[go: up one dir, main page]

JP3369394B2 - Crystal preparation method - Google Patents

Crystal preparation method

Info

Publication number
JP3369394B2
JP3369394B2 JP05716396A JP5716396A JP3369394B2 JP 3369394 B2 JP3369394 B2 JP 3369394B2 JP 05716396 A JP05716396 A JP 05716396A JP 5716396 A JP5716396 A JP 5716396A JP 3369394 B2 JP3369394 B2 JP 3369394B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
melt
heater
region
supercooled
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 - Fee Related
Application number
JP05716396A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09249480A (en
Inventor
篤 横尾
至 横浜
俊邦 戒能
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP05716396A priority Critical patent/JP3369394B2/en
Publication of JPH09249480A publication Critical patent/JPH09249480A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3369394B2 publication Critical patent/JP3369394B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光学デバイス等用いられ
る結晶を作製するための結晶作製方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crystal producing method for producing a crystal used in an optical device or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の主な単結晶作製法には以下のよう
なものがある。
2. Description of the Related Art The following are the major conventional single crystal production methods.

【0003】図7は間接加熱レーザ溶融ペデスタル(I
LHPG)法を模式的に示したものであり、図7におい
て、石英ガラス等で作製されたガラス管706の一部を
CO2レーザ等の赤外光701により加熱する。直管高
温部からの輻射熱707により母材702の上部が加
熱、溶融する。この溶融部705を種結晶704に付着
させ、種結晶704を速度V2で移動し、母材702を
速度V1で移動させて線引きすることにより単結晶70
3が作製される。ここで単結晶703の結晶方位は種結
晶704の方位と同一である。次に母材作製法を示す。
まず、粉末結晶材料708を容器709内に充填する。
次に容器709を加熱炉710により加熱し、粉末結晶
材料708を溶融し、融液711とする。加熱炉710
から容器709を取り出し一端から冷却し、融液を結晶
712とする。結晶712を容器709から取り出し、
母材とする。この際、母材は単結晶である必要はない
が、連続した母材を得るために結晶化が融液の一方向に
向かって連続的にすすむ必要がある。
FIG. 7 shows an indirect heating laser melting pedestal (I
LHPG) method is schematically shown. In FIG. 7, a part of a glass tube 706 made of quartz glass or the like is heated by infrared light 701 such as a CO 2 laser. The upper portion of the base material 702 is heated and melted by the radiant heat 707 from the high temperature portion of the straight pipe. The molten portion 705 is attached to the seed crystal 704, the seed crystal 704 is moved at a speed V 2 , and the base material 702 is moved at a speed V 1 to draw a single crystal 70.
3 is produced. Here, the crystal orientation of the single crystal 703 is the same as the orientation of the seed crystal 704. Next, a method for producing a base material will be described.
First, the powder crystal material 708 is filled in the container 709.
Next, the container 709 is heated by a heating furnace 710 to melt the powder crystal material 708 to form a melt 711. Heating furnace 710
The container 709 is taken out from the container and cooled from one end, and the melt is made into crystals 712. Remove the crystal 712 from the container 709,
Use as base material. At this time, the base material does not have to be a single crystal, but crystallization needs to proceed continuously in one direction of the melt in order to obtain a continuous base material.

【0004】図8はブリッヂマン−ストックバーガー法
を示したものであり、この方法で加熱用ヒーター802
と断熱材804とで構成されている加熱炉801が所望
の材料の融点以上に保たれている。そして、この材料を
石英ガラス製等でできた、細管部とテーパ部と太管部を
もった成長容器806に封入した後、この成長容器80
6を加熱炉801の中に入れる。材料が溶融し、融液8
05となる。続いて、成長容器806の容器細管部の一
端を加熱炉801から、この材料の融点より低い温度に
保たれた領域へ徐々に引き出す。容器細管部で単結晶の
核ができた後に容器太管部を低温度領域に引き出してい
く。すると、単結晶の核と同一方位を有する単結晶80
3が成長するという方法である。
FIG. 8 shows the Bridgeman-Stockburger method, in which a heating heater 802 is used.
A heating furnace 801 composed of a heat insulating material 804 and a heat insulating material 804 is maintained at a melting point of a desired material or higher. Then, after encapsulating this material in a growth vessel 806 made of quartz glass or the like having a thin tube portion, a taper portion, and a thick tube portion, this growth vessel 80
6 is put in the heating furnace 801. Material melts, melt 8
It will be 05. Then, one end of the container thin tube portion of the growth container 806 is gradually drawn from the heating furnace 801 to a region kept at a temperature lower than the melting point of this material. After the single-crystal nuclei are formed in the container thin tube part, the container large tube part is drawn out to the low temperature region. Then, a single crystal 80 having the same orientation as the nucleus of the single crystal
3 grows.

【0005】図9はチョクラルスキー法(Cz法)によ
る単結晶作製方法を示したものであり、図9において加
熱炉901中で目的の材料が加熱用ヒーター902によ
り加熱溶融される。この融液905の液面に、種結晶9
04を接触させ、融点以上の温度に保たれた加熱炉90
1から融点以下の温度の領域に向かって引き上げること
によって単結晶903を成長させる。
FIG. 9 shows a method for producing a single crystal by the Czochralski method (Cz method). In FIG. 9, a target material is heated and melted by a heating heater 902 in a heating furnace 901. The seed crystal 9 is formed on the surface of the melt 905.
04 is brought into contact with the heating furnace 90 kept at a temperature equal to or higher than the melting point.
A single crystal 903 is grown by pulling from 1 toward a region having a temperature equal to or lower than the melting point.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】単結晶材料を光信号処
理素子や、光記憶素子に供するためには高い結晶品質を
もった単結晶が必要である。そのために単結晶化しよう
とする材料の融点、耐熱性、結晶性といった材料特有の
物性によらない単結晶化技術が提供されねばならない。
In order to use a single crystal material for an optical signal processing element and an optical storage element, a single crystal having high crystal quality is required. Therefore, a single crystallization technique that does not depend on the physical properties peculiar to the material such as the melting point, heat resistance, and crystallinity of the material to be single crystallized must be provided.

