JP2000351696A - フッ化物バルク単結晶の製造方法 - Google Patents
フッ化物バルク単結晶の製造方法Info
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Abstract
ば、99.9重量%)級のフッ化物粉末原料を使って、
高品質のフッ化物単結晶を製造することを可能とする製
造方法を提供する。 【解決手段】 10-6torr以上の高真空を保ちなが
ら、粉末フッ化物原料を室温から500℃以上で所定の
温度以下の範囲内の温度まで加熱し、炉内において原料
中に含まれる水分・酸素を除去し、原料を融解後、作製
炉内にフロン系ガスを導入し、 融液又は溶液表面に発
生する不純物および融液又は溶液内に存在する不純物
と、作製炉内のフロン系ガスとを、不純物を除去するのに
十分な時間反応させることによって不純物を除去し、得
られた融液あるいは溶液から融液成長法によってフッ化
物バルク単結晶を製造することを特徴とするフッ化物バ
ルク単結晶の製造方法。
Description
結晶の製造方法に関する。本発明の製造方法により、レ
ーザー用の高品質フッ化物単結晶を製造することが可能
となる。
わたる高い透過性、小さな結晶場、屈折率の温度係数が
負であることなどの特性から、レーザー用結晶として大
きな期待を集めている。しかしながら,フッ化物単結晶
は作製雰囲気、作製温度、原料の純度や組成の制御等、
作製を困難にする要因が多数存在する。YLiF4(YLF)単
結晶は紫外線領域や赤外線領域でのレーザー発振におい
て用いられる優れた素材の一つであるが、その作製条件
は明確ではなかった。
には、純度が99.999重量%(9が5つ並ぶので
“5N”と呼ぶ。以下“3N”においても同じ)以上の
紛末原料を用いるか、或いは水分量が1ppm以下の粉
末原料を用いなければならないとされていた。このた
め、出発原料をゾーン精製したり、あるいは乾燥フッ化
水素(以下にHFとする)気流中で水分等を除去するこ
とより高純度化することによってフッ化物バルク単結晶
を製造する方法、或いは乾燥HF中でフッ化物バルク単
結晶を製造する方法が提案されている。
の方法は高純度のフッ化物粉末原料を使用することを必
要としたり、煩雑な処理工程を必要とする。そこで、従
来技術の方法よりも簡単で、かつ例えば、純度3N(9
9.9重量%)級程度のフッ化物粉末原料を使っても、
高品質な単結晶を製造することを可能とする方法が要望
されている。
長可変)紫外・赤外(近赤外・遠赤外)域レーザーに有用で
ある高品質フッ化物バルク単結晶の作製方法を検討した
結果、純度が左程高くないフッ化物粉末原料を使用する
場合にも高品質な単結晶を製造するために、フロン系ガ
スの利用等が有効であることを見出した。即ち、市販の
フッ化物粉末をゾーン精製または乾燥HF気流中での水分
除去等の高純度化を行わない、或いはHF雰囲気中で結晶
作製を行わなくも、以下の乃至の工程からなる方法
を用いることによって高品質フッ化物バルク単結晶が製
造できることを見出したものである。
造方法は、10-6torr以上の高真空を保ちなが
ら、粉末フッ化物原料を室温から500〜1000℃の
範囲の温度まで加熱し、炉内において原料中に含まれる
水分・酸素を除去し、原料を融解後、作製炉内にフロ
ン系ガスを導入し、融液あるいは溶液表面に発生する不
純物および融液あるいは溶液内に存在する不純物と、作
製炉内のフロン系ガスとを、不純物を除去するのに十分
な時間反応させることによって不純物を除去し、得ら
れた融液あるいは溶液から融液成長法によってフッ化物
バ ルク単結晶を製造することを特徴とする。
(99.9重量%)級のフッ化物粉末原料を使った場合
でも、従来技術の方法に比してより簡便に、高品質な単
結晶を製造することが可能となる。
造方法は、不純物を除去して得た融液又は溶液からArな
どの不活性ガス雰囲気下で融液成長法によってフッ化物
バルク単結晶を作製することが好ましい。このようにす
ることによって、融液成長法によりフッ化物バルク単結
晶を成長・作製する際に不純物の混入をより効果的に防
止することが可能となる。
単結晶の製造方法をより詳細に説明する。 粉末フッ化物原料の溶解・水分および酸素の除去 10-6torr以上の高真空を保ちながら、粉末フッ化
物原料を室温から500〜1000℃の範囲の所定の温
度まで加熱し、炉内において原料中に含まれる水分・酸
素を除去する。
晶の組成に応じて適宜選択して用いる。粒度等も特に制
限が無く当業者であれば適宜設定できる範囲内である。
また、10-6torr以上の高真空とするのは水分およ
び酸素の除去を容易とするためである。10-6torr
未満だと十分に水分除去できない。
例えば1000℃の範囲内の所定の温度まで加熱し、原
料中に含まれる水分・酸素を除去する。500℃未満で
あると十分な効果が望めず、また上限温度は、水分、酸
素除去という観点から設定し、例えば1000℃とす
る。
又は溶液表面に発生する不純物および融液又は溶液内に
存在する不純物と、作製炉内のフロン系ガスとを、不純物
を除去するのに十分な時間反応させることによって不純
物を除去する。フロン系ガスであれば本工程で用いるこ
とができるが、例えばCF4を用いることができる。また
