ヒーター挿入型浮遊帯域溶融法による大口径ルチル短結晶の育成

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455401
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 小平 紘平 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60002002)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 樋口 幹雄 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40198990) ; 高橋 順一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40110259)
• Keywords: ルチル / 単結晶 / 偏光子材料 / FZ法 / ヒーター挿入型FZ法

Research Abstract

偏光子用材料として優れているルチル単結晶は集光式浮遊帯溶融法(FZ法)を採用することにより得られるが、大口径化を試みると重力が表面張力に打ち勝ち、溶融帯が垂れてしまうという欠点があり、育成できる結晶径は20mm程度が限界であった。
本研究ではヒーター挿入型浮遊帯溶融法(ヒーター挿入型FZ法)を採用し、大口径ルチル単結晶の育成を試みた。るつぼ材料としてルチルの融点(約1850°C)で使用可能なイリジウムを用いた。るつぼ底の孔径は融液がるつぼ下方に連続的に流出させるための重要な因子であり、孔径を2.0mmとすることにより溶融帯を安定に保持でき、結晶育成を行うことができた。イリジウムるつぼの保温および温度勾配を緩くするためには、多孔質ジルコニア製の断熱材をるつぼ周囲に設置が非常に効果的であった。とくに、るつぼ下方の熱遮蔽板の設置は必須であった。溶融帯はるつぼ底面と育成結晶により保持されているので、粒状原料を用いることにより長時間の育成と原料供給量の厳密な制御が可能となった。
本研究では、ヒーター挿入型浮遊帯溶融法により結晶径が約25mmのルチル単結晶の育成に成功した。本研究で用いたイリジウムるつぼは直径が30mmであったが、より大型のるつぼを使用することによりルチル単結晶のさらなる大口径化が期待できるものと思われる。