完全無容器処理による球状高品質バルク酸化物単結晶の超高速育成に関する研究

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16656207
• Research Institution: Japan Aerospace Exploration Agency
• Principal Investigator: 荒井 康智 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 主任研究員 (90371145)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 余野 建定 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 主任研究員 (40358750) ; 石川 毅彦 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 助教授 (00371138) ; 依田 眞一 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (00344276)
• Keywords: ガス浮遊法 / サファイア単結晶 / 球状単結晶 / 無容器法

Research Abstract

1.昨年から実施していたアルミナ(Al_2O_3)研磨は,コロイダルシリカ程度の研磨では十分ではなく,沸騰硝酸等のケミカルな研磨手法が必要である.JAXAではこれを安全に実施する検討をしたが,実験は準備中のままである.
2.アルミナに不純物として酸化クロムCr2O3を添加した結晶の合成に成功した.出来た結晶は薄い赤色をしており,現在添加量の同定方法を検討中である.この結晶を合成する際に,かなり酸化クロムが蒸発し,結晶直上にあるチャンバー窓に粉末が付着した.この粉末はレーザーを吸収するため,放置すると窓を破損する危険がある.これを解決するため,加圧式ガス浮遊を立ち上げた.
加圧式ガス浮遊炉は,ガス流量調整器の設置位置をチャンバーへのガス導入側でなく,ガス排出側に設置した.これにより,チャンバー内圧力はガスボンベのレギュレーター2次圧にて容易に制御する事が出来,ガス流量は排気側の調整器で制御する事が出来た.また,試料の浮遊状態も常圧式と変わらず安定していた.しかし,排気側には試料から蒸発した粉末などが流入し,流量調整器の制御が利かなくなる不具合が発生した.これは配管中にフィルタを詰めるなどで対応をしている.
また,不純物の蒸発がないアルミナとイットリア(Y203)の混合物であるガーネット結晶Y3Al5012についても単結晶合成を試み,結晶の合成が出来た.本結晶は透明ではあるが,単一グレインの単結晶ではなく複数のグレインが目視でも確認できる程度のクオリティである.
今後本研究で得られた成果を学会にて報告する予定である.