(57)【要約】【課題】水熱合成法により酸化亜鉛単結晶を育成する際の酸素量の制御を容易に行うことができる酸化亜鉛単結晶の製造方法と、この製造方法により製造され得る酸化亜鉛単結晶を提供する。【解決手段】酸化亜鉛単結晶の製造方法において、過塩素酸及びその塩からなる群より選択される１種以上の酸素供給剤と、１種以上の鉱化剤とを含む水溶液を充填した密閉容器２４内で、水熱合成法により酸化亜鉛単結晶を育成する。【選択図】図１
2013014485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛単結晶の製造方法であって、
過塩素酸及びその塩からなる群より選択される１種以上の酸素供給剤と、１種以上の鉱化剤とを含む水溶液を充填した密閉容器内で、水熱合成法により酸化亜鉛単結晶を育成する
ことを特徴とする酸化亜鉛単結晶の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の酸化亜鉛単結晶の製造方法であって、
前記酸素供給剤として、過塩素酸、及び、大気圧下１００〜５００℃の温度で分解して酸素を生成する過塩素酸塩からなる群より選択される１種以上の化合物を使用する
ことを特徴とする酸化亜鉛単結晶の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の酸化亜鉛単結晶の製造方法であって、
前記酸素供給剤として、過塩素酸カリウムを使用することを特徴とする酸化亜鉛単結晶の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の酸化亜鉛単結晶の製造方法により製造され得る酸化亜鉛単結晶であって、
＋Ｃ面の（０００２）面におけるＸ線ロッキングカーブの半値幅が２０ａｒｃｓｅｃ以下であることを特徴とする酸化亜鉛単結晶。
【請求項５】
請求項４に記載の酸化亜鉛単結晶であって、
当該酸化亜鉛単結晶中に塩素を含むことを特徴とする酸化亜鉛単結晶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水熱合成法による酸化亜鉛単結晶の製造方法、及び、この製造方法により製造され得る酸化亜鉛単結晶に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸化亜鉛（ＺｎＯ）単結晶は、育成炉（オートクレーブ）を用いて、水熱合成法により育成される。酸化亜鉛単結晶の水熱合成法による育成において、育成炉には、対流制御板を挟んで下側に、育成用原料（酸化亜鉛の多結晶）を収容し、上側に種結晶（酸化亜鉛単結晶の小片）を収容する。さらに、育成炉内には、育成用溶液（アルカリ溶液）を充填する。そして、育成炉の内部を密閉し、加熱及び加圧する。この際、育成炉の上側よりも下側が高温となるように加熱し、育成用溶液を育成炉内で自然対流させる。このような自然対流により、育成炉内の下部で育成用原料が溶解した育成用溶液が、育成炉内の上部に達して冷却され、過飽和状態となり、育成用原料が種結晶上に析出成長する。この動作を所定期間連続して行うことにより、所定の大きさの酸化亜鉛単結晶が得られる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）及び水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等の鉱化剤と、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）とを含む水溶液を育成用溶液として用い、水熱合成法により酸化亜鉛単結晶を育成する酸化亜鉛単結晶の製造方法が開示されている。
【０００４】