【0007】しかしながら、前述した単結晶化技術にあ
っては、有機材料の様に過冷却性を示しやすく、熱分解
しやすい材料については、熱分解の影響のない高品質な
結晶の作製について、以下の様な問題点があった。
However, in the above-mentioned single crystallization technique, for a material which easily exhibits supercooling property such as an organic material and is easily decomposed by heat, the production of a high quality crystal which is not affected by the decomposition is There were the following problems.

【0008】すなわち、ILHPG法では単結晶作製に
先立ち母材702を作製する必要がある。この際、母材
702が連続している必要があるが過冷却性を持った材
料では融液の温度が融点以下に下がっても固化が始まら
ず長い時間をかけて、融液の複数の場所で核が発生し、
それぞれの場所で独立に結晶化がすすむため前述したよ
うな一方向にすすむ結晶化が達成できない。その結果、
結晶化後の母材は不連続となり、ILHPG法を用いる
ことが出来ない。
That is, in the ILHPG method, it is necessary to produce the base material 702 before producing a single crystal. At this time, the base material 702 needs to be continuous, but in the case of a material having a supercooling property, even if the temperature of the melt falls below the melting point, solidification does not start and it takes a long time to form a plurality of places in the melt. In the nucleus,
Since crystallization progresses independently at each place, crystallization that proceeds in one direction as described above cannot be achieved. as a result,
The base material after crystallization becomes discontinuous, and the ILHPG method cannot be used.

【0009】また、ブリッヂマン−ストックバーガー法
では単結晶を得るために、容器細管部で単結晶ができた
後に容器太管部を低温度領域に引き出す必要がある。し
かし、過冷却性を持った材料では、容器細管部で単結晶
ができるまでに時間がかかり、その間、容器太管部で融
液805は融点以上の温度にさらされ材料の分解が進
み、高品質の単結晶が得られない。
Further, in the Bridgeman-Stockberger method, in order to obtain a single crystal, it is necessary to pull out the thick tube portion of the container to a low temperature region after the single crystal is formed in the thin tube portion of the container. However, in the case of a material having a supercooling property, it takes time until a single crystal is formed in the container thin tube portion, and during that time, the melt 805 is exposed to a temperature higher than the melting point in the container thick tube portion and the decomposition of the material progresses. Quality single crystal cannot be obtained.

【0010】また、チョクラルスキー法においても、過
冷却融液905の再加熱手段がないので、結晶化を制御
する事ができず、高品質の単結晶が得られない。
Also in the Czochralski method, since there is no means for reheating the supercooled melt 905, crystallization cannot be controlled and a high quality single crystal cannot be obtained.

【0011】この様に、特に、融点以上の温度をもつ融
液の温度を融点以下に下げても固化が始まらず、融点以
下の温度に非常に長い時間おかれた後に融液の複数の部
分から固化してくるという、過冷却性をもつ有機材料の
結晶化においては、上記のような従来の単結晶成長法で
は品質のよい単結晶を得ることが困難であった。
In this way, in particular, even if the temperature of the melt having a temperature above the melting point is lowered to below the melting point, solidification does not begin, and a plurality of portions of the melt after being kept at the temperature below the melting point for a very long time. In the crystallization of an organic material having a supercooling property that solidifies from the above, it is difficult to obtain a high quality single crystal by the conventional single crystal growth method as described above.

【0012】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたもので、熱分解をおさえた結晶成長が可能であっ
て、欠陥や転移が無く、電気特性、光学特性などに優れ
る単結晶を得るための結晶作製方法を提供することを目
的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to obtain a single crystal which is capable of crystal growth while suppressing thermal decomposition, has no defects or dislocations, and is excellent in electrical characteristics and optical characteristics. It is an object of the present invention to provide a crystal production method for

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】有機材料を融点以上に加
熱し溶融液とする第1の工程と、前記溶融液の少なくて
も一部を融点以下の第1の温度に冷却し、過冷却溶融液
とする第2の工程と、前記融点と前記第1の温度の間の
第2の温度に前記過冷却溶融液の少なくても1部を再加
熱して、前記過冷却溶融液を結晶化する第3の工程とを
備えた。
[Means for Solving the Problems] A first step of heating an organic material to a melting point or above to obtain a molten liquid, and cooling at least a part of the molten liquid to a first temperature below the melting point to supercool it. A second step of forming a melt and reheating at least a portion of the supercooled melt to a second temperature between the melting point and the first temperature to crystallize the supercooled melt. And a third step of

【0014】また、前記第3の工程において、前記過冷
却溶融液の一端を再加熱し種結晶を育成した後、結晶化
のために再加熱する領域を他の一端に向かって移動させ
る。
In the third step, one end of the supercooled molten liquid is reheated to grow a seed crystal, and then a reheating region for crystallization is moved toward the other end.

