JP3188923B2 - Container for growing lithium borate single crystal and method for growing lithium borate single crystal - Google Patents
Container for growing lithium borate single crystal and method for growing lithium borate single crystalInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波装置等
の基板材料として用いられ得る硼酸リチウム単結晶の育
成用容器及び硼酸リチウム単結晶の育成方法に関する。The present invention relates to a container for growing a lithium borate single crystal and a method for growing a lithium borate single crystal which can be used as a substrate material for a surface acoustic wave device or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】硼酸リチウム単結晶は、零温度係数を有
し且つ電気機械結合係数の高い結晶方位を有するなどの
優れた特性により、近年、弾性表面波装置用の基板材料
として注目されている。このような硼酸リチウム単結晶
を育成する一手法として、育成用容器内で硼酸リチウム
の原料融液を徐々に固化させるブリッジマン法が公知で
ある。このブリッジマン法で硼酸リチウム単結晶を育成
する際には、結晶育成用容器として、グラファイト製の
るつぼ（特開平４−６１９３号公報に開示されている）
または白金製のるつぼが用いられている。2. Description of the Related Art In recent years, lithium borate single crystals have attracted attention as substrate materials for surface acoustic wave devices because of their excellent properties such as having a zero temperature coefficient and a crystal orientation having a high electromechanical coupling coefficient. . As one technique for growing such a lithium borate single crystal, the Bridgman method of gradually solidifying a raw material melt of lithium borate in a growth vessel is known. When growing a lithium borate single crystal by the Bridgman method, a graphite crucible (disclosed in JP-A-4-6193) is used as a crystal growing container.
Alternatively, a platinum crucible is used.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、グラフ
ァイト製るつぼを用いた場合、るつぼ中で育成された硼
酸リチウム結晶がるつぼ内面に一部融着してしまい、育
成結晶を取り出すためにはるつぼを壊さなければなら
ず、非経済的であるとともに省資源的な観点からも好ま
しくないという問題点がある。However, when a graphite crucible is used, the lithium borate crystals grown in the crucible are partially fused to the inner surface of the crucible, and the crucible is broken to remove the grown crystal. However, there is a problem that it is uneconomical and unfavorable from the viewpoint of resource saving.
【０００４】また、グラファイト製るつぼの場合、るつ
ぼ内面に育成結晶が融着してしまうと、るつぼと育成結
晶との熱膨張差により結晶にクラックが発生し易くなる
という問題点もある。Further, in the case of a graphite crucible, if the grown crystal is fused to the inner surface of the crucible, there is a problem that cracks are easily generated in the crystal due to a difference in thermal expansion between the crucible and the grown crystal.
【０００５】特に、厚さが３mmを超えるグラファイト製
るつぼでは、その熱膨張特性が等方的であるとともに、
結晶育成温度から室温に至る温度領域で、るつぼ自体が
変形し難い。それに対して、硼酸リチウム単結晶の熱膨
張特性は等方的でないので、この場合には、特に育成結
晶にクラックが発生し易いという問題点がある。[0005] In particular, a graphite crucible having a thickness of more than 3 mm has isotropic thermal expansion characteristics,
In the temperature range from the crystal growth temperature to room temperature, the crucible itself is not easily deformed. On the other hand, since the thermal expansion characteristics of the lithium borate single crystal are not isotropic, in this case, there is a problem that cracks are easily generated particularly in the grown crystal.
【０００６】一方、白金製のるつぼを用いる場合には、
結晶育成速度が速くなると育成結晶中に気泡が入ってし
まうため、気泡のない良質の単結晶を得るには、育成速
度を０．１mm／hr〜０．２mm／hr程度にしかできないと
いう問題点がある。On the other hand, when a platinum crucible is used,
If the growth rate of the crystal is increased, bubbles will enter the grown crystal. Therefore, in order to obtain a high-quality single crystal without bubbles, the growth rate can be limited to only about 0.1 mm / hr to 0.2 mm / hr. There is.
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、従来よりも速い育成速度で
もって、クラック及び気泡のない良質の硼酸リチウム単
結晶を育成することを可能とする結晶育成用容器を提供
することにある。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to make it possible to grow a high-quality lithium borate single crystal free of cracks and bubbles at a higher growth rate than before. To provide a container for growing a crystal.
