JPH0429638B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0429638B2 JPH0429638B2 JP59078487A JP7848784A JPH0429638B2 JP H0429638 B2 JPH0429638 B2 JP H0429638B2 JP 59078487 A JP59078487 A JP 59078487A JP 7848784 A JP7848784 A JP 7848784A JP H0429638 B2 JPH0429638 B2 JP H0429638B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- raw material
- lanthanum hexaboride
- single crystal
- growing
- lab
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、回転楕円内面鏡で赤外線を集光させ
る浮遊帯溶融法を用いて結晶を育成する分野に係
り、特にLeB6単結晶を育成するときに、大形で
転位の少ない単結晶を育成させるに好適な方法に
関する。
る浮遊帯溶融法を用いて結晶を育成する分野に係
り、特にLeB6単結晶を育成するときに、大形で
転位の少ない単結晶を育成させるに好適な方法に
関する。
六硼化ランタン（LaB6）で代表される硼化物
は仕事関数が低く、融点が高く、かつ高温での蒸
気圧が低いなどの特徴があり、輝度の高い電子線
源材料として用いられている。
は仕事関数が低く、融点が高く、かつ高温での蒸
気圧が低いなどの特徴があり、輝度の高い電子線
源材料として用いられている。
従来、LaB6単結晶の育成法としては、金属フ
ラツクス法、気相成長法、浮遊帯溶融法などが知
られているが高品質、大形の結晶育成には一般に
浮遊帯溶融法が適切である。その加熱源としては
通常、高周波加熱（特公昭58−52958）が用いら
れている。しかしながら高周波誘導加熱では溶融
した浮遊帯にうず電流による浮揚力が強く働き、
その影響で溶融帯の吹き上げが生じて、溶融帯の
形状が大きく変化する現象がある。そのため、溶
融帯を安定に保持することが著しく困難となる他
に、溶融帯の形状が加熱時間とともに変化するた
め、熱応力により結晶に欠陥が入りやすいなどな
どの問題があつた。
ラツクス法、気相成長法、浮遊帯溶融法などが知
られているが高品質、大形の結晶育成には一般に
浮遊帯溶融法が適切である。その加熱源としては
通常、高周波加熱（特公昭58−52958）が用いら
れている。しかしながら高周波誘導加熱では溶融
した浮遊帯にうず電流による浮揚力が強く働き、
その影響で溶融帯の吹き上げが生じて、溶融帯の
形状が大きく変化する現象がある。そのため、溶
融帯を安定に保持することが著しく困難となる他
に、溶融帯の形状が加熱時間とともに変化するた
め、熱応力により結晶に欠陥が入りやすいなどな
どの問題があつた。
本発明の目的は、これらの欠点を解決すること
を目的とするもので、LaB6単結晶を浮遊帯溶融
法によつて育成するに際し、回転楕円内面鏡で赤
外線を集光させる装置を用いることによつて、大
形で転位密度が低い高品質な単結晶を提供するも
のである。
を目的とするもので、LaB6単結晶を浮遊帯溶融
法によつて育成するに際し、回転楕円内面鏡で赤
外線を集光させる装置を用いることによつて、大
形で転位密度が低い高品質な単結晶を提供するも
のである。
本発明は、回転楕円内面鏡で赤外線を集光させ
る装置を用いて溶解するため、LaB6が2600℃の
高融点であるにもかかわらず、溶融帯を安定に保
持できることに特長がある。これは高周波加熱装
置などでみられる浮揚力の影響を受けることなく
安定に結晶育成でき、結晶育成時の溶融部の直径
と長さの比率を望ましい0.8から2.0の値にするこ
とができるためである。
る装置を用いて溶解するため、LaB6が2600℃の
高融点であるにもかかわらず、溶融帯を安定に保
持できることに特長がある。これは高周波加熱装
置などでみられる浮揚力の影響を受けることなく
安定に結晶育成でき、結晶育成時の溶融部の直径
と長さの比率を望ましい0.8から2.0の値にするこ
とができるためである。
回転楕円内面鏡で赤外線を集光させる装置で
LaB6単結晶を育成するためには次に述べる事項
を配慮することが必要である。
LaB6単結晶を育成するためには次に述べる事項
を配慮することが必要である。
育成雰囲気を保持するために通常、石英管が設
けられているが、LaB6は融点が2600℃と高温で
あるため、育成中石英管が輻射熱で変形する問題
がある。この変形を防ぐ目的で石英管の内径を大
きくすると、石英管壁が低温になるためLaB6の
蒸発物が石英管の内壁に付着し、赤外線の透過率
が変化する。その結果、育成中結晶の直径が変動
する問題が起こる。これに対しては、石英管の替
りに耐熱性の優れたサフアイア管を用いること
や、浮遊帯近傍の石英管部を球状に広げることで
上記欠点をなくすことを見い出した。石英管の球
状部の直径は35mm以下では変形が起こり、55mm以
上では内壁に蒸発物が付着した。
けられているが、LaB6は融点が2600℃と高温で
あるため、育成中石英管が輻射熱で変形する問題
がある。この変形を防ぐ目的で石英管の内径を大
きくすると、石英管壁が低温になるためLaB6の
蒸発物が石英管の内壁に付着し、赤外線の透過率
が変化する。その結果、育成中結晶の直径が変動
する問題が起こる。これに対しては、石英管の替
りに耐熱性の優れたサフアイア管を用いること
や、浮遊帯近傍の石英管部を球状に広げることで
上記欠点をなくすことを見い出した。石英管の球
状部の直径は35mm以下では変形が起こり、55mm以
上では内壁に蒸発物が付着した。
次に原料棒および種結晶を固定するための材料
について説明する。LaB6は融点が高く、熱伝導
が大きいため、原料棒および種結晶を固定するた
めの材料は耐熱性に優れ、かつLaB6との反応が
生じない材料が必要である。本発明では、これら
の条件を満たす材料としてRe、Ta、Ｗ、Mo、
Ｃを用いれば昇温に伴う溶断、反応が防げること
を明らかにした。
について説明する。LaB6は融点が高く、熱伝導
が大きいため、原料棒および種結晶を固定するた
めの材料は耐熱性に優れ、かつLaB6との反応が
生じない材料が必要である。本発明では、これら
の条件を満たす材料としてRe、Ta、Ｗ、Mo、
Ｃを用いれば昇温に伴う溶断、反応が防げること
を明らかにした。
また白金族の線材を用いる場合には、原料棒を
固定する位置を溶融部分から40mm以上離すと溶断
することなく原料棒を固定できることを明らかに
した。
固定する位置を溶融部分から40mm以上離すと溶断
することなく原料棒を固定できることを明らかに
した。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例 １
結晶育成に用いるLaB6の原料棒はLaB6粉末を
1ton／cm2のプレス圧で直径10mm、長さ100mmの丸
棒に成型し、アルゴン雰囲気中で温度2200℃、３
時間焼成して作製した。
1ton／cm2のプレス圧で直径10mm、長さ100mmの丸
棒に成型し、アルゴン雰囲気中で温度2200℃、３
時間焼成して作製した。
赤外線を用いた育成炉の構造を第１図に示す。
原料棒６は直径0.2mmのRe線４で上部に設けてあ
る原料棒移動シヤフト７からつり下げた。下方の
シヤフトには種結晶５をセラミツクスのホルダー
にRe線で固定した。
原料棒６は直径0.2mmのRe線４で上部に設けてあ
る原料棒移動シヤフト７からつり下げた。下方の
シヤフトには種結晶５をセラミツクスのホルダー
にRe線で固定した。
育成条件としては、原料棒と種結晶を５mm／ｈ
で下に移動しながら、原料棒と種結晶を同一方向
に10rpmで回転した。姻成中の雰囲気はアルゴン
で行なつた。雰囲気ガス制御用の円筒状容器は内
径35mmのサフアイア管３を用いた。この条件下で
直径８mmの単結晶を育成した。育成時、溶融帯に
は高周波加熱時に認められる浮揚力は全く観察さ
れなかつた。
で下に移動しながら、原料棒と種結晶を同一方向
に10rpmで回転した。姻成中の雰囲気はアルゴン
で行なつた。雰囲気ガス制御用の円筒状容器は内
径35mmのサフアイア管３を用いた。この条件下で
直径８mmの単結晶を育成した。育成時、溶融帯に
は高周波加熱時に認められる浮揚力は全く観察さ
れなかつた。
育成した結晶の転位密度をエツチング法で調べ
た結果、約1.0×104個／cm2であり、従来の高周波
加熱の1.2×105個／cm2の値により約１桁以上、転
位密度の少ない良質な単結晶が得られた。また雰
囲気ガス制御用の円筒状容器にサフアイア管を用
いたために、容器の変形はみられなかつた。
た結果、約1.0×104個／cm2であり、従来の高周波
加熱の1.2×105個／cm2の値により約１桁以上、転
位密度の少ない良質な単結晶が得られた。また雰
囲気ガス制御用の円筒状容器にサフアイア管を用
いたために、容器の変形はみられなかつた。
LaB6の原料棒は溶融すると、10mmから８mmま
で収縮した。ここで溶融帯の長さを６mm以下にし
て結晶育成すると、凝固後、原料棒の中心部に未