【0015】また、内径が細い第1の領域と、内径の太
い第2の領域と、前記第1の領域と前記第2の領域の間
に位置し内径がテーパー状に変化する領域とを有する容
器に、前記有機材料を装填し、前記第1の領域に前記種
結晶を育成する。
Further, it has a first region having a small inner diameter, a second region having a large inner diameter, and a region located between the first region and the second region where the inner diameter changes in a tapered shape. A container is loaded with the organic material, and the seed crystal is grown in the first region.

【0016】また、前記第3の工程において、前記過冷
却溶融液の一端に単結晶を接触させた後、前記単結晶を
接触させた領域を前記第2の温度に再加熱し、再加熱す
る領域を他の一端に向かって移動させる。
In the third step, after the single crystal is brought into contact with one end of the supercooled melt, the region where the single crystal is brought into contact is reheated to the second temperature and reheated. Move the area towards the other end.

【0017】また、前記第3の工程において、前記過冷
却溶融液の一端に単結晶を接触させた後、前記単結晶に
粘着した前記過冷却溶液の一部を、前記単結晶と共に引
き上げ、前記第2の温度に加熱された再加熱領域を通過
させ結晶化させる。
In the third step, after the single crystal is brought into contact with one end of the supercooled melt, a part of the supercooled solution adhered to the single crystal is pulled up together with the single crystal, Crystallize by passing through a reheat zone heated to a second temperature.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る結晶作製方
法の一つの実施の形態を示す模式図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of the crystal production method according to the present invention.

【0019】図に示すように、容器109内の結晶材料
101をヒーター106によって融点以上の温度になる
まで一旦加熱する(第1の工程)。結晶材料が完全に溶
融し、融液102となった後、容器109をヒーター1
06からとりだし、融液102を融点以下の第1の温度
に急冷し過冷却融液103とする(第2の工程)。その
後、ヒータ106により、第2の温度になるまで再加熱
することにより、過冷却融液103を結晶化させること
ができる。この様な結晶作製方法により、過冷却性の高
い材料の結晶化を制御することができる。
As shown in the figure, the crystal material 101 in the container 109 is once heated by the heater 106 until it reaches a temperature higher than its melting point (first step). After the crystal material is completely melted and becomes the melt 102, the container 109 is set to the heater 1
Then, the melt 102 is rapidly cooled to a first temperature equal to or lower than the melting point to obtain a supercooled melt 103 (second step). After that, the supercooled melt 103 can be crystallized by reheating with the heater 106 until the second temperature is reached. By such a crystal production method, crystallization of a material having a high supercooling property can be controlled.

【0020】もしくは、その後、ヒーター107によっ
て過冷却融液103の一端が、融点と前記第1の温度の
間の第2の温度になるまで再加熱すること(第3の工
程)により種結晶104が生成する。この後、ヒーター
107を種結晶104から過冷却融液103にむかって
移動させることにより、結晶105を作製することがで
きる。結晶材料101の内、点110および点111の
温度変化を図2に示す。この様な結晶作製方法により、
結晶近傍の過冷却融液103を連続的に結晶化させるこ
とができ、融液102の複数の場所から結晶化が進むの
を防ぎ、連続した結晶を得ることができる。
Alternatively, the seed crystal 104 is then reheated by the heater 107 until one end of the supercooled melt 103 reaches a second temperature between the melting point and the first temperature (third step). Is generated. After that, the heater 105 is moved from the seed crystal 104 toward the supercooled melt 103, whereby the crystal 105 can be manufactured. FIG. 2 shows temperature changes at points 110 and 111 of the crystalline material 101. By such a crystal production method,
The supercooled melt 103 near the crystal can be continuously crystallized, crystallization can be prevented from proceeding from a plurality of locations in the melt 102, and continuous crystals can be obtained.

【0021】図3は、本発明に係る結晶作製方法の別の
実施の形態を示す模式図である。図に示すように、細管
部(第1の領域)とテーパ部と太管部(第2の領域)を
もつ容器309を用いて、第1ヒーター306、第2ヒ
ーター307、第3ヒーター308は図4に示されるよ
うな温度分布になるように設定されている。まず、結晶
材料301を容器309に入れ、第1ヒーター306に
よって融点以上の温度に加熱する。結晶材料301が完
全に溶融し融液302となった後、容器309を第2ヒ
ーター307にむかって移動させる。細管部先端が第2
ヒーター307に達すると急冷され、過冷却融液303
となる。さらに第3ヒーター308にむかって移動させ
る。過冷却融液303が第3ヒーター308により再加
熱され、種結晶304が生成する。さらに移動を続ける
ことにより単結晶305が作製できる。
FIG. 3 is a schematic view showing another embodiment of the crystal producing method according to the present invention. As shown in the figure, the first heater 306, the second heater 307, and the third heater 308 are formed by using a container 309 having a thin tube portion (first region), a tapered portion, and a thick tube portion (second region). The temperature distribution is set as shown in FIG. First, the crystal material 301 is placed in the container 309 and heated to a temperature equal to or higher than the melting point by the first heater 306. After the crystal material 301 is completely melted and becomes the melt 302, the container 309 is moved toward the second heater 307. The tip of the thin tube is second
When it reaches the heater 307, it is rapidly cooled, and the supercooled melt 303
Becomes Further, it is moved toward the third heater 308. The supercooled melt 303 is reheated by the third heater 308, and the seed crystal 304 is generated. By continuing the movement, the single crystal 305 can be manufactured.

