JP5984058B2 - タンタル酸リチウム単結晶の製造方法及びタンタル酸リチウム単結晶 - Google Patents
タンタル酸リチウム単結晶の製造方法及びタンタル酸リチウム単結晶 Download PDFInfo
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1.タンタル酸リチウム単結晶の製造方法
1−1.cs−MgO:LTの決定
1−2.cs−MgO:LTの製造方法
2.タンタル酸リチウム単結晶(cs−MgO:LT)
2−1.コングルエント組成に基づく組成均一性
2−2.ストイキオメトリー組成に基づく優れた光学特性
3.実施例
本実施の形態に係るタンタル酸リチウム単結晶の製造方法は、酸化タンタルが50.0mol%、酸化リチウムが39.8〜41.8mol%、添加物としての酸化マグネシウムが8.2〜10.2mol%の組成となるように調整した融液を用いて結晶を育成することを特徴とする。
[MgO添加による拡張化学量論組成]
酸化物は、酸素や陽イオンや欠陥が位置する複数のサイトからなる。ここで、図2(a)及び(b)に、ストイキオメトリー組成のタンタル酸リチウム単結晶(以下、「s−LT」とする。)と、コングルエント組成のタンタル酸リチウム単結晶(以下、「c−LT」とする。)における、Li、Ta、Oの元素の各サイトへの配置状態を模式的に表した図を示す。
ところで、例えば図5(a)に示すように、結晶成長に伴って融液中に存在するイオン種が融液界面に偏在すると、界面電位(以下、「結晶化起電力」という。)が発生する(図5(b))。この結晶化起電力は、イオン種の活量を反映しており、その大きさは融液の組成に依存するが、特に、この結晶化起電力がゼロ(0)となる組成では、すべての化学種が偏在せずにスムースに固相に取り込まれ、これらの平衡分配係数は1となる。そして、この組成がコングルエント組成となる。
次に、具体的な結晶育成方法について説明する。
次に、上述した製造方法により得られるタンタル酸リチウム単結晶について説明する。
このcs−MgO:LTは、コングルエント組成であるという観点から、融液中に存在しているすべての物質が結晶内にスムースに取り込まれて製造されたものであり、組成むら(組成揺らぎ)がなく極めて均一な組成を有している。このような均質な単結晶によれば、例えば波長変換特性等の特性を、変動なく安定的に発現させることができる。
また、本実施の形態に係るcs−MgO:LTでは、上述のようにコングルエント組成であるとともに、ストイキオメトリー組成を有していることから、波長変換特性等の光特性が極めて優れている。
以下に、本発明について実施例を用いてより詳しく説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
Li2O、Ta2O5、及び添加物としてのMgOの3成分系において、Ta2O5は50mol%で固定し、Li2O及びMgOの組成を変化させて、示差熱分析(DTA)による融点測定を行った。その結果、MgO:9.2mol%、Li2O:40.8mol%、Ta2O5:50mol%組成において最高融点を示すことが分かった。
坩堝内に残った原料に、育成結晶分の原料を追加チャージして、2run目の結晶育成を行った。このようにして得られた単結晶の融点、キュリー温度は、1run目の結晶と同一の値を示した。
Claims (4)
- 酸化タンタルが50.0mol%、酸化リチウムが39.8〜41.8mol%、添加
物としての酸化マグネシウムが8.2〜10.2mol%の組成となるように調整した融
液を用いて結晶を育成することを特徴とするタンタル酸リチウム単結晶の製造方法。 - チョクラルスキー法により結晶を育成することを特徴とする請求項1記載のタンタル酸
リチウム単結晶の製造方法。 - 酸化タンタル50.0mol%と、酸化リチウム39.8〜41.8mol%と、酸化マグネシウム8.2〜10.2mol%の組成で構成されてなることを特徴とするタンタル酸リチウム単結晶。
- 結晶全体に亘るキュリー温度の温度差が0.1℃以下であることを特徴とする請求項3記載のタンタル酸リチウム単結晶。
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