【０００８】また、本発明の他の目的は、従来よりも速
い育成速度でもってクラック及び気泡のない良質の硼酸
リチウム単結晶を育成し得るように構成された硼酸リチ
ウム単結晶育成用容器を用いた結晶育成方法を提供する
ことである。Another object of the present invention is to provide a container for growing a lithium borate single crystal which is capable of growing a high quality lithium borate single crystal free of cracks and bubbles at a growth rate higher than the conventional one. To provide a method for growing crystals.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは、育成結晶に発生し得る応力を低減も
しくはゼロにして育成結晶のるつぼとの融着及びクラッ
クの発生をともに防止するために、硼酸リチウム単結晶
の結晶育成温度から室温に至る全温度範囲で塑性変形可
能なるつぼを用いるとともに、そのるつぼとサセプター
との間に、それらの間に発生し得る応力を緩和し得るグ
ラファイト製フェルトを設けることが有効であると考
え、鋭意研究を重ね、本発明の完成に至った。Means for Solving the Problems To achieve the above object, the present inventors have reduced or eliminated the stress that can be generated in a grown crystal to reduce both the fusion of the grown crystal with the crucible and the generation of cracks. In order to prevent this, use a crucible that can be plastically deformed in the entire temperature range from the crystal growth temperature of lithium borate single crystal to room temperature, and reduce the stress that can be generated between the crucible and the susceptor between them. The inventor thought that it would be effective to provide the obtained graphite felt, and conducted intensive research to complete the present invention.
【００１０】即ち、本発明に係る硼酸リチウム単結晶育
成用容器は、グラファイト製サセプターと、硼酸リチウ
ムの結晶育成温度から室温に至るまでの全温度範囲で塑
性変形可能な特性を有するるつぼとの間に、熱伝導性が
良くかつるつぼとサセプターとの間の応力を緩和可能な
所定厚さのグラファイト製フェルトが設けられているこ
とを特徴とするものである。That is, the container for growing a lithium borate single crystal according to the present invention comprises a susceptor made of graphite and a crucible having characteristics capable of being plastically deformed in the entire temperature range from the crystal growth temperature of lithium borate to room temperature. In addition, a graphite felt having a predetermined thickness, which has good thermal conductivity and can relieve stress between the crucible and the susceptor, is provided.
【００１１】この発明によれば、結晶育成温度から室温
に至る全温度範囲でるつぼが塑性変形可能になっている
ため、この結晶育成用容器を用いることにより、るつぼ
と育成結晶の熱膨張差によって引き起こされる応力が低
減もしくはゼロになって結晶にクラックが発生するのが
防止される。According to the present invention, the crucible can be plastically deformed in the entire temperature range from the crystal growing temperature to room temperature. Therefore, by using this crystal growing container, the difference in thermal expansion between the crucible and the grown crystal can be obtained. Cracks in the crystal due to reduced or zero induced stress are prevented.
【００１２】また、この発明によれば、るつぼの変形が
グラファイト製フェルトで吸収されるようになっている
ため、この結晶育成用容器を用いることにより、サセプ
ターにより妨げられることなくるつぼの変形が起こるの
で、るつぼとサセプターとの間に発生し得る応力が緩和
される。According to the present invention, since the deformation of the crucible is absorbed by the felt made of graphite, the deformation of the crucible occurs without being hindered by the susceptor by using this crystal growing container. Therefore, the stress that may occur between the crucible and the susceptor is reduced.
【００１３】ここで、サセプターがグラファイトででき
ている理由は、本発明者らが行った実験によれば、良質
の硼酸リチウム単結晶が得られたからである。良質の結
晶が得られた理由として、グラファイトの熱伝導性が良
好であるため、結晶育成条件の設定を行ない易いという
ことが挙げられる。また、本発明者らによる推定である
が、グラファイトにより雰囲気のＨ2 Ｏ等が除去される
ことによって結晶育成雰囲気を制御することができると
いうことも良質の結晶が得られる理由の一つである。The reason why the susceptor is made of graphite is that, according to the experiment conducted by the present inventors, a good quality lithium borate single crystal was obtained. The reason why a good quality crystal was obtained is that it is easy to set crystal growth conditions because of the good thermal conductivity of graphite. Further, as presumed by the present inventors, the fact that the crystal growth atmosphere can be controlled by removing H 2 O and the like in the atmosphere by graphite is also one of the reasons for obtaining good quality crystals. .