【0022】この様な結晶作製方法により、結晶近傍の
過冷却融液303を連続的に結晶化させることができ、
より単結晶性の高い結晶を得ることができる。また、従
来のブリッヂマン−ストックバーガー法を用いるよりも
種結晶304生成に要するまでの時間が短いため、材料
が融点以上の温度にさらされる時間を短く抑えることが
でき、熱分解の少ない高品質の結晶を得ることができ
る。
By such a crystal manufacturing method, the supercooled melt 303 near the crystal can be continuously crystallized,
Crystals with higher single crystallinity can be obtained. In addition, since it takes a shorter time to generate the seed crystal 304 than when using the conventional Bridgeman-Stockburger method, it is possible to suppress the time in which the material is exposed to a temperature equal to or higher than the melting point, which is high quality with less thermal decomposition. Can be obtained.

【0023】図5は、本発明に係る結晶作製方法のもう
一つの実施の形態を示す模式図である。図に示すよう
に、種結晶504をもちいた例で、容器509内の結晶
材料501をヒータ506により融点以上の温度まで加
熱する。結晶材料501が完全に溶融し、融液502と
なった後に、容器509をヒータ506から取り出し、
冷却して過冷却融液503とする。種結晶504を容器
端部の過冷却融液に接触させる。リング状ヒータ507
の位置を種結晶と過冷却融液との接触部に位置に合わせ
る。リング状ヒータ507の出力を調整し、過冷却融液
の温度を融点以下の所定温度(第2の温度)まで再加熱
しながら(第3の工程)、リング状ヒータを容器509
にそって種結晶504から過冷却融液503にむかって
移動させることにより、種結晶504と成長方位がそろ
った単結晶505が作製される。
FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment of the crystal producing method according to the present invention. As shown in the figure, in an example using a seed crystal 504, a crystal material 501 in a container 509 is heated by a heater 506 to a temperature equal to or higher than a melting point. After the crystal material 501 is completely melted and becomes the melt 502, the container 509 is taken out from the heater 506,
It is cooled to obtain a supercooled melt 503. The seed crystal 504 is brought into contact with the supercooled melt at the end of the container. Ring-shaped heater 507
Is aligned with the position of contact between the seed crystal and the supercooled melt. While adjusting the output of the ring-shaped heater 507 and reheating the temperature of the supercooled melt to a predetermined temperature (second temperature) below the melting point (third step), the ring-shaped heater is moved to the container 509.
By moving the seed crystal 504 from the seed crystal 504 toward the supercooled melt 503, a single crystal 505 having the same growth direction as that of the seed crystal 504 is produced.

【0024】この様な結晶作製方法により、結晶近傍の
過冷却融液503を連続的に結晶化させることができ、
外部の種結晶504と結晶方位がそろい、用途に応じた
結晶方位をもった結晶を得ることができる。
By such a crystal production method, the supercooled melt 503 near the crystal can be continuously crystallized,
A crystal having the same crystal orientation as the external seed crystal 504 and having a crystal orientation according to the application can be obtained.

【0025】図6は、本発明に係る結晶作製方法の別の
実施の形態を示す模式図である。図に示すように、種結
晶604を用いた例で、容器609内の結晶材料601
をヒーター606により融点以上の温度まで加熱する。
結晶材料601が完全に溶融し、融液602となった後
にヒーター606の出力を下げ、容器609を急冷し、
過冷却融液603とする。次に種結晶604をリング状
ヒータ607の中心部を通し、過冷却融液603に接触
させる。リング状ヒータ607の出力を調整し、種結晶
604下部の過冷却融液の温度を融点以下の所定温度
(第2の温度)まで再加熱しながら(第3の工程)、種
結晶604を過冷却融液603から離すように移動させ
ることにより、種結晶604と成長方位がそろった単結
晶605が作製される。
FIG. 6 is a schematic view showing another embodiment of the crystal producing method according to the present invention. As shown in the figure, in the example using the seed crystal 604, the crystal material 601 in the container 609 is used.
Is heated to a temperature equal to or higher than the melting point by a heater 606.
After the crystal material 601 is completely melted and becomes a melt 602, the output of the heater 606 is reduced and the container 609 is rapidly cooled.
Let it be a supercooled melt 603. Next, the seed crystal 604 is passed through the center of the ring-shaped heater 607 and brought into contact with the supercooled melt 603. By adjusting the output of the ring-shaped heater 607 and reheating the temperature of the supercooled melt below the seed crystal 604 to a predetermined temperature (second temperature) below the melting point (third step), the seed crystal 604 was overheated. By moving it away from the cooling melt 603, a single crystal 605 having the same growth direction as the seed crystal 604 is produced.

【0026】この様な結晶作製方法により、結晶近傍の
過冷却融液603を連続的に結晶化させることができ、
外部の種結晶604と結晶方位がそろい、用途に応じた
結晶方位をもった結晶を得ることができる。
By such a crystal producing method, the supercooled melt 603 near the crystal can be continuously crystallized,
A crystal having the same crystal orientation as the external seed crystal 604 and having a crystal orientation according to the application can be obtained.