この特許文献１に開示の酸化亜鉛単結晶の製造方法において、育成用溶液中に含まれる過酸化水素は分解により酸素を生成する。この過酸化水素から生じた酸素を取り込みながら、上記した育成用原料が種結晶上に析出成長することで、最終的に得られる酸化亜鉛単結晶の酸素欠損が抑制され、その品質が確保される。つまり、育成用溶液中に含まれる過酸化水素が、育成時の酸素供給源となることで、育成された酸化亜鉛単結晶の品質が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−７０４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、過酸化水素は、室温（２５℃）にて分解して酸素を生成する化合物である。よって、過酸化水素を含有した育成用溶液を用いた場合には、その育成用溶液を育成炉の内部に充填後、育成炉の内部を密閉するまでの間に、過酸化水素の分解が進行し、この分解により生じた酸素が育成炉の外へ放出される。
【０００７】
このため、育成用溶液中の過酸化水素を育成時の酸素供給源とする場合には、種結晶上に育成用原料が析出成長する時（即ち、酸化亜鉛単結晶の育成時）に十分な量の酸素が供給されるように、具体的には、密閉された育成炉の内部に十分な量の酸素が確保されるように、密閉前に育成炉の外へ放出され得る酸素量を考慮して、育成用溶液中における過酸化水素の含有量を規定する必要がある。
【０００８】
しかしながら、密閉前に育成炉の外へ放出され得る酸素量は、育成炉の内部に育成用溶液を充填してから育成炉の内部を密閉するまでに要した時間、育成用溶液の調製時の環境、及び密閉処理時の環境等の様々な状況に応じて異なるため予測することが難しく、規定量の過酸化水素を育成用溶液に含有させても、予測以上に過酸化水素の分解が進行して酸素が育成炉の外へ放出されてしまい、意図した品質の酸化亜鉛単結晶が得られないことがある。つまり、育成用溶液中に含有させた過酸化水素を育成時の酸素供給源として用いる場合には、育成炉の密閉前に放出される酸素量を正確に予測する必要があり、育成時における酸素量を制御することが困難であった。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、水熱合成法により酸化亜鉛単結晶を育成する際の酸素量の制御を容易に行うことができる酸化亜鉛単結晶の製造方法と、この製造方法により製造され得る酸化亜鉛単結晶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】
【００１０】
本発明に係る酸化亜鉛単結晶の製造方法は、過塩素酸及びその塩からなる群より選択される１種以上の酸素供給剤と、１種以上の鉱化剤とを含む水溶液を充填した密閉容器内で、水熱合成法により酸化亜鉛単結晶を育成することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る酸化亜鉛単結晶の製造方法では、酸化亜鉛単結晶の育成時の酸素供給源として、過塩素酸及びその塩からなる群より選択される１種以上の酸素供給剤を使用している。過塩素酸及びその塩は、水熱合成法による酸化亜鉛単結晶の育成時に密閉容器の内部に与えられる温度及び圧力下で分解して酸素を生成する一方、室温（１気圧、２５℃）下では、分解せず、酸素を生成しない。このため、育成時において十分な量の酸素が密閉容器内に確保されるように育成用溶液中における酸素供給剤の含有量を規定する際には、密閉容器の密閉後に酸素供給剤の分解により発生する酸素量のみを予測して育成用溶液中における酸素供給剤の含有量を規定すればよく、密閉容器を密閉する前に発生する酸素量を考慮する必要がない。よって、本発明に係る製造方法によれば、酸化亜鉛単結晶の育成時の酸素量の制御が容易となる。
【００１２】
また、本発明に係る酸化亜鉛単結晶の製造方法では、前記酸素供給剤として、過塩素酸、及び、大気圧下１００〜５００℃の温度で分解して酸素を生成する過塩素酸塩からなる群より選択される１種以上の化合物を使用してもよい。例えば、前記酸素供給剤として、過塩素酸カリウムを使用してもよい。
【００１３】
この方法では、水熱合成法により酸化亜鉛単結晶を育成するために密閉容器を加熱及び加圧した時に、酸素供給剤が十分に分解して、密閉容器内に十分な酸素が供給されるため、酸素欠損の少ない高品質の酸化亜鉛単結晶がより確実に得られる。
【００１４】
また、本発明に係る酸化亜鉛単結晶は、上記した本発明に係る酸化亜鉛単結晶の製造方法により製造され得る酸化亜鉛単結晶であって、＋Ｃ面の（０００２）面におけるＸ線ロッキングカーブの半値幅が２０ａｒｃｓｅｃ以下であることを特徴とする。