【００１４】また、上記発明において、前記グラファイ
ト製フェルトの厚さは、１mm以上５mm以下であるとよ
い。その理由は、本発明者らが行った実験によれば、フ
ェルトの厚さが１mm未満では、るつぼとサセプターとの
間の応力を緩和する効果が十分に得られず、一方、５mm
を超すと熱伝導度が小さくなって結晶育成条件の制御が
困難になるという結果が得られたからである。In the above invention, the thickness of the graphite felt is preferably 1 mm or more and 5 mm or less. The reason is that, according to experiments performed by the present inventors, if the thickness of the felt is less than 1 mm, the effect of relaxing the stress between the crucible and the susceptor cannot be sufficiently obtained, while 5 mm
Is exceeded, the result is that the thermal conductivity becomes small and it becomes difficult to control the crystal growth conditions.
【００１５】また、上記発明において、前記るつぼは、
厚さ２mm以下のグラファイトでできていてもよい。そう
すれば、るつぼ自体の熱伝導性が良いとともに、硼酸リ
チウムの結晶育成温度から室温に至る温度範囲でるつぼ
の変形が起こり得る。In the above invention, the crucible is
It may be made of graphite having a thickness of 2 mm or less. Then, the thermal conductivity of the crucible itself is good, and the crucible can be deformed in a temperature range from the crystal growth temperature of lithium borate to room temperature.
【００１６】あるいは、上記発明において、前記るつぼ
は、白金、白金−ロジウム合金またはイリジウムででき
ていてもよい。そうすれば、硼酸リチウムの結晶育成温
度から室温に至る温度範囲でるつぼの変形が起こり得
る。特に、白金は、その入手が容易であるとともに、再
利用するための技術が確立されているため、好ましい。
さらに、本発明者らが行った実験によれば、るつぼが白
金でできた結晶育成用容器を使用して硼酸リチウム単結
晶を育成した場合には、結晶育成速度を従来よりも速い
０．３mm／hr〜１．０mm/hr にしても、気泡のない良好
な単 結晶が得られている。Alternatively, in the above invention, the crucible may be made of platinum, a platinum-rhodium alloy or iridium. Then, the crucible may be deformed in a temperature range from the crystal growth temperature of lithium borate to room temperature. Particularly, platinum is preferable because it is easily available and a technique for reusing platinum has been established.
Further, according to an experiment performed by the present inventors, when a crucible was used to grow a lithium borate single crystal using a crystal growing vessel made of platinum, the crystal growing speed was 0.3 mm faster than in the past. Even at a rate of / mm to 1.0 mm / hr, a good single crystal without bubbles was obtained.
【００１７】また、本発明に係る硼酸リチウム単結晶の
育成方法は、上述した結晶育成用容器内に硼酸リチウム
原料を入れて加熱炉内で加熱し、前記硼酸リチウム原料
を融解して得られた原料融液に種結晶を接触させた状態
で、前記原料融液を種結晶側から徐々に冷却して固化さ
せることにより単結晶を育成することを特徴とするもの
である。The method for growing a lithium borate single crystal according to the present invention is obtained by placing a lithium borate raw material in the above-described crystal growing container, heating the raw material in a heating furnace, and melting the lithium borate raw material. A single crystal is grown by gradually cooling and solidifying the raw material melt from the seed crystal side in a state where the raw material melt is brought into contact with the seed crystal.
【００１８】この発明によれば、硼酸リチウム単結晶の
育成時に、るつぼの塑性変形がサセプターにより妨げら
れることなく起こり、さらにそのるつぼの変形がグラフ
ァイト製フェルトにより吸収されるため、育成結晶に、
るつぼと育成結晶の熱膨張係数差による応力が低減し、
育成結晶にクラックが発生するのが防止される。According to the present invention, when growing the lithium borate single crystal, the plastic deformation of the crucible occurs without being hindered by the susceptor, and the deformation of the crucible is absorbed by the graphite felt.
Stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the crucible and the grown crystal is reduced,
Cracks are prevented from being generated in the grown crystal.