【0027】本実施の形態の例にて用いられる材料は次
のようなものがある。すなわち、材料としては、3−メ
チル−4−ニトロピリジン−1−オキサイド(PO
M)、N−(4−ニトロフェニル)−L−プロリノール
(NPP)、N−(ニトロフェニル)−N−メチルアミ
ノアセトニトリル(NPAN)、4−N,N−ジメチル
アミノ−2−アセタミド−4−ニトロアニリン(DA
N)、2−シクロアセチルアミノ−5−ニトロピリジン
(COANP)、3,9−ジニトロ−5a,6,11
a,12−テトラヒドロ−〔1,4〕ベンズオキサジノ
〔3,2−b〕〔1,4〕ベンズオキサジン(DNB
B)、4′−ニトロベンジリデン−3−アセトアミノ−
4−メトキシアニリン(MNBA)、(−)4−(4′
−ジメチルアミノフェニル)−3−(2′−ヒドロキシ
プロピルアミノ)シクロブテン−3,4−ジオン(DA
D)、2−メトキシ−5−ニトロフェノール(MN
P)、3,5−ジメチル−1−(4−ニトロフェニル)
ピラゾール(DMNP)、2−アダマンチルアミノ5−
ニトロピリジン(AANP)、3−ニトロアニリン(m
−NA)、2−メチル−4−ニトロアニリン(MN
A)、3−メチル−(2,4−ジニトロフェニル)−ア
ミノプロパノエート(MAP)、4−ニトロフェニルカ
ルバミン酸イソプロピルエステル(PCNB)等があ
る。
The materials used in the example of the present embodiment are as follows. That is, as a material, 3-methyl-4-nitropyridine-1-oxide (PO
M), N- (4-nitrophenyl) -L-prolinol (NPP), N- (nitrophenyl) -N-methylaminoacetonitrile (NPAN), 4-N, N-dimethylamino-2-acetamide-4. -Nitroaniline (DA
N), 2-cycloacetylamino-5-nitropyridine (COANP), 3,9-dinitro-5a, 6,11
a, 12-Tetrahydro- [1,4] benzoxazino [3,2-b] [1,4] benzoxazine (DNB
B) 4'-nitrobenzylidene-3-acetamino-
4-methoxyaniline (MNBA), (-) 4- (4 '
-Dimethylaminophenyl) -3- (2'-hydroxypropylamino) cyclobutene-3,4-dione (DA
D), 2-methoxy-5-nitrophenol (MN
P), 3,5-dimethyl-1- (4-nitrophenyl)
Pyrazole (DMNP), 2-adamantylamino 5-
Nitropyridine (AANP), 3-nitroaniline (m
-NA), 2-methyl-4-nitroaniline (MN
A), 3-methyl- (2,4-dinitrophenyl) -aminopropanoate (MAP), 4-nitrophenylcarbamic acid isopropyl ester (PCNB) and the like.

【0028】この様な技術は、光非線形効果等の光学デ
バイスへの応用が期待されながら、その過冷却性の高さ
のために結晶作製が困難とされてきた有機材料の単結晶
作製にとくに有効である。
While such a technique is expected to be applied to an optical device such as an optical non-linear effect, it is particularly suitable for producing a single crystal of an organic material which has been difficult to produce due to its high supercooling property. It is valid.

【0029】[0029]

【実施例】次に本発明による実施例を示すが、実施例1
は図1、実施例2は図3、実施例3は図5、実施例4は
図6に示す方法による。
EXAMPLE An example according to the present invention will now be described. Example 1
1 is the method shown in FIG. 1, Example 2 is the method shown in FIG. 3, Example 3 is the method shown in FIG. 5, and Example 4 is the method shown in FIG.

【0030】(実施例1)容器としてテフロンチューブ
(内径2mm、肉厚1mm)、結晶材料としてNPP
(融点116℃)を用いた。NPP粉末を容器に充填
し、ヒーターにより120℃に加熱し、材料を完全に溶
融する。容器をヒーターからとりだし、35℃に冷却
し、NPP融液を過冷却状態とした。この容器の一端を
ヒーターにより70℃まで加熱すると結晶化が始まっ
た。加熱部を移動させることにより、直径2mm、長さ
20mmの結晶母材が得られた。従来の結晶母材作製法
では長さ3mmのものまでしか得られなかった。本作製
法により得られた結晶母材をもちい、ILHPG法によ
って、直径2mm、長さ18mmのNPP単結晶を作製
することができた。
(Example 1) Teflon tube (inner diameter: 2 mm, wall thickness: 1 mm) as a container, NPP as a crystal material
(Melting point 116 ° C.) was used. Fill the container with NPP powder and heat to 120 ° C. with a heater to completely melt the material. The container was taken out of the heater and cooled to 35 ° C. to bring the NPP melt into a supercooled state. When one end of this container was heated to 70 ° C. by a heater, crystallization started. By moving the heating part, a crystal base material having a diameter of 2 mm and a length of 20 mm was obtained. With the conventional crystal base material manufacturing method, it was only possible to obtain a material having a length of 3 mm. An NPP single crystal having a diameter of 2 mm and a length of 18 mm could be produced by the ILHPG method using the crystal base material obtained by this production method.

【0031】(実施例2)細管部が内径1mm、肉厚
0.5mm、長さ40mm、テーパ部の長さが40m
m、太管部が内径10mm、肉厚1mm、長さ30mm
であるガラス製の容器にCOANP(融点73℃)を充
填した。加熱炉には、第1ヒーター(長さ120mm、
74℃)、第2ヒーター(長さ5mm、25℃)、第3
ヒーター(長さ10mm、45℃)が備わっているもの
を用いた。容器を第1ヒーターにいれ、材料を完全に溶
融した。容器を第2ヒーターにむかって移動させ、細管
部先端を第2ヒーター部で冷却し、融液を過冷却状態と
した。さらに、第3ヒーターにむかって移動させ再加熱
して結晶化させた。太管部後端が第3ヒーターを通過す
るまで移動を続けた。直径10mm、長さ30mmの単
結晶が得られた。
(Embodiment 2) The thin tube portion has an inner diameter of 1 mm, a wall thickness of 0.5 mm, a length of 40 mm, and a taper portion having a length of 40 m.
m, inner diameter of thick tube is 10 mm, wall thickness is 1 mm, length is 30 mm
Was filled with COANP (melting point: 73 ° C.). The heating furnace has a first heater (120 mm long,
74 ° C), 2nd heater (length 5mm, 25 ° C), 3rd
A heater equipped with a heater (length 10 mm, 45 ° C.) was used. The container was placed in the first heater to completely melt the material. The container was moved toward the second heater, the tip of the thin tube portion was cooled by the second heater portion, and the melt was supercooled. Further, it was moved toward the third heater and reheated to be crystallized. The movement was continued until the rear end of the thick tube portion passed through the third heater. A single crystal with a diameter of 10 mm and a length of 30 mm was obtained.

