藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋和藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋和藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 藍(lán)寶石單晶是透射率和機(jī)械性能優(yōu)異的材料，例如被廣泛用作光學(xué)材料，被更多 地用作GaN生長用的外延基板。
[0003]以往，使用銥、鎢、鉬等的坩鍋，利用提拉法（也稱為Czochralski法、CZ法等）、 EFG(Edge-defined. Film-fed Growth)法（導(dǎo)模法）、Kyropoulos 法（泡生法）由晶種進(jìn) 行生長，從而獲得該藍(lán)寶石單晶。
[0004] 其中，鉬與銥、鎢相比成本較低，因而被廣泛用作坩鍋的材料。
[0005] 另一方面，由于藍(lán)寶石的熔點(diǎn)超過2000°C，因而在將鉬用于坩鍋的情況下，需要提 高坩鍋的耐熱性。
[0006] 作為提高使用鉬的坩鍋的耐熱性的技術(shù)，已知用熔點(diǎn)高于鉬的鎢等的膜覆蓋鉬的 外周的技術(shù)（專利文獻(xiàn)1)。
[0007] 另外，還已知在鉬中摻雜鑭元素或鑭氧化物的技術(shù)（專利文獻(xiàn)2)。
[0008] 此外，還已知在用鎢被覆鉬后進(jìn)行加熱處理，從而形成鎢與鉬的固溶層的技術(shù) (專利文獻(xiàn)3)。
[0009] 另外，還已知下述技術(shù)：以能夠自由剝離的方式在鉬坩鍋上形成不與熔融物反應(yīng) 且具有1800°C以上的熔點(diǎn)的金屬箔（專利文獻(xiàn)4)。
[0010] 另一方面，近年來，為了提高藍(lán)寶石的成品率，藍(lán)寶石單晶正在大型化，出現(xiàn)了在 上述提拉法之類的現(xiàn)有藍(lán)寶石單晶的制造方法中難以生長的尺寸。
[0011] 于是，作為能夠應(yīng)對這樣的藍(lán)寶石單晶的大型化的生長方法，使用了 HEM(熱交換 法）法（非專利文獻(xiàn)1)。
[0012] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)
[0014] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平06-25855號公報(bào)
[0015] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平07-62538號公報(bào)
[0016] 專利文獻(xiàn)3 :日本實(shí)開平07-102376號公報(bào)
[0017] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2010-132544號公報(bào)
[0018] 非專利文獻(xiàn)
[0019] 非專利文獻(xiàn) 1 〖Frederick Schmid, Chandra P. Khattak, and D. Mark Felt, "Producing Large Sapphire for Optical Applications"，American Ceramic Society Bulletin, Februaryl994Volume 73, No. 2, p39-44.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 發(fā)明要解決的課題
[0021] 但是，專利文獻(xiàn)1~4中記載的技術(shù)均不是為了得到藍(lán)寶石單晶而進(jìn)行了優(yōu)化的 技術(shù)，因此，尤其是在非專利文獻(xiàn)1中記載的利用了 HEM法的藍(lán)寶石單晶的生長中，存在坩 堝使用完一次后必須扔掉的問題。
[0022] 另外，如上所述，近年來，為了提高藍(lán)寶石的成品率，所制作的藍(lán)寶石正在大型化， 藍(lán)寶石生長用的鉬坩鍋隨之也在大型化。在藍(lán)寶石生長條件下，必然需要可使氧化鋁熔融 的2050°C以上的溫度，進(jìn)而需要可在該溫度下耐受重量、壓力的坩鍋。
[0023] 例如，裝有深度為300_的藍(lán)寶石用的氧化鋁熔融液的坩鍋的底面受到來自密度 為4g/cm 3的氧化鋁的120g/cm2(即11.7MPa)的壓力。因此，對于在以往的技術(shù)水平、即受 到來自深度為100mm左右的熔融液的40g/cm 2的壓力下未曾產(chǎn)生的問題，需要考慮氧化鋁 的密合力及壓力來進(jìn)行坩鍋的設(shè)計(jì)。
[0024] 但是，如上所述，專利文獻(xiàn)1~4中記載的技術(shù)并不是為了得到大型的藍(lán)寶石單晶 而進(jìn)行優(yōu)化的技術(shù)，因而存在并未針對坩鍋的大型化而進(jìn)行過優(yōu)化的問題。
[0025] 本發(fā)明是鑒于上述課題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種按為得到藍(lán)寶石單晶而進(jìn) 行了優(yōu)化且可重復(fù)利用的藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋。
[0026] 用于解決課題的方案
