単結晶からモノづくりを創造するAKTサイエンスブログ

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結晶を作る技術3 結晶製造の新技術 AKT-AP法

2015年07月01日 | 結晶技術
こんにちは、単結晶からものづくりを創造するAKTサイエンス阿久津です。

前々回「結晶を作る技術1 CZ法」と前回「結晶を作る技術2 FZ法」とでで結晶を作る従来技術について解説してきました。

結晶というのは、高性能デバイスを構成する重要な材料であると同時に、素材の基礎試料として研究開発に欠かせない形態でありながら、結晶技術そのものに課題がありました。

その課題を解決するのが、AKT技術研究所の独自の新技術、AKT-アドバンスドペデスタル(AP)法です。

その構成は、丁度チョクラルスキー(CZ)法とフローティングゾーン(FZ)法の折衷、良いところ取りをしたような形になっています。
まず上下の配置として、下に原材料を焼き固めて作ったペレット、上に種結晶を置きます。上下一直線上で、FZ法を上下逆にしたような形です。

原材料ペレットの上端を赤外線加熱して溶かします。
金属の坩堝を使っていないので、坩堝を保護する必要がないので急速加熱が可能です。融点2000℃程度の材料ならば、1時間もかけてやれば溶かせます。
融液はドーム状の形になりますが、重力に逆らわず原材料ペレットの上に乗っているので、とても安定しています。

ここに種結晶を接触させます。
赤外線の照射範囲をエッジを効かせて絞り込みます。こうして融液の形状を制御すれば、融液が表面超力で維持しきれなくなって垂れ下がってしまうこともありません。 そして、FZ法で問題になった、原料に発生する不安定な溶融も防げます。

種結晶と融液とを十分になじませたら、種結晶を引き上げます。
すると、種結晶に引き続いて結晶が成長して析出してきます。
CZ法に近い工程ですね。

結晶を長く作っていっても、長さ方向の組成は均質なままです。FZ法の概念と同じですね。偏析する結晶であっても、一定の組成の原材料が供給され続けるわけですから、CZ法のように組成がかわり続けてしまうことにはなりません。

さて、まとめてみるとどうでしょう。
CZ法やFZ法で課題とされていたことがまとめて解決できていることがお分かりかと思います。

材料科学の未来を創り出す、そんな技術がAKT-AP法です。
皆様にお見せするためのデモ機がまもなく完成します。
材料科学の新時代の幕開けをどうぞ楽しみにお待ち下さい!


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