【0032】(実施例3)外径2mm、内径100μ
m、長さ30mmのガラス製細管内にMAP(融点81
℃)を充填した。ヒーターにより細管を83℃に加熱
し、完全に溶融した。次にヒーターによる加熱を停止し
て融液を25℃まで冷却し、過冷却状態とした。種結晶
(直径0.5mm、長さ3mm)を細管端部の過冷却融
液に接触させ、リング状ヒーター(外径10mm、内径
6mm、高さ2mm)の位置を種結晶と過冷却融液の接
触部の位置にあわせた。リング状ヒーターの出力を調整
し、過冷却融液を50℃まで再加熱しながら、リング状
ヒーターを細管にそって移動させることにより、ガラス
製細管内に長さ25mm、直径100μmの単結晶が得
られた。得られた結晶の方位は種結晶と一致した。
(Embodiment 3) Outer diameter 2 mm, inner diameter 100 μ
MAP (melting point 81
(° C). The thin tube was heated to 83 ° C. by a heater and completely melted. Next, heating by the heater was stopped and the melt was cooled to 25 ° C. to be in a supercooled state. The seed crystal (diameter 0.5 mm, length 3 mm) is brought into contact with the supercooled melt at the end of the thin tube, and the position of the ring-shaped heater (outer diameter 10 mm, inner diameter 6 mm, height 2 mm) is adjusted with the seed crystal and the supercooled melt. It was adjusted to the position of the contact part of. By adjusting the output of the ring-shaped heater and moving the supercooled melt to 50 ° C. while moving the ring-shaped heater along the narrow tube, a single crystal with a length of 25 mm and a diameter of 100 μm was produced in the glass thin tube. Was obtained. The orientation of the obtained crystal coincided with that of the seed crystal.

【0033】(実施例4)結晶材料としてMNA(融点
132℃)を用いた。ガラス製のるつぼ(内径15m
m、深さ10mm)に材料粉末をいれヒーターにより加
熱し、完全に溶融した。次にヒーターによる加熱を停止
して融液を40℃まで冷却し、過冷却状態とした。リン
グ状ヒーター(外径10mm、内径6mm、高さ2m
m)の中心から種結晶(直径0.5mm、長さ3mm)
をさし込み過冷却融液に接触させた。リング状ヒーター
の出力を調整し、種結晶近傍の過冷却融液を75℃まで
再加熱した。再加熱しながら種結晶を上部に引き上げる
ことにより、直径4mm、長さ10mmの単結晶を作製
することができた。X線解析の結果、この単結晶の成長
方位は種結晶の方位と一致した。
Example 4 MNA (melting point 132 ° C.) was used as a crystal material. Glass crucible (15m inside diameter)
(m, depth 10 mm), the material powder was put therein and heated by a heater to be completely melted. Next, heating by the heater was stopped and the melt was cooled to 40 ° C. to be in a supercooled state. Ring-shaped heater (outer diameter 10 mm, inner diameter 6 mm, height 2 m
Seed crystal from the center of m) (diameter 0.5 mm, length 3 mm)
Was put into contact with the supercooled melt. The output of the ring-shaped heater was adjusted, and the supercooled melt near the seed crystal was reheated to 75 ° C. A single crystal having a diameter of 4 mm and a length of 10 mm could be produced by pulling the seed crystal upward while reheating. As a result of X-ray analysis, the growth direction of this single crystal coincided with the direction of the seed crystal.

【0034】表1は前述した各材料につき本発明によっ
て作製した場合の結果を示す。
Table 1 shows the results when the above-mentioned materials were manufactured according to the present invention.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る結晶
作製方法においては、過冷却性をもつ結晶材料の融液を
冷却し過冷却状態とした後に、融液の一部もしくは全部
の温度を融点未満の所定の温度まで再加熱することによ
り、過冷却性の高い材料の結晶化を制御することができ
る。
As described above, in the crystal manufacturing method according to the present invention, after the melt of the crystal material having supercooling property is cooled to a supercooled state, the temperature of a part or all of the melt is By reheating to a predetermined temperature below the melting point, it is possible to control the crystallization of a material having a high supercooling property.

【0037】また、過冷却融液の一部を融点未満の所定
の温度まで再加熱し、最初に結晶化させ種結晶としたの
ちに、種結晶から過冷却融液にむかって再加熱範囲を移
動させることにより、結晶近傍の過冷却融液を連続的に
結晶化させることができ、融液の複数の場所から結晶化
が進むのを防ぎ、連続した結晶を得ることができる。
Further, a part of the supercooled melt is reheated to a predetermined temperature lower than the melting point and first crystallized to form a seed crystal, and then the reheat range is changed from the seed crystal to the supercooled melt. By moving, it is possible to continuously crystallize the supercooled melt near the crystal, prevent crystallization from progressing from a plurality of positions in the melt, and obtain a continuous crystal.