【００１９】本発明者らが行った実験によれば、結晶育
成用容器のるつぼが白金でできたものを使用した場合で
あっても、結晶育成速度が０．３mm／hr〜１．０mm/hr
の範囲において、気泡のない良好な単結晶が得られてい
る。According to an experiment conducted by the present inventors, even when a crucible made of platinum was used for the crystal growing container, the crystal growing speed was 0.3 mm / hr to 1.0 mm / hr. hr
In the range, a good single crystal without bubbles was obtained.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】図１には、本発明に係る結晶育成
用容器の一例が示されている。この育成用容器１は、例
えばブリッジマン法や温度勾配法において使用される容
器であり、るつぼ１０と、該るつぼ１０を囲むグラファ
イト製のサセプター１１との間に、グラファイト製のフ
ェルト１２が介装されているものである。それによっ
て、るつぼ１０内で原料融液２が固化して種結晶３から
結晶４が成長する際に、るつぼ１０が変形することによ
り、るつぼと結晶の熱膨張係数差による応力が低減でき
る。また、るつぼ１０が変形する際にグラファイト製フ
ェルト１２が緩衝材となって、るつぼ１０の変形がサセ
プター１１により妨げられないようになっている。FIG. 1 shows an example of a crystal growing container according to the present invention. The growing container 1 is a container used in, for example, the Bridgman method or the temperature gradient method, and a graphite felt 12 is interposed between a crucible 10 and a graphite susceptor 11 surrounding the crucible 10. Is what is being done. Thereby, when the raw material melt 2 is solidified in the crucible 10 and the crystal 4 grows from the seed crystal 3, the crucible 10 is deformed, so that the stress due to the difference in the thermal expansion coefficient between the crucible and the crystal can be reduced. When the crucible 10 is deformed, the felt 12 made of graphite serves as a buffer, so that the deformation of the crucible 10 is not hindered by the susceptor 11.
【００２１】るつぼ１０は、硼酸リチウムの結晶育成温
度から室温に至る温度範囲で塑性変形し得るような特性
を有しており、例えば厚さ２mm以下のグラファイト、白
金、白金−ロジウム合金またはイリジウムでできてい
る。これらの材料及び厚さでできたるつぼ１０において
は、硼酸リチウム単結晶を育成する場合に、硼酸リチウ
ムの結晶育成温度から室温に至る温度範囲でるつぼ１０
の塑性変形が起こり得る。従って、グラファイトのるつ
ぼの厚さは薄いほうが好ましい。なお、現在、単結晶の
育成に耐えうる強度が得られるグラファイトのるつぼの
厚さの下限は約１mmである。The crucible 10 has such characteristics that it can be plastically deformed in a temperature range from the crystal growth temperature of lithium borate to room temperature. For example, graphite, platinum, platinum-rhodium alloy or iridium having a thickness of 2 mm or less is used. is made of. In the crucible 10 made of these materials and thicknesses, when growing a lithium borate single crystal, the crucible 10 is grown in a temperature range from the crystal growth temperature of lithium borate to room temperature.
Plastic deformation may occur. Therefore, the thickness of the graphite crucible is preferably smaller. At present, the lower limit of the thickness of the graphite crucible that can provide strength sufficient to grow a single crystal is about 1 mm.
【００２２】グラファイト製フェルト１２の厚さは、１
mm以上５mm以下であるとよい。フェルト１２の厚さが１
mm未満では、るつぼ１０とサセプター１１との間の応力
を緩和する効果が十分に得られない。一方、フェルト１
２の厚さが５mmを超すと、フェルト１２自体の熱伝導度
が小さくなって結晶育成条件の制御が困難になるからで
ある。The thickness of the graphite felt 12 is 1
It is good that it is more than mm and below 5 mm. Felt 12 thickness is 1
If it is less than mm, the effect of relaxing the stress between the crucible 10 and the susceptor 11 cannot be sufficiently obtained. Meanwhile, felt 1
If the thickness of the layer 2 exceeds 5 mm, the thermal conductivity of the felt 12 itself becomes small, and it becomes difficult to control the crystal growth conditions.
【００２３】また、結晶育成時には、図１に示すよう
に、サセプター１１は例えばグラファイト製の載置台１
５上に設置され、サセプター１１には蓋体１６が被せら
れる。In growing the crystal, as shown in FIG. 1, the susceptor 11 is mounted on the mounting table 1 made of, for example, graphite.
5, and the susceptor 11 is covered with a lid 16.
【００２４】四硼酸リチウム等の硼酸リチウムの単結晶
を育成する場合には、図１に示す構成の結晶育成用容器
１を用いて、ブリッジマン法や温度勾配法により結晶育
成を行う。その際、結晶育成速度は、０．３mm／hr〜
１．０mm/hr であるのが適当である。When growing a single crystal of lithium borate such as lithium tetraborate, the crystal is grown by a Bridgman method or a temperature gradient method using the crystal growing container 1 having the structure shown in FIG. At that time, the crystal growth rate is 0.3 mm / hr or more.
1.0 mm / hr is appropriate.
