Control of interface shape during the growth of transparent crystals by infrared convergent heating floating zone method and of the defects of the grown crystals

红外聚光加热浮区法生长透明晶体过程中界面形状及生长晶体缺陷的控制

基本信息

批准号：
22K04696
负责人：
綿打敏司
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

光学式加熱浮遊帯溶融法による透明酸化物結晶の高品質化に関わる研究を行ってきた．透明酸化物結晶育成時に見られる凹型の育成結晶と溶融帯との界面形状が育成結晶の結晶欠陥の要因となっていると推定し，その形状制御を集中加熱に用いる回転楕円面鏡の下方傾斜に行うことを目的に集中加熱炉の改造を実施した．2種類の透明酸化物Ca12Al14O33(以下C12A7)とLu3Al5O12(以下LuAG)を検討対象として界面形状と回転楕円面鏡の下方傾斜角との相関を調べた．その結果，C12A7では，凹型の界面形状を凸型に制御することで結晶育成の安定化に成功した．ただ，通常の原料棒配置で下方傾斜を行うと返って溶融帯中に大きな気泡が形成されやすくなり，溶融帯の保持が困難になった．原料棒の配置を工夫することで溶融帯中に生じる気泡を低減し，溶融帯を安定化させることができた．そのような原料棒の配置により，下方傾斜効果を再現性良く調べることが可能になり，通常の集中加熱条件では凹型となる溶融帯と育成結晶との界面形状が下方傾斜角度の変化に伴って系統的に凹型から凸型に変化することを明らかにした．一方，LuAGでは，凹型界面形状の系統的な変化が得られず，より注意深く検討する必要があることが解った．光の集中による加熱では，育成結晶の透明性や表面の平滑性により，集光する光の加熱される結晶や原料棒，溶融帯の表面における反射や透過状況が変化することに起因していると思われる．

我们已经进行了研究，以使用光学加热的浮动区熔化方法来改善透明氧化物晶体的质量。据估计，当生长透明的氧化物晶体生长时，看到的凹形生长晶体与熔化区之间的界面形状是成年晶体的晶体缺陷的一个因素，并修饰了中央加热炉，以控制较低倾斜度的晶体形状，以用于中央热水的球体镜面。研究了两种类型的透明氧化物CA12AL14O33（以下称为C12A7）和Lu3al5O12（以下称为LUAG），研究了界面镜子的界面形状与较低的球形镜面倾斜角之间的相关性。结果，C12A7通过控制凹面界面形状到凸形而成功稳定了晶体生长。但是，当正常的原材料杆排列向下倾斜时，很可能在熔融区域形成大气泡，从而难以维持熔融区。通过设计原材料杆的排列，减少了在熔融区域中发生的气泡，并稳定了熔融区。原材料棒的排列可以可重现对向下倾斜效果的检查，并且发现凹入型熔融带与生长的晶体之间的界面形状从凹形类型变为凸形类型，作为在正常中心加热条件下倾斜的向下倾斜的角度。另一方面，发现使用Luag无法实现凹界面形状的系统变化，并且有必要更仔细地检查它。由于光浓度引起的加热可能是由于晶体表面的反射和传播情况的变化，这些晶体表面被浓缩的光，原材料杆和融化区域加热，这是由于成长晶体表面的透明度和平滑性而引起的。