【0038】また、細管部とテーパ部と太管部をもつ容
器内で結晶材料を過冷却融液とし、細管部の過冷却融液
の一部を融点未満の所定の温度まで再加熱し、細管部で
最初に結晶化させ単結晶性の高い種結晶としたのちに、
細管部から太管部にむかって、再加熱範囲を移動させる
ことにより、結晶近傍の過冷却融液を連続的に結晶化さ
せることができ、より単結晶性の高い結晶を得ることが
できる。また、従来のブリッヂマン−ストックバーガー
法を用いるよりも種結晶生成に要するまでの時間が短い
ため、材料が融点以上の温度にさらされる時間を短く抑
えることができ、熱分解の少ない高品質の結晶を得るこ
とができる。
Further, the crystal material is made into a supercooled melt in a container having a thin tube portion, a tapered portion, and a thick tube portion, and a part of the supercooled melt of the thin tube portion is reheated to a predetermined temperature below the melting point, After first crystallizing in the narrow tube to make a seed crystal with high single crystallinity,
By moving the reheating range from the thin tube portion to the thick tube portion, the supercooled melt near the crystal can be continuously crystallized, and a crystal with higher single crystallinity can be obtained. Further, since the time required for seed crystal formation is shorter than that when using the conventional Bridgeman-Stockburger method, the time when the material is exposed to a temperature equal to or higher than the melting point can be suppressed to be short, and high-quality with little thermal decomposition. Crystals can be obtained.

【0039】また、種結晶として外部の単結晶を用い、
種結晶を過冷却融液の一部に接触させたのちに、種結晶
から過冷却融液にむかって再加熱範囲を移動させる、も
しくは、単結晶と過冷却融液の境界を再加熱しながら、
種結晶を過冷却融液から遠ざかるように移動させること
により、結晶近傍の過冷却融液を連続的に結晶化させる
ことができ、外部の種結晶と結晶方位がそろい用途に応
じた結晶方位をもった結晶を得ることができる。
An external single crystal is used as a seed crystal,
After contacting a part of the supercooled melt with the seed crystal, move the reheat range from the seed crystal to the supercooled melt, or while reheating the boundary between the single crystal and the supercooled melt. ,
By moving the seed crystal away from the supercooled melt, the supercooled melt in the vicinity of the crystal can be continuously crystallized, and the crystal orientation that matches the crystal orientation of the external seed crystal and the application It is possible to obtain a crystal having a desired quality.

【0040】上記の方法により、熱分解をおさえた結晶
成長が可能となるので、欠陥や転移が無く、電気特性、
光学特性などに優れた単結晶を得ることが出来る。
By the above-mentioned method, crystal growth which suppresses thermal decomposition is possible, so that there are no defects or transitions, and electrical characteristics,
It is possible to obtain a single crystal having excellent optical characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る結晶作製方法の一つの実施の形態
を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of a crystal production method according to the present invention.

【図2】容器内部の点の時間による温度変化を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a temperature change with time of a point inside a container.

【図3】本発明に係る結晶作製方法のもう一つの実施の
形態を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic view showing another embodiment of the crystal production method according to the present invention.

【図4】ヒーターの温度設定の一例を示す模式図であ
る。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of heater temperature setting.

【図5】本発明に係る結晶作製方法の別の実施の形態を
示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment of the crystal production method according to the present invention.

【図6】本発明に係る結晶作製方法のさらに別の実施の
形態を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic view showing still another embodiment of the crystal production method according to the present invention.

【図7】間接加熱レーザペデスタル法による単結晶作製
法を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a single crystal production method by an indirect heating laser pedestal method.

【図8】ブリッヂマン−ストックバーガー法による単結
晶作製法を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a single crystal production method by the Bridgeman-Stockburger method.

【図9】チョクラルスキー法による単結晶作製法を示す
模式図である。
FIG. 9 is a schematic view showing a single crystal production method by the Czochralski method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、301、501、601…結晶材料 701…赤外光 801、901…加熱
炉 102、302、502、602…融液 702…母材 802、902…加熱
用ヒータ 103、303、503、603…過冷却融液 703、803、903…単結晶 104、304、504、604、704、904…種
結晶 804…断熱材 105…結晶 305、505、605…単結晶 705…溶融部 805、905…融液 106、506、606…ヒーター 306…第1ヒーター 706…ガラス管 806…成長結晶 107…ヒーター 307…第2ヒーター 507、607…リング状ヒーター 707…輻射熱 308…第3ヒーター 708…結晶母材粉末 109、309、509、609、709…容器 110…容器内の点 710…加熱炉 111…容器内の点 711…融液 712…結晶
101, 301, 501, 601 ... Crystal material 701 ... Infrared light 801, 901 ... Heating furnace 102, 302, 502, 602 ... Melt 702 ... Base material 802, 902 ... Heating heater 103, 303, 503, 603 ... Supercooled melt 703, 803, 903 ... Single crystal 104, 304, 504, 604, 704, 904 ... Seed crystal 804 ... Insulating material 105 ... Crystal 305, 505, 605 ... Single crystal 705 ... Melting part 805, 905 ... Melt Liquid 106, 506, 606 ... Heater 306 ... First heater 706 ... Glass tube 806 ... Growing crystal 107 ... Heater 307 ... Second heater 507, 607 ... Ring heater 707 ... Radiant heat 308 ... Third heater 708 ... Crystal base material powder 109, 309, 509, 609, 709 ... Container 110 ... Point inside container 710 ... Heating furnace 111 ... Volume Point of the inner 711 ... melt 712 ... crystal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−319297(JP,A) 特開 昭61−197495(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 11/02 C30B 13/00 C30B 29/54 G02F 1/361 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-63-319297 (JP, A) JP-A-61-197495 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C30B 11/02 C30B 13/00 C30B 29/54 G02F 1/361