【００２５】上記実施形態によれば、結晶育成用容器１
が、グラファイト製サセプター１１と、硼酸リチウムの
結晶育成温度から室温に至るまでの全温度範囲で変形可
能な特性を有するるつぼ１０との間に、熱伝導性が良く
かつるつぼ１０とサセプター１１との間の応力を緩和可
能な所定厚さのグラファイト製フェルト１２が設けられ
た構成となっているため、結晶育成時にこの容器１を用
いれば、育成結晶４がるつぼ１０に融着するのが防止さ
れるとともに、育成結晶４とるつぼ１０との間の応力が
低減もしくはゼロになって結晶４にクラックが発生する
のが防止される。加えて、結晶育成時のるつぼ１０の変
形がサセプター１１により妨げられることなく起こるの
で、るつぼ１０とサセプター１１との間に発生し得る応
力が緩和される。従って、この結晶育成用容器１を用い
て硼酸リチウム単結晶の育成を行うことにより、０．３
mm／hr〜１．０mm／hrと従来よりも速い育成速度でもっ
て、直径３インチ以上で長さが８０mm以上の良質の硼酸
リチウム単結晶を得ることができる。According to the above embodiment, the crystal growing container 1
However, between the graphite susceptor 11 and the crucible 10 having a characteristic capable of being deformed in the entire temperature range from the crystal growth temperature of lithium borate to room temperature, the heat transfer between the crucible 10 and the susceptor 11 is excellent. Since the structure is provided with the graphite felt 12 having a predetermined thickness capable of relaxing the stress between them, if this container 1 is used at the time of crystal growth, fusion of the grown crystal 4 to the crucible 10 is prevented. In addition, it is possible to prevent the stress between the grown crystal 4 and the crucible 10 from being reduced or reduced to zero, thereby preventing the crystal 4 from cracking. In addition, since the deformation of the crucible 10 during crystal growth occurs without being hindered by the susceptor 11, the stress that can occur between the crucible 10 and the susceptor 11 is reduced. Therefore, by growing a lithium borate single crystal using this crystal growing vessel 1, 0.3
A high-quality lithium borate single crystal having a diameter of 3 inches or more and a length of 80 mm or more can be obtained at a growth rate higher than the conventional one, ie, mm / hr to 1.0 mm / hr.
【００２６】なお、るつぼ１０の形状は、図１に示すよ
うにるつぼ底部がすり鉢状に形成されている以外にも、
種々変更可能である。The shape of the crucible 10 is not limited to a crucible bottom as shown in FIG.
Various changes are possible.
【００２７】また、グラファイト製フェルト１２の厚さ
は全体で均一になっていなくてもよく、結晶育成用容器
１の各部において必要とされる熱的な条件や応力緩和能
力を満足するように、容器１の各部で厚さが変化してい
てもよい。The thickness of the felt 12 made of graphite does not have to be uniform throughout, so that the thermal conditions and stress relaxation ability required in each part of the crystal growing container 1 can be satisfied. The thickness of each part of the container 1 may vary.
【００２８】さらに、本発明に係る結晶育成用容器は、
硼酸リチウム以外の他の結晶の育成にも適用可能であ
る。Further, the crystal growing container according to the present invention comprises:
The present invention can be applied to the growth of crystals other than lithium borate.
【００２９】[0029]
【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明の
特徴とするところを明らかとする。なお、本発明は、以
下の各実施例により何ら制限されるものではない。EXAMPLES The features of the present invention will be clarified below with reference to examples and comparative examples. The present invention is not limited by the following embodiments.
【００３０】（実施例１）図１に示す構成の結晶育成用
容器を用い、縦型加熱炉にて垂直ブリッジマン法により
四硼酸リチウム単結晶（融点：９１７℃）の育成を行っ
た。るつぼは厚さ０．１mmの白金製のものであり、グラ
ファイト製フェルトの厚さは３mmであった。また、サセ
プター、蓋体及び載置台もグラファイト製のものであっ
た。Example 1 A single crystal of lithium tetraborate (melting point: 917 ° C.) was grown in a vertical heating furnace by a vertical Bridgman method using a crystal growth vessel having the structure shown in FIG. The crucible was made of platinum having a thickness of 0.1 mm, and the felt made of graphite had a thickness of 3 mm. The susceptor, lid and mounting table were also made of graphite.
【００３１】まず、結晶育成用容器内に、四硼酸リチウ
ム単結晶よりなる種結晶及び十分に乾燥させた硼酸リチ
ウム原料を入れ、蓋をして載置台上に設置し、加熱炉の
ヒーターに給電して加熱することにより、硼酸リチウム
原料を融解した。得られた原料融液と種結晶とを十分に
接触させた後、加熱炉の駆動系装置を作動させて載置台
及び結晶育成用容器を低温側に移動させ、結晶育成を開
始した。なお、結晶育成用容器の位置を固定してヒータ
ーを移動させてもよい。First, a seed crystal composed of a single crystal of lithium tetraborate and a sufficiently dried lithium borate material are placed in a crystal growing container, and the lid is placed on a mounting table, and power is supplied to a heater of a heating furnace. Then, the lithium borate raw material was melted by heating. After sufficiently bringing the obtained raw material melt and the seed crystal into contact, the drive system of the heating furnace was operated to move the mounting table and the crystal growing container to the low temperature side, and crystal growth was started. The heater may be moved with the position of the crystal growing container fixed.
【００３２】ここで、育成結晶の直径は８０mm、結晶育
成速度は０．５mm／hr、原料融液中の温度勾配は９．０
℃／cmであった。Here, the diameter of the grown crystal is 80 mm, the crystal growth rate is 0.5 mm / hr, and the temperature gradient in the raw material melt is 9.0.
° C / cm.
【００３３】原料融液が全部固化して結晶育成が終了し
た後、得られた結晶を冷却し、結晶育成用容器から取り
出した。育成結晶はるつぼ内面に融着していなかったの
で、るつぼを壊すことなく結晶をるつぼから容易に抜き
出すことができた。After crystal growth was completed after the raw material melt was completely solidified, the obtained crystal was cooled and taken out of the crystal growth container. Since the grown crystal was not fused to the inner surface of the crucible, the crystal could be easily extracted from the crucible without breaking the crucible.
【００３４】得られた結晶を調べたところ、クラック及
び気泡のない良質な四硼酸リチウム単結晶であった。When the obtained crystal was examined, it was a good quality lithium tetraborate single crystal without cracks and bubbles.
【００３５】同じ条件で、結晶育成を繰り返し行ったと
ころ、全てるつぼを壊すことなく結晶をるつぼから容易
に抜き出すことができた。そして、得られた結晶は、全
てクラック及び気泡のない良質な四硼酸リチウム単結晶
であった。また、得られた結晶の長さは、８０〜１２０
mmであった。When the crystal growth was repeated under the same conditions, all the crystals could be easily extracted from the crucible without breaking the crucible. All the obtained crystals were high quality lithium tetraborate single crystals without cracks and bubbles. The length of the obtained crystal is 80 to 120.
mm.
【００３６】（実施例２）結晶育成用容器のるつぼとし
て厚さ１mmのグラファイト製るつぼを用いるとともに、
結晶育成速度を０．３mm／hrとした以外は、上記実施例
１と同じ条件で四硼酸リチウム単結晶の育成を繰り返し
行った。得られた結晶は、直径７８mmで長さ８０〜１０
０mmの四硼酸リチウム単結晶であり、クラック及び気泡
は発生していなかった。また、全ての結晶において、結
晶がるつぼ内面に融着していなかったので、るつぼを壊
すことなくるつぼから容易に結晶を抜き出すことができ
た。Example 2 A 1 mm-thick graphite crucible was used as a crucible for a crystal growing vessel.
The lithium tetraborate single crystal was repeatedly grown under the same conditions as in Example 1 except that the crystal growth rate was 0.3 mm / hr. The obtained crystal has a diameter of 78 mm and a length of 80 to 10
It was a single crystal of lithium tetraborate having a thickness of 0 mm, and no cracks or bubbles were generated. Further, in all the crystals, the crystals were not fused to the inner surface of the crucible, so that the crystals could be easily extracted from the crucible without breaking the crucible.
【００３７】（実施例３）結晶育成用容器のグラファイ
ト製フェルトの厚さを５mmとした以外は、上記実施例１
と同じ条件で四硼酸リチウム単結晶の育成を繰り返し行
った。得られた結晶は、直径７８mmで長さ８０〜１００
mmの四硼酸リチウム単結晶であり、クラック及び気泡は
発生していなかった。Example 3 Example 1 was repeated except that the thickness of the graphite felt of the crystal growing vessel was changed to 5 mm.
The growth of a single crystal of lithium tetraborate was repeated under the same conditions as described above. The obtained crystal has a diameter of 78 mm and a length of 80 to 100.
mm of lithium tetraborate single crystal, and no cracks or bubbles were generated.
【００３８】（比較例１）厚さ３mmの白金製るつぼを単
体で用いるとともに、結晶育成速度を０．３mm／hrとし
た以外は、上記実施例１と同じ条件で四硼酸リチウム単
結晶の育成を行った。得られた結晶には、その中心部に
コア状の気泡が発生していた。(Comparative Example 1) Growth of a lithium tetraborate single crystal under the same conditions as in Example 1 except that a platinum crucible having a thickness of 3 mm was used alone and the crystal growth rate was set to 0.3 mm / hr. Was done. Core-shaped bubbles were generated in the center of the obtained crystal.
【００３９】（比較例２）厚さ５mmのグラファイト製る
つぼを単体で用いるとともに、結晶育成速度を０．３mm
／hrとした以外は、上記実施例１と同じ条件で四硼酸リ
チウム単結晶の育成を行った。得られた結晶は、その上
部でるつぼ内面に固着しており、結晶にはクラックが発
生していた。(Comparative Example 2) A graphite crucible having a thickness of 5 mm was used alone, and the crystal growth rate was 0.3 mm.
A lithium tetraborate single crystal was grown under the same conditions as in Example 1 except that the rate was / hr. The obtained crystal was fixed on the inner surface of the crucible at its upper part, and the crystal had cracks.
【００４０】（比較例３）結晶育成用容器のグラファイ
ト製フェルトの厚さを１０mmとするとともに、結晶育成
速度を０．３mm／hrとした以外は、上記実施例１と同じ
条件で四硼酸リチウム単結晶の育成を行った。得られた
結晶には、その中心部にわずかにコア状の気泡が発生し
ていた。気泡の発生原因は、フェルトが厚すぎるため、
原料融液中の温度勾配が所望の勾配にならなかったため
と考えられる。(Comparative Example 3) Lithium tetraborate under the same conditions as in Example 1 except that the thickness of the graphite felt of the crystal growing vessel was 10 mm and the crystal growing rate was 0.3 mm / hr. A single crystal was grown. The resulting crystals had slightly core-shaped bubbles at the center. The cause of bubbles is that the felt is too thick,
It is considered that the temperature gradient in the raw material melt did not become the desired gradient.
【００４１】[0041]
【発明の効果】本発明に係る硼酸リチウム単結晶育成用
容器によれば、グラファイト製サセプターと、硼酸リチ
ウムの結晶育成温度から室温に至るまでの全温度範囲で
塑性変形可能な特性を有するるつぼとの間に、熱伝導性
が良くかつるつぼとサセプターとの間の応力を緩和可能
な所定厚さのグラファイト製フェルトが設けられている
ため、この結晶育成用容器を用いれば、育成結晶とるつ
ぼとの熱膨張係数差による応力で発生するクラッキング
を防止することができるとともに、るつぼとサセプター
との間に発生し得る応力を緩和することができるので、
従来よりも速い結晶育成速度でもって、クラック及び気
泡のない良質の硼酸リチウム単結晶を得ることができ
る。According to the container for growing a single crystal of lithium borate according to the present invention, a susceptor made of graphite and a crucible having characteristics capable of being plastically deformed in the entire temperature range from the crystal growth temperature of lithium borate to room temperature. Since a felt made of graphite having a predetermined thickness capable of relaxing the stress between the crucible and the susceptor having good thermal conductivity is provided between the crystal growing container and the crystal growing container, Cracking caused by the stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the crucible and the susceptor can be alleviated.
A high-quality lithium borate single crystal free from cracks and bubbles can be obtained at a higher crystal growth rate than before.