フロン系ガスと他のガス、例えばC2H6との混合ガスを用
いることもできる。「不純物を除去するのに十分な時
間」とは、例えば30分以内等とすることができる。な
お、成長結晶の組成と液体の組成が等しい場合を「融
液」といい、そうでない場合を溶液という。
晶の製造 得られた融液あるいは溶液から融液成長法によってフッ
化物バルク単結晶を製造する。
製造方法の好ましい実施態様を具体的に述べる。原料成
分として、所望の単結晶の化学組成を得るため、例えば
CaF2, AlF3,LiF, BaF2, YF3, CeF3など、純度99.95%
の市販のフッ化物粉末原料を適宜選択して所定の量で調
合混合する。粉末フッ化物混合原料を坩堝内にスプーン
などで押し込め、そのまま単結晶作製炉内に置く。ここ
で10-6torr程度まで真空に引き、室温から500
〜1000℃の範囲の温度まで、例えば700℃程度ま
で昇温して真空状態で加熱し、粉末フッ化物原料中の水
分・酸素を除去する。
結晶作製炉に導入する。その後、さらに昇温し、粉末原
料を融解し、そのまま30分、液体状態で保つ。この時、
粉末原料中、或いは炉内に存在する水分などの影響によ
り液体表面に現れる不純物(酸化物、酸フツ化物、カー
ボン等)は、フロン系ガスと反応することにより、全て
消滅する。これにより不純物のない、融液(あるいは溶
液)が得られる。この融液(あるいは溶液)から溶液成長
法によって単結晶を作製することにより高品質フッ化物
バルク単結晶が得られる。
引き上げ法では以下のように行う。融液の温度は各化合
物の融点近辺に保ち、種結晶を1〜50rpmで回転させなが
ら0.1〜10mm/hの速度で引き上げることによって、結晶
中に気泡やスキャツタリングセンターなどのない、透明
な高品質単結晶が得られる。他の単結晶の製造方法とし
ては、ブリッジマン法等が考えられる。
(XRD)で、またOH-基の存在の有無はFR−IR
により調べた。
つ説明する。
モル比で1:1:1として準備し、それらを混合せずに
坩堝内に充填した。原料の全重量は140gであった。
そのまま単結晶作製炉内に坩堝を置き、10-6torr
程度まで真空に引き、そのまま約700℃程度まで真空
状態で加熱し混合物中の水分・酸素を除去した。
CF4ガス雰囲気中で粉末原料を加熱融解し、そのまま30
分、液体状態で保った。この時、液体表面に現れた不純物
は、CF4ガスと反応することにより、全て消滅した。次に融
液に種結晶を接触させ、 c 軸方向に引き上げ速度1mm/h、
回転数15rpmで引き上げ単結晶を成長・作製した。作製
した結晶は、直径約20mm、長さ約80mmで、気泡、クラッ
ク、スキャッタリングセンターなどの無く、透明かつ高品
質なLiCaAIF 6単結晶であった。結晶内にはレーザー特
性の劣化をもたらすOH-基等の存在は一切観察されな
かった。
をモル比で1:1:1として準備し、それらを混合し、
混合物を坩堝内に充填した。原料の全量量は130gで
あった。そのまま単結晶作製炉内に坩堝を置き, 10
-2torr程度まで真空に引き、真空状態で約700℃
程度まで加熱した。
炉に充填し、そのまま1l/minの流量で流し続けた。そ
の後、昇温し、粉末原料を融解したところ、液体表面に
多量の不純物が発生した。そこで一度室温まで冷却し、
表面の不純物を取り除いた。その後再び同様のプロセス
で昇温したが再び同じ不純物が発生した。そこで、液体
に種結晶を接触させ、 c軸方向に引き上げ速度1mm/h、回
転数15rpmで単結晶を作製した結果、多量の不純物が結
晶表面に付着したLiCaAIF6結晶が得られた。
3:LiF=0.48:0.52(モル比)として準備し、
それらを混合せずに坩堝内に充填した。原料の全重量は
250gであった。そのまま単結晶作製炉内に坩堝を置
き、10-6torr程度まで真空に引き、そのまま約70
0℃程度まで真空状態で加熱した。
その後、昇温し、粉末原料を融解し、そのまま30分、液体状
態に保った。この時、液体表面に現れた不純物は、CF4ガス
と反応することにより、全て消滅した。液体に種結晶を接
触させ、 c軸方向に引き上げ速度1mm/h、回転数15rpmで
引き上げ単結晶を作製した。作製した単結晶は、直径約
20mm、長さ約90mmで、気泡、タラツタ、スキャッタリン
グ センターなどの無い、透明な高品質Ce:YLiF4単結晶で
あった。結晶内にはレーザー 特性の劣化をもたらすOH
等の存在は一切観察されなかった。
3:LiF=0.48:0.52(モル比)として準備し、
それらを混合した後、坩堝内に充填した。原料の全重量
は250gであった。そのまま単結晶作製炉内に坩堝を
置き、10-2torr程度まで真空に引き、そのまま約
700℃程度まで真空状態で加熱した。
炉に充填し、 そのまま1l/minの流量で流し続けた。そ
の後、昇温し、粉末原料を融解したところ、液体表面に多
量の不純物が発生した。そこで一度室温まで冷却し、表面
の不純物を取り除いた。その後再び同様のプロセスで昇
温したが再び同じ不純物が発生した。そこで、液体に種結
晶を接触させ、 c軸方向に引き上げ速度1mm/h,回転数15r
pmで引き上げ単結晶を作製した結果、完全に白濁し、 Ce:
YLiF4及び YOF、 CeOFの混じった結晶が得られた。
Claims (2)
- 【請求項1】 10-6torr以上の高真空を保ちなが
ら、粉末フッ化物原料を室温から500以上で所定範囲
以下の範囲内の温度まで加熱し、炉内において原料中に
含まれる水分・酸素を除去し、原料を融解後、作製炉内に
フロン系ガスを導入し、 融液あるいは溶液表面に発生
する不純物および融液あるいは溶液内に存在する不純物
と、作製炉内のフロン系ガスとを、不純物を除去するのに
十分な時間反応させることによって不純物を除去し、得
られた融液あるいは溶液から融液成長法によってフッ化
物バルク単結晶を製造することを特徴とするフッ化物バ
ルク単結晶の製造方法。 - 【請求項2】 不純物を除去して得た融液あるいは溶液
からAr等の不活性ガス雰囲気下で融液成長法によって
フッ化物バルク単結晶を製造することを特徴とする請求
項1に記載した製造方法。 【0001】
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11167116A JP3062753B1 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | フッ化物バルク単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11167116A JP3062753B1 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | フッ化物バルク単結晶の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3062753B1 JP3062753B1 (ja) | 2000-07-12 |
JP2000351696A true JP2000351696A (ja) | 2000-12-19 |
Family
ID=15843744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11167116A Expired - Lifetime JP3062753B1 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | フッ化物バルク単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3062753B1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004083497A1 (ja) * | 2003-03-20 | 2004-09-30 | Riken | フッ化物単結晶の製造方法および波長変換素子 |
JP2005029418A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Mitsubishi Materials Corp | LiF蒸着材及びその製造方法 |
US7060982B2 (en) | 2003-09-24 | 2006-06-13 | Hokushin Corporation | Fluoride single crystal for detecting radiation, scintillator and radiation detector using the single crystal, and method for detecting radiation |
WO2012046323A1 (ja) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | 株式会社光学技研 | 位相子 |
-
1999
- 1999-06-14 JP JP11167116A patent/JP3062753B1/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004083497A1 (ja) * | 2003-03-20 | 2004-09-30 | Riken | フッ化物単結晶の製造方法および波長変換素子 |
JP2005029418A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Mitsubishi Materials Corp | LiF蒸着材及びその製造方法 |
US7060982B2 (en) | 2003-09-24 | 2006-06-13 | Hokushin Corporation | Fluoride single crystal for detecting radiation, scintillator and radiation detector using the single crystal, and method for detecting radiation |
WO2012046323A1 (ja) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | 株式会社光学技研 | 位相子 |
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JP3062753B1 (ja) | 2000-07-12 |
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