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】有機材料を融点以上に加熱し溶融液とする
第1の工程と、前記溶融液の少なくても一部を融点以下
の第1の温度に冷却し、過冷却溶融液とする第2の工程
と、前記融点と前記第1の温度の間の第2の温度に前記
過冷却溶融液の少なくても1部を再加熱して、前記過冷
却溶融液を結晶化する第3の工程とを備えた結晶作製方
法。
1. A first step of heating an organic material to a melting point or above to obtain a melt, and cooling at least a part of the melt to a first temperature below the melting point to obtain a supercooled melt. A second step and a third step of reheating at least a portion of the supercooled melt to a second temperature between the melting point and the first temperature to crystallize the supercooled melt. A method for producing a crystal, including the steps of.
【請求項2】前記第3の工程において、前記過冷却溶融
液の一端を再加熱し種結晶を育成した後、結晶化のため
に再加熱する領域を他の一端に向かって移動させること
を特徴とする請求項1に記載の結晶作製方法。
2. In the third step, one end of the supercooled melt is reheated to grow a seed crystal, and then a reheat region for crystallization is moved toward the other end. The method for producing a crystal according to claim 1, which is characterized in that.
【請求項3】内径が細い第1の領域と、内径の太い第2
の領域と、前記第1の領域と前記第2の領域の間に位置
し内径がテーパー状に変化する領域とを有する容器に、
前記有機材料を装填し、前記第1の領域に前記種結晶を
育成することを特徴とする請求項2に記載の結晶作製方
法。
3. A first region having a small inner diameter and a second region having a large inner diameter.
And a region having an inner diameter that is located between the first region and the second region and changes in a tapered shape,
The crystal manufacturing method according to claim 2, wherein the organic material is loaded and the seed crystal is grown in the first region.
【請求項4】前記第3の工程において、前記過冷却溶融
液の一端に単結晶を接触させた後、前記単結晶を接触さ
せた領域を前記第2の温度に再加熱し、再加熱する領域
を他の一端に向かって移動することを特徴とする請求項
1に記載の結晶作製方法。
4. In the third step, after the single crystal is brought into contact with one end of the supercooled melt, the region where the single crystal is brought into contact is reheated to the second temperature and reheated. The crystal manufacturing method according to claim 1, wherein the region is moved toward the other end.
【請求項5】前記第3の工程において、前記過冷却溶融
液の一端に単結晶を接触させた後、前記単結晶に粘着し
た前記過冷却溶液の一部を、前記単結晶と共に引き上
げ、前記第2の温度に加熱された再加熱領域を通過させ
結晶化させることを特徴とする請求項1に記載の結晶作
製方法。
5. In the third step, a single crystal is brought into contact with one end of the supercooled melt, and then a part of the supercooled solution adhered to the single crystal is pulled up together with the single crystal. The crystal production method according to claim 1, wherein the crystal is made to pass through a reheating region heated to a second temperature for crystallization.
JP05716396A 1996-03-14 1996-03-14 Crystal preparation method Expired - Fee Related JP3369394B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05716396A JP3369394B2 (en) 1996-03-14 1996-03-14 Crystal preparation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05716396A JP3369394B2 (en) 1996-03-14 1996-03-14 Crystal preparation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09249480A JPH09249480A (en) 1997-09-22
JP3369394B2 true JP3369394B2 (en) 2003-01-20

Family

ID=13047905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP05716396A Expired - Fee Related JP3369394B2 (en) 1996-03-14 1996-03-14 Crystal preparation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3369394B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111004210A (en) * 2019-10-23 2020-04-14 中山大学 Compound single crystal and preparation method thereof
CN110747511A (en) * 2019-10-23 2020-02-04 中山大学 Compound single crystal and method for producing same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09249480A (en) 1997-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH01119598A (en) Method and apparatus for producing monocrystal
JPH0640799A (en) Method and equipment for manufacturing manganese-zinc ferrite single crystal
JP3369394B2 (en) Crystal preparation method
JP2509477B2 (en) Crystal growth method and crystal growth apparatus
EP0476389A2 (en) Method of growing single crystal of compound semiconductors
JP2828118B2 (en) Single crystal manufacturing method and single crystal pulling apparatus
JP2002060296A (en) Crucible for single crystal production, single crystal production apparatus and single crystal production method using the same
US5785753A (en) Single crystal manufacturing method
JP2535773B2 (en) Method and apparatus for producing oxide single crystal
JPH09309791A (en) Method for producing semiconducting single crystal
JP3253005B2 (en) Method for producing solid solution single crystal
CN118497881B (en) A device and method for laser-assisted growth of large-size X-axis lithium niobate crystals
JP3367616B2 (en) Single crystal manufacturing method and single crystal manufacturing apparatus
JPH09227280A (en) Single crystal growth method
JPH07109195A (en) Crystal growth apparatus and crystal growth method
JP2814796B2 (en) Method and apparatus for producing single crystal
JP4146829B2 (en) Crystal manufacturing equipment
JP4576571B2 (en) Method for producing solid solution
JPH0948697A (en) Production of lithium triborate single crystal
JPS5938189B2 (en) Single crystal manufacturing method
JPH0377159B2 (en)
JP2005187230A (en) Method and apparatus for producing oxide single crystal
JPH05319973A (en) Single crystal production unit
JPH04300281A (en) Production of oxide single crystal
JPH11106292A (en) Production of semiconductor single crystal

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071115

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081115

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091115

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101115

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101115

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111115

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees