JP2011126731A - サファイア単結晶及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハロゲン原子を含有するハロゲン含有化合物と酸化アルミニウムとを含むサファイア単結晶の原料を坩堝に装入して加熱溶融し、チョクラルスキ法により、原料融液から成長結晶を引き上げてサファイア単結晶の育成を行う。前記ハロゲン含有化合物は、前記原料中のハロゲン原子の濃度が酸素原子に対して1〜500000質量ppmとなるように配合することが望ましく、また、ハロゲン原子としてフッ素原子を採用する場合は、フッ化アルミニウムを用いることが好ましい。サファイア単結晶中にハロゲン原子を配合することにより、泡欠陥の原因である原料の酸化アルミニウムの分解を効率よく抑制することができる。
【選択図】なし
Description
Al2O3 ⇔ AlO+Al2O+O2…
したがって、酸化アルミニウムの分解を抑制するためには、この化学平衡式の右辺に示される分子の濃度を上げればよい、すなわち酸素濃度を上げればよいと考えられる。
Al−O+X → Al−X+O
(但し、Al−O、Al−Xはそれぞれ、アルミニウム原子と酸素原子、アルミニウム原子とハロゲン原子が結合していることを示している。)
そして、ハロゲン原子に置換された酸素原子が、酸化アルミニウムの分解を抑制すると考えられる。
なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
チョクラルスキ法を用いて、以下の手順でサファイア単結晶を育成した。まず、原料として純度99.99%の酸化アルミニウム240gと、フッ化アルミニウムとを、直径50mm(φ)、深さ50mmのイリジウム坩堝に充填した。このとき、フッ化アルミニウムの配合量は、原料中の酸素原子に対するフッ素原子の濃度が表1に示す濃度となるように調整した。この坩堝を高周波誘導加熱炉内に載置した。坩堝の外周にジルコニア製の円筒を配置して、坩堝周辺を保温した。窒素ガス雰囲気のもとで高周波誘導によって坩堝を加熱し、坩堝内の原料を溶融させて融液とした。
融液の温度を調整することにより、単結晶インゴットの直径を25mm(φ)まで広げて肩部を形成した。
チョクラルスキ法を用いて、以下の手順でサファイア単結晶を育成した。まず、原料として純度99.99%の酸化アルミニウム270gと、二酸化チタン0.0212g(Al原子に対してTi原子が50質量ppm相当)とを、直径50mm(φ)、深さ50mmのイリジウム坩堝に充填した。この坩堝を高周波誘導加熱炉内に載置した。坩堝の外周にジルコニア製の円筒を配置して、坩堝周辺を保温した。窒素ガス雰囲気のもとで高周波誘導によって坩堝を加熱し、坩堝内の原料を溶融させて融液とした。
Claims (8)
- ハロゲン原子を含有する、サファイア単結晶。
- 前記ハロゲン原子の濃度が酸素原子に対して1〜500000質量ppmである、請求項1に記載のサファイア単結晶。
- 前記ハロゲン原子がフッ素原子である、請求項1又は2に記載のサファイア単結晶。
- 前記フッ素原子がフッ化アルミニウム由来のフッ素原子である、請求項3に記載のサファイア単結晶。
- ハロゲン原子を含有するハロゲン含有化合物と酸化アルミニウムとを含むサファイア単結晶の原料を坩堝に装入して加熱溶融し、チョクラルスキ法により、原料融液から成長結晶を引き上げることでサファイア単結晶の育成を行う、サファイア単結晶の製造方法。
- 前記ハロゲン含有化合物を、前記原料中の前記ハロゲン原子の濃度が酸素原子に対して1〜500000質量ppmとなるように配合する、請求項5記載のサファイア単結晶の製造方法。
- 前記ハロゲン含有化合物が、ハロゲン化アルミニウムである、請求項5又は6に記載のサファイア単結晶の製造方法。
- 前記ハロゲン化アルミニウムが、フッ化アルミニウムである、請求項7に記載のサファイア単結晶の製造方法。
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