2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on true congruent-melting LiNbO3 crystal growing with unity partition coefficients for any constituent species
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16H03855
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
宇田 聡 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90361170)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ニオブ酸リチウム / コングルエント / 化学量論 / 結晶化起電力 / イオン種 / 酸素 / 固液界面 / 熱力学的自由度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
cs-LN融液から非定常状態を含む条件でLN単結晶を育成した。界面電場が０でない状態の成長がc-LN成長であり、界面電場が０である成長がcs-LN成長である。両者ともコングルエント成長であるが、後者では同時に化学量論状態になっている。本研究では非定常状態でもcs-LN成長では組成変動が見られない非常に均質な結晶が得られることを示した。
μ-PD法によりcs-LN融液からc軸方位に直径1mm、結晶長10mmのLN単結晶を育成した。成長が定常状態に到達したところで成長速度を5mm/h→20mm/hあるいは5mm/h→40mm/hに急変させMgOの結晶内分布の変化をEPMA分析により求めた。
本研究の留意点は、cs-LN成長には適切な電流を印加し内在電場を相殺し界面電場を０にしなければならないことである。成長速度が異なると成長に必要な過冷却が変化し、界面電場を０にする適正電流値が異なると考えられる。我々は界面近傍融液の温度に対する界面ポテンシャルの変化が０であることを実験及び解析から証明した。すなわち過冷却度の大きさは界面ポテンシャル分布に影響を及ぼさないので成長速度を急変させても適正印加電流値を変えることなく本実験は成立する。
結果を示す。c-LNではMgOの値が速度の急変に伴い減少し、成長が定常状態に復帰するとコングルエント状態に戻った。一方、cs-LNでは速度を急変させてもMgOの値に変化はない。cs-LNでは融液構成種の偏析係数がすべて１となるので非定常成長でも組成変動が起きないのである。通常、精緻な炉構造による引き上げ法でもc-LN結晶育成中に融液対流等で界面下の熱分布が変わり界面が不安定となり結晶組成が変動する。cs-LN成長ではこうした非定常状態の環境にあっても組成変動が起きないので実機による結晶育成でも非常に均質な結晶が得られる。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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