[0027] 為了解決上述課題，本發(fā)明人再次對于坩鍋所需條件、尤其是與藍(lán)寶石接觸的坩 鍋內(nèi)周面的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研宄，以得到按為得到藍(lán)寶石單晶而進(jìn)行了優(yōu)化且可重復(fù)利 用的藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋。
[0028] 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過對坩鍋內(nèi)周面的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其是在坩鍋內(nèi)周面設(shè)置具 有特定結(jié)構(gòu)的涂布層，能夠按為得到藍(lán)寶石單晶來進(jìn)行優(yōu)化，從而完成了本發(fā)明。
[0029] S卩，本發(fā)明的第1方式為一種藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋，其具有：以鉬為主要成分的 坩鍋形狀的母材；和涂布于上述母材的內(nèi)周并由鎢和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的涂布層，上述 涂布層的表面粗糙度Ra為5 ym以上且20 ym以下。
[0030] 本發(fā)明的第2方式為一種藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋的制造方法，其中，（a)對以鉬為 主要成分的謝鍋形狀的母材的內(nèi)周進(jìn)行噴丸（shot blasting)，（b)利用熱噴涂（thermal spraying)在上述母材的內(nèi)周形成由鶴和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的涂布層，由此制造第1方 式所述的坩鍋。
[0031] 發(fā)明的效果
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種按為得到藍(lán)寶石單晶而進(jìn)行了優(yōu)化且可重復(fù)利用的藍(lán) 寶石單晶生長用坩鍋。
【附圖說明】
[0033] 圖1是示出藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋1的截面圖。
[0034] 圖2是示出藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋1的變形例的截面圖。
[0035] 圖3是示出藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋1的變形例的截面圖。
[0036] 圖4是示出藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋1的制造步驟的流程圖。
[0037] 圖5是用于說明基于熱噴涂的涂布層5的形成方法的側(cè)面圖，其中，藍(lán)寶石單晶生 長用坩鍋1用截面圖表示。
[0038] 圖6是示出使用后（氧化鋁熔融后）的涂布層5的截面組織的示例的圖。
[0039] 圖7是示出使用后（氧化鋁熔融后）的涂布層5的截面組織和組成比的示例的圖。
[0040] 圖8為Mo中包含鑭氧化物的母材的截面圖的一個(gè)示例，其是示出La的分布的圖。
[0041] 圖9為Mo中包含鑭氧化物的母材的截面圖的一個(gè)示例，其是示出Mo的組織的圖。
[0042] 圖10為Mo中包含鑭氧化物的母材的截面圖的一個(gè)示例，其是示出Mo基底的分析 結(jié)果的圖。
[0043] 圖11是示出噴丸后殘留于母材內(nèi)周的顆粒的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面，參照附圖來詳細(xì)說明適合于本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0045] 首先，參照圖1和圖2對本發(fā)明的實(shí)施方式的藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋1的形狀進(jìn) 行說明。
[0046] 此處，作為藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋1，可以例示出基于HEM法的單晶生長用坩鍋。
[0047] 如圖1所示，藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋1具有坩鍋形狀的母材3和于母材3的內(nèi)周 涂布的鶴的涂布層5。
[0048] 下面，對構(gòu)成藍(lán)寶石單晶生長用坩鍋1的部件的組成、形狀以及藍(lán)寶石單晶生長 用坩鍋1的制造方法進(jìn)行說明。
[0049] 〈母材 3>
[0050] 母材3具有坩鍋形狀，為耐熱性優(yōu)異的材料，本實(shí)施方式中由鉬和不可避免的雜 質(zhì)構(gòu)成，但也可以使用添加有熔點(diǎn)高于鉬的鎢的高溫強(qiáng)度更高的鎢鉬合金。此外，母材3也 可以為使用摻雜了鑭或其氧化物的鉬且晶粒具有互鎖（interlocking)結(jié)構(gòu)的母材。通過 形成這樣的結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步