【００４２】また、本発明に係る硼酸リチウム単結晶の
育成方法によれば、グラファイト製サセプターと、硼酸
リチウムの結晶育成温度から室温に至るまでの全温度範
囲で変形可能な特性を有するるつぼとの間に、熱伝導性
が良くかつるつぼとサセプターとの間の応力を緩和可能
な所定厚さのグラファイト製フェルトが設けられた結晶
育成用容器を用い、該容器内に硼酸リチウム原料を入れ
て加熱炉内で加熱し、前記硼酸リチウム原料を融解して
得られた原料融液に種結晶を接触させた状態で、前記原
料融液を種結晶側から徐々に冷却して固化させることに
より単結晶を育成するようにしたため、育成結晶とるつ
ぼの熱膨張差による応力で結晶にクラックが発生するの
を防止することができるとともに、るつぼとサセプター
との間に発生し得る応力を緩和することができるので、
従来よりも速い結晶育成速度でもって、クラック及び気
泡のない良質の硼酸リチウム単結晶を得ることができ
る。According to the method for growing a single crystal of lithium borate according to the present invention, a susceptor made of graphite and a crucible having characteristics capable of being deformed in the entire temperature range from the crystal growth temperature of lithium borate to room temperature are used. In the meantime, use a crystal growth container provided with a graphite felt having a predetermined thickness capable of relaxing the stress between the crucible and the susceptor with good thermal conductivity, and put the lithium borate raw material in the container and heat it. A single crystal is obtained by heating in a furnace and gradually cooling and solidifying the raw material melt from the seed crystal side in a state where the raw material melt obtained by melting the lithium borate raw material is brought into contact with the raw material melt. To prevent cracks from being generated in the crystal due to the stress caused by the difference in thermal expansion between the grown crystal and the crucible, and may cause cracks between the crucible and the susceptor. Because stress can be relaxed,
A high-quality lithium borate single crystal free from cracks and bubbles can be obtained at a higher crystal growth rate than before.
【図１】本発明に係る結晶育成用容器の一例を示す縦断
面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a crystal growing container according to the present invention.
１ 結晶育成用容器 ２ 原料融液 ３ 種結晶 ４ 育成結晶 １０ るつぼ １１ サセプター １２ フェルト １５ 載置台 １６ 蓋体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal growing container 2 Raw material melt 3 Seed crystal 4 Growing crystal 10 Crucible 11 Susceptor 12 Felt 15 Mounting table 16 Lid
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−20596（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−277192（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−31399（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−160687（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−160273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−156091（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−30794（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−102880（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-9-20596 (JP, A) JP-A-8-277192 (JP, A) JP-A-50-31399 (JP, A) JP-A-2- 160687 (JP, A) JP-A-58-160273 (JP, A) JP-A-63-156091 (JP, A) JP-A-59-30794 (JP, A) JP-A-59-102880 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C30B 1/00-35/00
Claims (5)
ウムの結晶育成温度から室温に至るまでの全温度範囲で
変形可能な特性を有するるつぼとの間に、熱伝導性が良
くかつるつぼとサセプターとの間の応力を緩和可能な所
定厚さのグラファイト製フェルトが設けられていること
を特徴とする硼酸リチウム単結晶育成用容器。A susceptor made of graphite and a crucible having a characteristic capable of being deformed in the entire temperature range from a crystal growth temperature of lithium borate to room temperature, and having a good thermal conductivity and a crucible and a susceptor. A lithium borate single crystal growing container provided with a graphite felt having a predetermined thickness capable of relieving the stress.
１mm以上５mm以下であることを特徴とする請求項１記載
の硼酸リチウム単結晶育成用容器。2. The thickness of the graphite felt is:
The container for growing a lithium borate single crystal according to claim 1, wherein the container has a length of 1 mm or more and 5 mm or less.
イトでできていることを特徴とする請求項１または２記
載の硼酸リチウム単結晶育成用容器。3. The container for growing a lithium borate single crystal according to claim 1, wherein the crucible is made of graphite having a thickness of 2 mm or less.
金またはイリジウムでできていることを特徴とする請求
項１または２記載の硼酸リチウム単結晶育成用容器。4. The container for growing a lithium borate single crystal according to claim 1, wherein the crucible is made of platinum, platinum-rhodium alloy or iridium.
に記載の結晶育成用容器を用い、該容器内に硼酸リチウ
ム原料を入れて加熱炉内で加熱し、前記硼酸リチウム原
料を融解して得られた原料融液に種結晶を接触させた状
態で、前記原料融液を種結晶側から徐々に冷却して固化
させることにより単結晶を育成することを特徴とする硼
酸リチウム単結晶の育成方法。5. A container for crystal growth according to any one of claims 1, 2, 3 and 4, wherein a lithium borate raw material is placed in the container and heated in a heating furnace, and the lithium borate raw material is recovered. A single crystal is grown by gradually cooling and solidifying the raw material melt from the seed crystal side while the seed crystal is in contact with the raw material melt obtained by melting. How to grow crystals.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06422397A JP3188923B2 (en) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | Container for growing lithium borate single crystal and method for growing lithium borate single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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| JPH10259098A JPH10259098A (en) | 1998-09-29 |
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