【００１５】
このような本発明に係る酸化亜鉛単結晶は、＋Ｃ面の（０００２）面におけるＸ線ロッキングカーブの半値幅が２０ａｒｃｓｅｃ以下であり、育成時の酸素供給源として過酸化水素を使用した従来の酸化亜鉛単結晶の製造方法により製造された酸化亜鉛単結晶と比べて、高い品質を有する。また、本発明に係る酸化亜鉛単結晶において、当該酸化亜鉛単結晶中には、塩素が含まれていてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、酸化亜鉛単結晶の製造において、水熱合成法により酸化亜鉛単結晶を育成する際の酸素量の制御を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本実施の形態に係る酸化亜鉛単結晶の製造方法で用いる単結晶育成炉の内部構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態に係る酸化亜鉛単結晶の製造方法では、図１に示す単結晶育成炉（以下、単に育成炉１と呼ぶ）の育成容器２４（本発明でいう密閉容器）に、種結晶６としての酸化亜鉛単結晶と、育成用原料５と、育成用溶液とを収容し、内部空間を密閉した育成容器２４内にて、水熱合成法により、酸化亜鉛単結晶の育成を行う。このような本実施の形態に係る酸化亜鉛単結晶の製造方法について、以下に詳述する。
【００１９】
−育成炉１の構成−
本実施の形態に係る酸化亜鉛単結晶の製造方法において、酸化亜鉛単結晶の育成を行うための育成炉１は、図１に示すように、炉本体２の外周囲に、炉本体２を加熱及び加圧する電気炉３が配設された構成とされている。
【００２０】
炉本体２は、上部が開放された有底円筒状であり、上端開口部２１には、炉本体２の内部を密閉するための蓋体２２が装着されている。この蓋体２２には、炉本体２の内部圧力を計測するための圧力計２２ａが取り付けられている。更に、炉本体２の内部には、育成容器２４が収められる。
【００２１】
育成容器２４は、上部が開放された有底円筒状の容器本体２４１と、蓋体２４２とから構成されている。これら容器本体２４１及び蓋体２４２は、白金からなる。
【００２２】
また、容器本体２４１の内部空間４の上下方向中間位置には対流制御板２３が配設されている。この対流制御板２３によって、容器本体２４１の内部空間４は、下側の原料室４１と上側の育成室４２とに仕切られている。
【００２３】
上記原料室４１は、育成用原料５を収容する空間とされている。また、育成室４２は、単結晶育成棚６１に支持された複数枚の種結晶６を収容する空間とされている。
【００２４】
このような容器本体２４１の内部空間４は、育成用溶液が充填され、原料室４１に育成用原料５が収容され、育成室４２に種結晶６が収容された状態で、容器本体２４１の上端開口に蓋体２４２が溶接により接着されることにより密閉される。なお、本実施の形態において、容器本体２４１の内部空間４は、前述の通り、容器本体２４１に蓋体２４２を溶接することにより密閉されるが、容器本体２４１の内部空間２４１は、容器本体２４１と蓋体２４２とを、パッキン又はガスケット等のシール材を介して接合することにより密閉されてもよい。
【００２５】
また、炉本体２と育成容器２４１との間の空間２５には、育成用溶液の膨張によって、育成容器２４が破裂することを防ぐ目的で、純水が充填される。
【００２６】
−育成用原料５−
また、本実施の形態に係る酸化亜鉛単結晶の製造方法において、育成用原料５には、酸化亜鉛の焼結体（多結晶）を使用する。酸化亜鉛の焼結体としては、粒径１〜１０μｍの酸化亜鉛粉末を加圧プレス機によって成型し、１０００〜１３００℃の酸素雰囲気あるいは大気雰囲気で焼成した焼結体を使用する。
【００２７】
−種結晶６−
また、本実施の形態に係る酸化亜鉛単結晶の製造方法において、種結晶６には、板状の酸化亜鉛単結晶を使用する。
【００２８】
−育成用溶液−
また、本実施の形態に係る酸化亜鉛単結晶の製造方法において、育成用溶液には、１種以上の酸素供給剤と、１種以上の鉱化剤とを含む水溶液を使用する。
【００２９】
