吸収率が３０％以上であると共に第２コリメーションレンズ４２の照射範囲を上述のように設定しているため、溶融帯１１Ａの軸線Ｏ方向の幅Ｗは、例えば０．４ｍｍとなっている。なお、溶融帯１１Ａの幅Ｗは、非コングルエントな材料に対して溶質トラップをさせるために、または結晶化に対して高い温度勾配が必要な材料に対して２００℃／ｍｍ以上の温度勾配をつけるために、０．５ｍｍ以下に設定する必要がある。
【００２７】
放射温度計２３を用いて原料焼結体１１に溶融帯１１Ａが形成されたことを確認した後、移動機構１４Ｂは、種子結晶体１２を原料焼結体１１の下端部に対して相対的に移動させ、原料焼結体１１の溶融帯１１Ａを種子結晶体１２に接触させる。原料焼結体１１のうち種子結晶体１２に接触する部分に溶融帯１１Ａが形成されることを確認した後、第１光源３１の駆動を停止する。このとき、融液に対して吸収効率が高く制御性の良い第２光源４１からのレーザ光Ｌ２が照射されているので、溶融帯１１Ａの溶融状態は維持される。
【００２８】
その後、移動機構１４Ａ、１４Ｂは、原料焼結体１１と種子結晶体１２との接触状態を維持したまま、原料焼結体１１及び種子結晶体１２の双方を図１に示す矢印Ａ１方向に降下させると共に矢印Ａ２方向に回転させる。このときの降下速度は、例えば２．５ｍｍ／ｈとなっている。
原料焼結体１１及び種子結晶体１２を降下させると、第２光源４１からレーザ光Ｌ２が照射されることによって溶融帯１１Ａの溶融状態が維持されているので、溶融帯１１Ａは、原料焼結体１１及び種子結晶体１２の降下にしたがって軸線Ｏに沿って原料焼結体１１の上端部に向けて移動する。また、原料焼結体１１において降下に伴って第２光源４１からのレーザ光Ｌ２の照射範囲よりも下方に移動する部分は、冷却、凝固される。このとき、凝固する部分は、種子結晶体１２の育成方位にしたがって配向される。これにより、種子結晶体１２上に単結晶１１Ｂが育成される。
【００２９】
このように原料焼結体１１及び種子結晶体１２を降下させながら溶融帯１１Ａを原料焼結体１１の全長にわたって移動させ、原料焼結体１１を下端部側から順次溶融、凝固させることにより、単結晶が育成される。ここで、原料焼結体１１の直径φを５ｍｍ以下としているので、原料焼結体１１の熱容量及び結晶化時の放熱の関係から溶融帯１１Ａの幅Ｗが不安定となることが抑制される。
【００３０】
このように本実施形態の酸化物単結晶の育成装置１及び育成方法によれば、第２波長よりも原料焼結体１１に対して吸収され易い第１波長のレーザ光Ｌ１を照射することによって、原料焼結体１１を効率的に加熱して溶融帯１１Ａを形成し、さらに第１波長よりも原料焼結体１１の融液に対して吸収され易い第２波長のレーザ光Ｌ２を照射することによって、溶融帯１１Ａの溶融状態を効率的に維持することができる。
【００３１】
したがって、最初に原料焼結体１１を溶融させて溶融帯１１Ａを形成するために、従来、溶融状態を維持するために用いていたレーザ光を高出力で照射する必要がなくなる。このようにレーザ光を高出力で照射しなくても原料焼結体１１を効率的に加熱、溶融して溶融帯を形成することができ、さらに原料焼結体１１の融液に対して第１波長のレーザ光よりも吸収され易い第２波長のレーザ光Ｌ２を照射することで、溶融帯１１Ａの部分を効率的に加熱して溶融状態を狭い幅Ｗで良好に維持することができる。したがって、非コングルエント材料の安定組成化や結晶化時に高い温度勾配を必要とする材料等の単結晶化を容易にかつ高精度に行うことが可能になる。
【００３２】
また、溶融帯１１Ａを形成する際に、第１波長のレーザ光Ｌ１を照射することによって、原料焼結体１１に溶融起点が形成されると同時に第２波長のレーザ光Ｌ２がこの溶融部分を加熱するので、２種類の波長のレーザ光によって溶融帯１１Ａの形成がより効率的に促進される。
なお、本実施形態では、原料焼結体１１に溶融起点を形成する際に、第１及び第２照射機構１５、１６を同時に駆動させているが、少なくとも第１照射機構１５を駆動していればよい。
【００３３】
また、本実施形態では、原料焼結体１１に溶融帯１１Ａを形成した後に第１照射機構１５の駆動を停止しているが、原料焼結体１１及び種子結晶体１２を降下させながら第１照射機構１５を適宜、同時に駆動させてもよい。すなわち、第２波長のレーザ光Ｌ２だけでなく、第１波長のレーザ光Ｌ１も適宜照射して溶融帯１１Ａの溶融状態を制御し、溶融帯１１Ａの幅Ｗなどをより良好に制御することができる。
【実施例】
【００３４】
まず、焼結率９５％以上で直径φ３ｍｍの円柱状に焼結された純度４Ｎの四ホウ酸リチウムの原料焼結体１１とその種子結晶体１２（育成方向が［００１］方位）とを装置に取り付けた。次に、原料焼結体１１に対して、４０ＷのＣＯ２レーザ光であるレーザ光Ｌ１を第１光源３１から水平面に対して８０°の角度で集光照射すると共に、波長８１０ｎｍの半導体レーザ光であるレーザ光Ｌ２を水平方向の同一平面上に配置された３台の第２光源４１からＣＷ（連続発振）でそれぞれ４０Ｗで集光照射させた。
【００３５】
この際、レーザ光Ｌ２のビームは、原料焼結体１１表面で鉛直方向に３０μｍ（短軸）、水平方向に６０μｍ（長軸）の楕円となるように成形、集光した。
次に、原料焼結体１１の溶融が確認できたら、種子結晶体１２と原料焼結体１１の溶融部とを接触させ、溶融帯１１Ａができることを確認し、その後、ＣＯ２レーザ光であるレーザ光Ｌ１の照射を停止し、半導体レーザ光であるレーザ光Ｌ２のみで溶融帯１１Ａを０．４ｍｍの幅Ｗに維持した。そして、原料焼結体１１と種子結晶体１２とを同期させながら、２．５ｍｍ／ｈの移動速度で同じ方向に移動させた。
このようにして、直径φ３ｍｍの四ホウ酸リチウムの良好な単結晶を育成することができた。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
【００３７】
例えば、上記本実施形態の原料焼結体は、四ホウ酸リチウムで形成されているが、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなど、他の酸化物で形成されてもよい。
種子結晶体を用いて単結晶の育成方位を制御しているが、原料焼結体を溶融し、冷却固化したときに所望の育成方位とすることができれば、種子結晶体を用いなくてもよい。
また、第１及び第２照射機構は、光ファイバ及びコリメーションレンズを備えているが、レーザ光を所望の形状で集光することができれば、これら光ファイバ及びコリメーションレンズを用いない構成であってもよい。
【００３８】
また、原料焼結体に対して第１照射機構が１本のレーザ光を照射しているが、原料焼結体に対して複数のレーザ光を照射する構成としてもよい。このとき、第１照射機構から照射されるレーザ光の波長は、同一であっても異なっていてもよい。
同様に、原料焼結体に対して第２照射機構が３つのレーザ光を照射しているが、原料焼結体に対して１本や２本又は４本以上のレーザ光を照射する構成としてもよい。原料焼結体に対して複数のレーザ光を照射する場合、レーザ光の波長は、同一であっても異なっていてもよい。また、第２照射機構は、３つの第２光源を用いて３本のレーザ光を照射しているが、１つの第２光源からのレーザ光を３つの第２コリメーションレンズに向けて分離することによって３本のレーザ光を照射する構成としてもよい。
【００３９】
さらに、原料焼結体及び種子結晶体を移動させることによってレーザ光の照射位置を変更しているが、原料焼結体及び種子結晶体を移動させずにレーザ光の照射位置を変更する構成としてもよい。
また、移動機構は、原料焼結体及び種子結晶体を軸線回りで回転させる構成となっているが、原料焼結体及び種子結晶体を回転させない構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
この発明によれば、高品質の光変調素子のニオブ酸リチウム単結晶の育成やテーラーメードの偏光子の四ホウ酸リチウム単結晶の育成等が容易になるので、溶融帯を狭くすることができる酸化物単結晶の育成方法及び育成装置に関して、産業上の利用可能性が認められる。
【符号の説明】
【００４１】
１…育成装置、１１…原料焼結体（原料棒）、１１Ａ…溶融帯、１１Ｂ…単結晶（酸化物単結晶）、１１Ｂ…溶融帯、１２…種子結晶体、１５…第１照射機構、１６…第２照射機構、１７…制御部、Ｌ１，Ｌ２…レーザ光
【図１】
2013166671.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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