高融点酸化物バルク単結晶作成時の内部輻射伝熱機構の研究

高熔点氧化物块状单晶制备过程中的内辐射传热机理研究

基本信息

批准号：
05750664
负责人：
岡野泰則
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750664/
关键词：
結晶成長伝熱内部輻射酸化物

项目摘要

高融点酸化物バルク単結晶を作成する際の、結晶成長特性に及ぼす結晶及び融液を通しての輻射伝熱(内部輻射)の影響を明らかにするために、タンタル酸リチウム単結晶(融点:1650℃)を引き上げ法により、異なる雰囲気中で作成した。純窒素中で作成した結晶は、結晶内酸素欠陥のため茶色に着色し、結晶作成中に結晶の曲がりや結晶の融液からの離脱が起こり、長尺結晶の作成は困難であった。しかし、雰囲気内に微量(0.5vol%)の酸素を混入させると、結晶内の酸素欠損はほとんど無く、黄色みがかった透明な結晶となり、純窒素雰囲気の場合と同一の結晶成長条件で長尺結晶を容易に作成することができた。また融液内対流の様子も雰囲気で異なり、純窒素雰囲気中では融液内対流の存在が確認されたのに対し、雰囲気に酸素を含む場合には融液は極めて穏やかであり、対流は抑制されていた。炉内の温度勾配を測定したところ、両雰囲気における温度勾配に差異は認められなかった。次に結晶作成中にるつぼ、融液、結晶から放出される光の輝度を測定したところ、るいぼから放出される光の強度は両雰囲気において同一であったのに対し、結晶から放出される光の強度は酸素を含む雰囲気中の方が純窒素中における光強度より大きかった。即ち、雰囲気に酸素を含む場合には、結晶が透明であるため、内部輻射による伝熱が大きく、そのため結晶/融液界面付近で大きな温度勾配を保てるのに対し、純窒素雰囲気中の結晶は着色により光吸収が生じ、界面から結晶上部への伝熱が阻害され、そのため結晶成長中に界面付近の温度が上昇し、正常な結晶成長が進行しえないためであると結論できた。融液内対流に及ぼす内部輻射(あるいは雰囲気)の影響に関しては現在不明な点が多く、今後も引き続き研究を行う予定である。

为了阐明在制备高熔点氧化物的大量单晶时，通过晶体融化的辐射传热（内部辐射）对晶体生长特性的影响，诱导lithium tantalate单晶（熔点：1650°C）是通过增加方法在不同大气中制备的。在纯氮中制备的晶体由于晶体中的氧缺陷而呈棕色，在晶体产生期间，晶体弯曲，晶体与熔体分离，从而难以产生长晶体。但是，当将少量（0.5 vol％）的氧气混合到大气中时，晶体几乎没有缺氧，从而在与纯氮气大气中的晶体生长条件下很容易产生淡黄色，透明的晶体和长晶体。熔体中的对流因大气而有所不同，尽管在纯氮气中证实了熔体中对流的存在，而当氧气中含有氧气中，但熔体却极度轻微，对流被抑制。当测量炉内的温度梯度时，在两种大气中的温度梯度中都没有发现差异。接下来，当在晶体生产过程中测量从坩埚，熔体和晶体中发出的光的亮度时，两种大气中从坩埚中发出的光的强度都是相同的，而在大气中含有氧气的光强度比纯氮气更大。 That is, when oxygen is contained in the atmosphere, the crystal is transparent, and heat transfer due to internal radiation is large, which means that a large temperature gradient can be maintained near the crystal/melt interface, whereas crystals in the pure nitrogen atmosphere absorb light due to coloring, inhibiting heat transfer from the interface to the top of the crystal, which can result in the temperature around the interface during crystal growth, and therefore normal crystal growth cannot 继续。目前，关于内部辐射（或大气）对对流中熔体的影响有许多未知数，我们计划将来继续研究。