酸素供給剤には、過塩素酸及びその塩からなる群より選択される化合物を使用する。過塩素酸及びその塩の具体例としては、過塩素酸（ＨＣｌＯ4）、過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ4）、過塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ4）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、及び過塩素酸アンモニウム（ＮＨ4ＣｌＯ4）等を挙げることができる。これら過塩素酸及びその塩の中でも、室温下（２５℃）で分解せず、また、酸化亜鉛単結晶を育成するために炉本体２の内部を加圧及び加熱する時に十分に分解して、育成容器２４の内部に十分な酸素を供給することができる化合物が、酸素供給剤としての使用に適している。具体的には、大気圧下、１００〜５００℃、より好ましくは３００〜４５０℃の温度で分解して酸素を生成する化合物が、酸素供給剤としての使用に適している。特に、過塩素酸カリウムは、育成時の温度及び圧力下で十分に分解して酸素を生成すること、及び、過塩素酸カリウムを構成する元素（具体的には、カリウム）が結晶中に含有されることによりもたらされる育成された酸化亜鉛単結晶の特性への影響が少ないことから、酸素供給剤としての使用に特に適している。なお、酸素供給剤は、過塩素酸及びその塩からなる群より選択される１種を単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
【００３０】
また、育成用溶液における酸素供給剤の総濃度は、育成時において、酸化亜鉛単結晶に十分な量の酸素を供給することができる量であれば、特に限定されないが、育成用溶液中の酸素供給剤の総濃度を、発生する酸素換算で０．０１〜０．５ｍｏｌ／ｋｇ、より好ましくは０．０５〜０．２５ｍｏｌ／ｋｇとすると、酸素欠損の少ない高品質の酸化亜鉛単結晶を製造することができる。例えば、酸素供給剤として、過塩素酸カリウムのみを使用した場合、育成用溶液中の過塩素酸カリウムの濃度を０．０２５〜０．２５ｍｏｌ／ｋｇ（発生する酸素換算で０．０５〜０．５ｍｏｌ／ｋｇ）とすると、酸素欠損の少ない高品質の酸化亜鉛単結晶を得ることができる。なお、本明細書において、上記した育成用溶液（水溶液）における溶質（即ち、鉱化剤及び酸素供給剤等の水に溶けている物質）の濃度単位「ｍｏｌ／ｋｇ」は、溶媒（即ち、水）１ｋｇ当たりの溶質の物質量（ｍｏｌ）を表す単位である。
【００３１】
また、鉱化剤としては、酸化亜鉛単結晶の育成に使用される公知の鉱化剤を使用することができ、具体例としては、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、及び炭酸カリウム（Ｋ2ＣＯ3）等を使用することができる。これら鉱化剤は、１種を単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
【００３２】
また、育成用溶液における鉱化剤の総濃度は、酸化亜鉛単結晶の成長を好適に促進することができる量であれば、特に限定されない。例えば、鉱化剤として、水酸化カリウムと水酸化リチウムとを併用した場合、水酸化カリウムの濃度を２〜４ｍｏｌ／ｋｇとし、水酸化リチウムの濃度を０．５〜１．５ｍｏｌ／ｋｇとすると、酸化亜鉛単結晶の成長を好適に促進することができ、高品質の酸化亜鉛単結晶を得ることができる。
【００３３】
また、育成用溶液には、本発明の効果を損なわない範囲内で、上記した酸素供給剤及び鉱化剤以外の成分が含まれていてもよい。例えば、育成用溶液には、硫酸、又は塩酸等が含まれていてもよい。
【００３４】
また、育成用溶液には、過酸化水素のような室温にて酸素を生成する成分が含まれないことが好ましく、このような室温にて酸素を生成する成分を含まない育成用溶液を用いると、炉本体２が加圧及び加熱される前における酸素の発生を抑制することができ、酸素の発生による育成容器２４の内圧の上昇を抑えることができる。このため、炉本体２が加圧及び加熱される前の内圧上昇による育成容器２４の劣化を抑えることができる。
