単結晶の育成

単結晶の育成法

溶液法

溶融法

気相法

固相法

1904年、ベルヌーイがルビーの合成に成功した。

第二次大戦後、単結晶育成技術が著しい進歩を遂げた。

今日、単結晶は半導体や電子工業をはじめとする他分野の工業材料として広く利用されている。

溶液法

水溶液法水溶液を加熱濃縮後、冷却して単結晶を育

成する。

水熱合成法オートクレーブ中で加圧下で単結晶を育成

する。別図

フラックス法（V法）

低融点融剤（フラックス）の溶融塩中に原料を加え、単結晶を育成する。

水熱合成法

溶液法（１）

常圧下では溶解度の小さい物質について、オートクレーブ中で加圧下で単結晶を育成する。

溶融法

ベルヌーイ法 （Ｖ法） 火炎溶融法（別図）

チョクラルスキー法

（CZ法） 引き上げ法（別図）

ブリッジマン法 （B法） 温度勾配法（別図）

浮遊帯溶融法 （FZ法） 別図

スカイメルト法（SM法）

原料酸化物を水冷した金属パイプ中に入れ、高周波誘導加熱により溶融して冷却後、単結晶を取り出す。周辺は多結晶体、中央は単結晶塊（スカル）として得られる。

ベルヌーイ法（V法）

酸化物粉末を酸素・水素炎中に落下・溶融し、種結晶を取り付けた結晶受棒に落として溶融液を冷却固化させて単結晶を育成する。

溶融法（１）

溶融法（2）

チョクラルスキー法（CZ法）

軸の先につけた種結晶の先端を原料溶融液中に接触させ、軸と容器を反対方向に回転させながら、ゆっくりと引き上げると、溶融液が冷却・固化して単結晶が成長する。

溶融法（2）チェクラルスキー法（CZ法）

溶融法（3）

容器中に原料粉末を入れ、加熱溶融後、容器を徐々に降下させ、容器先端から単結晶を固化・成長させる。

ブリッジマン法（B法）

溶融法（4）

下部に種結晶をつけた棒状の多結晶体を垂直に設置し、軸を中心に回転させながら下降させる間に高周波誘導などで部分的に集中加熱し、溶融部を移動させながら種結晶に沿って単結晶化させる。

浮遊帯溶融法（FZ法）

昇華再結晶法

蒸気圧の大きい物質を昇華・再結晶させ単結晶を得る。様々な形の結晶をつくることができるが、大きな結晶はできない。

化学輸送法 CVT法（別図）

化学気相成長法（CVD法）

気相化合物を原料とし、その自身またはほかの気相化合物との反応によって蒸気圧の低い化合物として単結晶を析出させる。基盤上に薄膜状の単結晶を析出させる目的で用いられることが多い。（薄膜製法で説明）

気相法

気相法

高温部で多結晶体原料を気体化合物に分解して低温部に輸送し、そこでもとの化合物に再結晶させて結晶を析出させる。

化学輸送法（CVT法）

超高圧合成法

超高圧高温装置を用いてグラファイトからダイアモンドの単結晶をつくる方法が代表的である。