溶解の芯部が存在していた。また溶融帯の長さを
20mm以上にしようとすると、溶融帯の下部が重力
でだれてしまい、安定な溶融帯を形成することが
できないことが分つた。
で収縮した。ここで溶融帯の長さを６mm以下にし
て結晶育成すると、凝固後、原料棒の中心部に未
溶解の芯部が存在していた。また溶融帯の長さを
20mm以上にしようとすると、溶融帯の下部が重力
でだれてしまい、安定な溶融帯を形成することが
できないことが分つた。
以上の結果から、赤外線加熱で安定な結晶育成
を行うためには、溶融帯の直径と長さの比率を
0.8から2.0の範囲内とすることが好適である。
を行うためには、溶融帯の直径と長さの比率を
0.8から2.0の範囲内とすることが好適である。
実施例 ２
実施例１の育成条件を用いて、雰囲気ガス制御
用の円筒状容器にサフアイアのかわりに内径35mm
の透明石英管を用いて育成したところ、育成中に
石英管が変形および失透したために、赤外線の透
過が悪くなり溶融帯が固化し育成が続けられなか
つた。
用の円筒状容器にサフアイアのかわりに内径35mm
の透明石英管を用いて育成したところ、育成中に
石英管が変形および失透したために、赤外線の透
過が悪くなり溶融帯が固化し育成が続けられなか
つた。
変形を防ぐ目的で石英管の内径を55mmと大きく
して育成した結果、石英管の温度が低温となり、
石英管の内壁に蒸発物が付着し、赤外線の透過が
悪くなり原料棒を溶融することが困難となり同じ
く育成を続けることができなかつた。そこで石英
管の形状について検討した結果、第２図に示すよ
うに内径35mmの石英管を用いて溶融帯部分のみを
内径50mmの広がりを持つ球状とした球状石英容器
８を用いると、変形および蒸発物の付着が無い状
態で育成できた。
して育成した結果、石英管の温度が低温となり、
石英管の内壁に蒸発物が付着し、赤外線の透過が
悪くなり原料棒を溶融することが困難となり同じ
く育成を続けることができなかつた。そこで石英
管の形状について検討した結果、第２図に示すよ
うに内径35mmの石英管を用いて溶融帯部分のみを
内径50mmの広がりを持つ球状とした球状石英容器
８を用いると、変形および蒸発物の付着が無い状
態で育成できた。
実施例 ３
実施例１の条件で、原料棒のつり下げおよび種
結晶を固定するRe線のかわりにTa、Ｗ、Mo、
Ｃ線を用いて育成した結果、溶断することなく
Re線と同じ効果があることが分つた。
結晶を固定するRe線のかわりにTa、Ｗ、Mo、
Ｃ線を用いて育成した結果、溶断することなく
Re線と同じ効果があることが分つた。
実施例 ４
実施例１の育成条件で、原料棒のつり下げおよ
び種結晶を固定するRe線のかわりに白金線を用
いて育成を行なつた。白金線を用いる場合には、
白金線で原料棒のつり下げおよび種結晶を固定す
る位置と溶融帯の距離が重要であることが分つ
た。上記の距離を35mmにした場合には、育成中に
白金線が溶断し原料棒が落下した。つぎに42mmと
長くした場合には白金線が溶断することなく育成
できた。
び種結晶を固定するRe線のかわりに白金線を用
いて育成を行なつた。白金線を用いる場合には、
白金線で原料棒のつり下げおよび種結晶を固定す
る位置と溶融帯の距離が重要であることが分つ
た。上記の距離を35mmにした場合には、育成中に
白金線が溶断し原料棒が落下した。つぎに42mmと
長くした場合には白金線が溶断することなく育成
できた。
これは白金のみならずPd、Rhなどの白金族の
金属線すべてに共通して観察された。尚、以上の
実施例において、結晶を同一方向に回転させない
で結晶回転を止めて行なつても同様な結果が得ら
れた。
金属線すべてに共通して観察された。尚、以上の
実施例において、結晶を同一方向に回転させない
で結晶回転を止めて行なつても同様な結果が得ら
れた。
以上述べたように、本発明によれば、溶融帯の
安定化がなされたので、大形化でしかも高品質な
LaB6単結晶を育成することができる。
安定化がなされたので、大形化でしかも高品質な
LaB6単結晶を育成することができる。
第１図は、本発明の一実施態様を示す装置の赤
外集光部の縦断面図、第２図は、石英容器の一例
を示す断面図である。 １……回転楕円内面鏡、２……キセノンラン
プ、３……サフアイア管、４……Re線、５……
種結晶、６……原料棒、７……原料棒移動シヤフ
ト、８……球状石英容器。
外集光部の縦断面図、第２図は、石英容器の一例
を示す断面図である。 １……回転楕円内面鏡、２……キセノンラン
プ、３……サフアイア管、４……Re線、５……
種結晶、６……原料棒、７……原料棒移動シヤフ