【００３５】
−単結晶の製造方法−
次に、本実施の形態に係る製造方法において、上記した育成用原料５、種結晶６、及び育成用溶液を用い、育成炉１（図１参照）により酸化亜鉛単結晶を育成する方法について、以下に説明する。
【００３６】
容器本体２４１の原料室４１に上記した育成用原料５を収容し、育成室４２に、単結晶育成棚６１に支持された複数枚の種結晶６を収容する。さらに、容器本体２４１に育成用溶液を充填する。具体例としては、容器本体２４１の内部空間４の体積の８０％を育成用溶液が占めるように、容器本体２４１に育成用溶液を充填する。
【００３７】
そして、ＴＩＧ溶接（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ ｗｅｌｄｉｎｇ）法により、容器本体２４１の上端開口に蓋体２４２を溶接し、育成容器２４の内部空間４を密閉する。なお、本実施の形態では、容器本体２４１の上端開口に蓋体２４２を溶接する溶接法として、上記の通り、ＴＩＧ溶接法を適用しているが、ＴＩＧ溶接法以外の方法、例えば、酸素・水素溶接により、容器本体２４１の上端開口に蓋体２４２を溶接してもよい。
【００３８】
育成容器２４の内部空間４を密閉後、炉本体２の内部に、育成容器２４を収め、さらに、純水を充填する。具体例としては、炉本体２と育成容器２４の間の空間２５の体積の約８０％を純水が占めるように、炉本体２の内部に純水を充填する。その後、炉本体２の上端開口部２１に蓋体２２を装着し、炉本体２の内部を密閉する。
【００３９】
そして、電気炉３によって、炉本体２を加熱及び加圧する。この際、原料室４１の温度が育成室４２よりも高温となるように、炉本体２を加熱及び加圧する。具体例としては、育成容器２４の内部空間４の圧力が７０〜９８ＭＰａで、原料室４１の温度（溶解域温度）が３５０〜４００℃で、育成室４２の温度（成長域温度）が３２０〜３７０℃となるように、炉本体２を加熱及び加圧し、この原料室４１と育成室４２の温度差により、高温高圧下で、原料室４１と育成室４２との間に育成用溶液を自然対流させる。
【００４０】
このような自然対流により、育成用原料５が溶解した育成用溶液が、原料室４１から育成室４２に移動し、そして、育成室４２において冷却されて、過飽和状態となる。これにより、育成用原料５が種結晶６上に析出成長する。この際、育成用溶液に含まれる酸素供給剤の分解により発生した酸素が酸化亜鉛単結晶中に取り込まれる。この動作を所定期間連続して行うことにより、所定の大きさの酸化亜鉛単結晶が得られる。
【００４１】
このような本実施の形態に係る製造方法では、過塩素酸及びその塩からなる群より選択される１種以上の酸素供給剤を育成時の酸素供給源として使用しているため、育成容器２４の内部空間４が密閉され、育成容器２４が加圧及び加熱された時に、育成用溶液中の酸素供給剤が分解して、内部空間４が密閉された育成容器２４内に酸素が供給される一方、室温下では、育成用溶液中の酸素供給剤が分解して、酸素が発生することがない。このため、容器本体２４１に蓋体２４２を溶接して育成容器２４の内部空間を密閉する前に、酸素供給剤が分解して、育成容器２４の外へ酸素が放出されてしまうことがない。よって、育成時において十分な量の酸素が育成容器２４内に確保されるように育成用溶液中における酸素供給剤の含有量を規定する際には、育成容器２４の内部空間４の密閉後に酸素供給剤の分解により発生する酸素量のみを予測して育成用溶液中における酸素供給剤の含有量を規定すればよく、育成容器２４の内部空間を密閉する前に酸素供給剤の分解により発生する酸素量を考慮する必要がない。このため、酸化亜鉛単結晶の育成時における酸素量の制御が容易である。
【００４２】
ところで、本実施の形態に係る製造方法では、上記した通り、ＴＩＧ溶接法により、容器本体２４１の上端開口に蓋体２４２を溶接し、育成容器２４の内部空間４を密閉する。ＴＩＧ溶接法による溶接では、電極の酸化を防ぐために、溶接部にアルゴン等の不活性ガスを吹き付けて、溶接部を不活性ガスでシールドするが、溶接部付近に過剰の酸素が存在すると、溶接部を不活性ガスで十分にシールドすることができない。このため、ＴＩＧ溶接法を用いて、容器本体２４１の上端開口に蓋体２４２を溶接する場合には、その溶接部における酸素量の抑制が必要となる。上記した通り、過酸化水素は、室温下で分解して酸素を生成し、ＴＩＧ溶接の環境下（例えば、１気圧、５０〜６０℃の環境下）でも、分解して、酸素を生成する。このため、過酸化水素を酸素供給源として用いて酸化亜鉛単結晶を育成する従来の製造方法において、ＴＩＧ溶接により、容器本体２４１の上端開口に蓋体２４２を溶接し、育成容器２４の内部空間４を密閉する場合には、育成用溶液中に、溶接時の酸素発生要因となる過酸化水素を多量に含有させることができず、育成用溶液中に含有させることができる過酸化水素の量が制限される。これに対して、本実施の形態に係る製造方法では、室温下のみならず、ＴＩＧ溶接の環境下でも分解しない酸素供給剤、即ち、過塩素酸及びその塩からなる群より選択される酸素供給剤を酸素供給源として用いているため、ＴＩＧ溶接法により、容器本体２４１の上端開口に蓋体２４２を溶接する際に、酸素供給剤が分解して、酸素が発生することがない。このため、本実施の形態に係る製造方法では、育成用溶液中に含有させることができる酸素供給剤の量が制限されることがない。
【００４３】
次に、上記した製造方法により製造され得る酸化亜鉛単結晶の特性を、実施例及び比較例を挙げて以下に説明する。
【００４４】
［実施例１］
上記した製造方法において、過塩素酸カリウムと、水酸化カリウムと、水酸化リチウムとを溶解した水溶液を育成用溶液として用い、実施例１に係る酸化亜鉛単結晶を製造した。この実施例１に係る酸化亜鉛単結晶の製造に用いた育成用溶液において、過塩素酸カリウムの濃度は０．１２ｍｏｌ／ｋｇ（発生する酸素換算で０．２４ｍｏｌ／ｋｇ）であり、水酸化カリウムの濃度は３ｍｏｌ／ｋｇであり、水酸化リチウムの濃度は１ｍｏｌ／ｋｇである。また、実施例１に係る酸化亜鉛単結晶の製造においては、成長域温度３４０℃、溶解域温度３７０℃、及び圧力８５ＭＰａの条件下で、酸化亜鉛単結晶の育成を行った。
【００４５】
［比較例１］
過酸化水素と、水酸化カリウムと、水酸化リチウムとを溶解した水溶液を育成用溶液として用いた以外は、実施例１に係る酸化亜鉛単結晶の製造と同一の方法を適用し、比較例１に係る酸化亜鉛単結晶を製造した。この比較例１に係る酸化亜鉛単結晶の製造に用いた育成用溶液において、過酸化水素の濃度は０．１６ｍｏｌ／ｋｇ（発生する酸素換算で０．０８ｍｏｌ／ｋｇ）であり、水酸化カリウムの濃度は３ｍｏｌ／ｋｇであり、水酸化リチウムの濃度は１ｍｏｌ／ｋｇである。なお、過酸化水素を含む育成用溶液を使用する場合、過酸化水素の濃度が０．１６ｍｏｌ／ｋｇ（発生する酸素換算で０．０８ｍｏｌ／ｋｇ）を超えると、過酸化水素の分解により発生する酸素の影響により、ＴＩＧ溶接法による容器本体２４１の上端開口と蓋体２４２との溶接を実施することができない。このため、本比較例１では、育成用溶液における過酸化水素の濃度を、０．１６ｍｏｌ／ｋｇとしている。
【００４６】
上記した実施例１及び比較例１に係る酸化亜鉛単結晶を、それぞれ、２５個ずつ製造した。そして、これら各酸化亜鉛単結晶の＋Ｃ面の（０００２）面におけるＸ線ロッキングカーブを測定し、その半値幅（ＦＷＨＭ）を求めた。その結果を以下表１に示す。なお、測定装置には、ブルカー・エイエックスエス株式会社製のＸ線回析装置Ｄ８Ｄｉｓｃｏｖｅｒを使用し、光学系として４結晶モノクロメータＧｅ（４４０）を用いた。
【００４７】
【表１】
2013014485.tif 000003
【００４８】
なお、表１には、実施例１及び比較例１に係る各酸化亜鉛単結晶の半値幅（ＦＷＨＭ）を記載している。表１中の実施例１のＮｏ．１〜２５で示される酸化亜鉛単結晶は全て、同一の条件下で製造されたものである。同様に、表１中の比較例１のＮｏ．１〜２５で示される酸化亜鉛単結晶は全て、同一の条件下で製造されたものである。また、表１には、実施例１及び比較例１に係る各酸化亜鉛単結晶の半値幅（ＦＷＨＭ）の最大値、最小値、及び平均値を示す。
【００４９】