ト、８……球状石英容器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 六硼化ランタン焼結体（LaB6）を浮遊帯溶
融法で結晶化させる方法において、結晶体と原料
の回転方向を同一、あるいは静止した状態で溶融
部の直径と長さの比率を0.8から2.0とし、回転楕
円内面鏡で赤外線を集光させる装置を用いて結晶
育成することを特徴とする六硼化ランタン単結晶
の育成方法。 ２ LaB6試料の外周上に雰囲気ガス制御用の円
筒状容器を設け、その容器にサフアイアからなる
材質を用いることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の六硼化ランタン単結晶の育成方法。 ３ 雰囲気ガス制御用の円筒状容器が、浮遊帯近
傍の部分で球状の広がりを有することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の六硼化ランタン単
結晶の育成方法。 ４ 原料棒および種結晶をRe、Ta、Ｗ、Mo、
Ｃの線で固定およびつり下げることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の六硼化ランタン単結
晶の育成方法。 ５ 原料棒に長さが40mm以上のものを用いること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の六硼化
ランタン単結晶の育成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59078487A JPS60226495A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 六硼化ランタン単結晶の育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59078487A JPS60226495A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 六硼化ランタン単結晶の育成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60226495A JPS60226495A (ja) | 1985-11-11 |
| JPH0429638B2 true JPH0429638B2 (ja) | 1992-05-19 |
Family
ID=13663333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59078487A Granted JPS60226495A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 六硼化ランタン単結晶の育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60226495A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07100640B2 (ja) * | 1988-03-04 | 1995-11-01 | 宇部興産株式会社 | 単結晶の製造法 |
| CN108048907B (zh) * | 2017-12-14 | 2020-08-07 | 合肥工业大学 | 一种大尺寸、高性能六硼化镧单晶的制备方法 |
| CN114908422B (zh) * | 2022-06-29 | 2024-06-14 | 合肥工业大学 | 锶掺杂六硼化镧单晶及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5310481Y2 (ja) * | 1971-05-18 | 1978-03-20 | ||
| JPS56145197A (en) * | 1980-04-09 | 1981-11-11 | Nec Corp | Growing method of single crystal by floating-zone method |
| JPS5852958A (ja) * | 1981-09-25 | 1983-03-29 | 松下冷機株式会社 | 冷凍装置 |
-
1984
- 1984-04-20 JP JP59078487A patent/JPS60226495A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60226495A (ja) | 1985-11-11 |
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