上記表１に示す結果より、実施例１に係る酸化亜鉛単結晶の＋Ｃ面の（０００２）面におけるＸ線ロッキングカーブの半値幅は２０ａｒｃｓｅｃ以下、具体的には、１５．６ａｒｃｓｅｃ〜２０．０ａｒｃｓｅｃであり、比較例１に係る酸化亜鉛単結晶の（０００２）面におけるＸ線ロッキングカーブの半値幅よりも小さいことが認められた。また、実施例１に係る２５個の酸化亜鉛単結晶のうち、１７個の酸化亜鉛単結晶において、＋Ｃ面の（０００２）面におけるＸ線ロッキングカーブの半値幅が１８ａｒｃｓｅｃ以下であることが認められ、これら１７個の酸化亜鉛単結晶は、比較例１に係る酸化亜鉛単結晶と比べて、極めて高い結晶性を有することが認められた。このように、過塩素酸カリウムを含む育成用溶液を用いて育成された実施例１に係る酸化亜鉛単結晶は、過塩素酸カリウムの代わりに過酸化水素を含む育成用溶液を用いて育成された比較例１に係る酸化亜鉛単結晶よりも結晶性が良いことが認められた。
【００５０】
また、実施例１及び比較例１に係る酸化亜鉛単結晶について、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製のＭｏｄｅｌ ＶＧ９０００を使用して、ＧＤＭＳ（グロー放電質量分析）法による質量分析を実施したところ、実施例１に係る酸化亜鉛単結晶において、微量の塩素、具体的には、１．８ｐｐｍ（ｗｔ）程度の塩素の含有が認められた。このように、実施例１に係る酸化亜鉛単結晶中には塩素が含まれているが、塩素はイオン半径が大きく、酸化亜鉛単結晶中に取り込まれない場合もあり、本実施の形態に係る製造方法を用いても、塩素を含まない酸化亜鉛単結晶が得られる場合もある。
【００５１】
また、上記した実施例１及び比較例１に係る酸化亜鉛単結晶の製造後、製造に使用した育成容器２４の損傷具合を確認したところ、実施例１の酸化亜鉛単結晶の製造に用いた育成容器２４の方が、比較例１に係る酸化亜鉛単結晶の製造に用いた育成容器２４よりも損傷が少ないことが認められた。これは、実施例１に係る酸化亜鉛単結晶の製造では、育成用溶液に過酸化水素といった室温にて酸素を生じる成分が含まれず、炉本体２を加圧及び加熱する前における育成容器２４の内圧の上昇が抑制されたことに因るものと考えられる。さらに、実施例１及び比較例１の製造に用いた白金製の育成容器２４（容器本体２４１及び蓋体２４２）において、育成用溶液に起因する育成容器２４の溶解は確認されなかった。
【００５２】
なお、上記した実施の形態に係る製造方法では、育成用原料５として、酸化亜鉛の焼結体（多結晶）を使用するが、育成用原料５には、焼結体に代えて、酸化亜鉛単結晶を使用してもよい。具体例としては、他の製造において酸化亜鉛単結晶を育成した時に、種結晶６上以外の箇所（例えば、育成容器２４の壁面、又は、種結晶６を支持するための単結晶育成棚６１等）に核を形成して成長した酸化亜鉛単結晶（即ち、雑晶）を育成用原料５として使用してもよい。或いは、他の製造において得られた酸化亜鉛単結晶を切断加工した際に生じた酸化亜鉛単結晶の小片を育成用原料５として使用してもよい。或いは、クラックの発生等により不良品として処理される酸化亜鉛単結晶を育成用原料５として使用してもよい。このように、育成用原料５として酸化亜鉛単結晶を使用すると、育成時における雑晶の発生を抑制することができ、これにより、酸化亜鉛単結晶の成長速度を速めることができる。また、他の製造において発生した雑晶、切断加工時に生じる酸化亜鉛単結晶の小片、及び、不良品として処理される酸化亜鉛単結晶等、従来、廃棄物として処理されていた酸化亜鉛単結晶を育成用原料５として有効利用することで、酸化亜鉛単結晶の製造におけるコストを削減することができる。
【００５３】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００５４】
１  育成炉
２  炉本体
２１  上端開口
２２  蓋体
２２ａ  圧力計
２３  対流制御板
２４  育成容器
２４１  容器本体
２４２  蓋体
２５  炉本体と育成容器との間の空間
３  電気炉
４  内部空間
４１  原料室
４２  育成室
５  育成用原料
６  種結晶
【図１】
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