坩埚、晶体及光学元件

技术领域

本发明涉及一种用于例如微下拉法(以下也称为μ-PD法)等的坩埚、使用该坩埚培育的晶体、以及使用了该晶体的光学元件。

背景技术

μ-PD法是在使通过形成于坩埚底部的喷嘴孔的原料熔液与晶种接触后，通过使晶种向下方移动来进行结晶生长的方法的一种。因为坩埚内均匀的原料熔液从喷嘴孔连续且强制地排出并结晶化，所以具有结晶生长方向的组成变动少的特征。

另外，设置喷嘴孔，由通过喷嘴孔向坩埚外侧流出的原料熔液润湿扩散的喷嘴面的形状能够限定结晶生长面的形状，因此，结晶生长时的形状精度高的结晶能够培育。

就单晶材料而言，作为附加目标的材料特性的方法，添加单晶构成元素以外的异种元素(掺杂物)的事例较多。特别是因为激光器用光学结晶、非线性光学结晶、闪烁器用发光结晶、荧光体结晶等光学结晶由于掺杂物而光学特性大幅变化，所以结晶内的掺杂物浓度分布较大地作用于结晶整体的光学特性。

在专利文献1所记载的坩埚中，在喷嘴的端面设置多个喷嘴孔，实现结晶内的添加元素的均匀化。然而，在现有的坩埚的结构中，特别是在将偏析系数小于1的元素作为添加元素的情况下，由本发明者判明了培育的结晶内的添加元素的偏差大。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-239352号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明是鉴于这样的实际情况而提出的，其目的在于提供一种能够获得晶体内的添加元素的偏差小的晶体的坩埚、使用该坩埚而获得的晶体、以及使用了该晶体的光学元件。

用于解决技术问题的方案

为了解决上述技术问题而深入探讨，其结果本发明者发现，通过将喷嘴孔的内周面的表面粗糙度设为规定值以下，特别地，即使是偏析系数小于1的添加元素也均匀地分散在晶体的内部，从而完成了本发明。

即，本发明所涉及的坩埚其特征在于，所述坩埚具有蓄积成为结晶的原料的熔液的熔液贮存部和控制结晶的形状的喷嘴部，

所述喷嘴部具有将所述熔液从所述熔液贮存部引导至所述喷嘴部的端面的喷嘴孔，

所述喷嘴孔的内周面的表面粗糙度为10μm以下。

根据本发明的坩埚，通过将喷嘴孔的内周面的表面粗糙度设为规定值以下，特别地，即使是偏析系数小于1的添加元素也能够均匀地分散在晶体的内部。作为其理由，不一定明确，但例如如下认为。

为了使添加元素均匀地分散在晶体的内部，提出了在坩埚的喷嘴端设置多个喷嘴孔，使熔液从各喷嘴孔排出到结晶生长面。然而，在现有的坩埚中，因为没有注意到喷嘴孔的内周面的表面粗糙度，所以由于在喷嘴孔间的熔液的流出量产生差异等原因，难以使添加元素均匀地分散在晶体的内部。

在本发明的坩埚中，认为通过将喷嘴孔的内周面的表面粗糙度设为规定值以下，来自各喷嘴孔的熔液的流出变得稳定，并且来自各喷嘴孔的熔液的流出量变得大致均等，容易使添加元素均匀地分散在晶体的内部。进一步，即使在坩埚的喷嘴端形成单一的喷嘴孔的情况下，与未管理到喷嘴孔的内周面的表面粗糙度的现有的坩埚相比，来自喷嘴孔的熔液的流出稳定化，也容易使添加元素均匀地分散在晶体的内部。

优选的是，所述喷嘴部是多个分割部件的组装体，所述喷嘴孔是将形成于各个所述分割部件的配合面的槽组合而形成的。

坩埚要求可承受熔液的温度的耐热性或能够进行感应加热等，多由例如难以加工的金属等构成。因此，形成于坩埚的喷嘴孔的加工困难，不易将喷嘴孔的内周面的表面粗糙度设为10μm以下。

在本发明的优选的实施方式中，通过将构成喷嘴孔的槽形成于各个分割部件的配合面并将分割部件组合来形成喷嘴孔。与孔的加工不同，就槽的加工而言，因为加工面露出于外部，所以容易获得表面粗糙度的精度，容易使表面粗糙度为10μm以下、5μm以下或者1μm以下。因此，通过将分割部件组合，槽彼此组合而形成喷嘴孔，也容易使该喷嘴孔的内周面的表面粗糙度为规定值以下。

也能够通过在分割部件的配合面形成多个槽并将分割部件组合来形成多个喷嘴孔。各槽的加工容易获得表面粗糙度的精度，也容易使多个槽的表面粗糙度的精度大致均匀。因此，来自各喷嘴孔的熔液的流出量变得大致均等，更容易使添加元素均匀地分散在晶体的内部。

优选的是，所述槽在所述配合面的中途或端角部从所述熔液贮存部延伸到所述喷嘴部的端面，所述槽形成所述喷嘴孔的内周面的一部分。通过这样构成，容易使喷嘴孔的内周面的表面粗糙度为规定值以下。

优选的是，所述分割部件具有构成所述喷嘴部的外侧面的第一部件和与所述第一部件组合的第二部件。通过在构成喷嘴部的外侧面的第一部件上组合第二部件，能够容易地形成具有喷嘴孔的喷嘴部，所述喷嘴孔具有表面粗糙度为规定值以下的平滑的内周面。此外，第二部件本身也可以是分割部件的组合。

优选的是，所述第一部件与所述熔液贮存部一体化，所述第二部件形成为能够从所述熔液贮存部分离。通过这样构成，能够容易地形成喷嘴部。另外，因为熔液贮存部和第一部件一体化，所以熔液确实地在喷嘴部的端面漏出。

优选的是，所述第一部件的内侧面从所述熔液贮存部朝向接近所述喷嘴部的端面的中心的方向倾斜，

所述第二部件的外侧面与所述第一部件的内侧面对应地倾斜，

所述第一部件的内侧面和所述第二部件的外侧面相对并组合。

通过这样构成，从而仅通过将第二部件插入并落入第一部件的开口中，第二部件能够不脱落，且容易地形成喷嘴部。另外，第二部件的外侧面和第一部件的内侧面成为各自的配合面，在这些配合面上形成槽，通过将第一部件和第二部件组合，也能够容易地形成从熔液贮存部朝向接近喷嘴部的端面的中心的方向倾斜的喷嘴孔。

优选的是，在所述内周面涂布有润湿性改善层，所述润湿性改善层与贮存于所述熔液贮存部的熔液的润湿性高。通过这样构成，熔融液容易通过喷嘴孔流出到端面，能够有效地抑制晶体内的添加元素的偏差。

优选的是，坩埚由铱、铼、钼、钽、钨、铂或它们的合金构成。这些金属(包括合金)的耐热性优异，而且容易感应加热，优选用作坩埚。另外，如果使用这样的材质的坩埚，则能够制造高熔点的结晶。

但是，这些材质一般难以加工，但在本发明的优选的坩埚的结构中，不在这些金属上加工形成孔，而是通过在分割部件的外表面形成槽并将分割部件组合来形成喷嘴孔，因此，容易以规定值以下的精度加工喷嘴孔的内周面的表面粗糙度。

本发明所涉及的晶体(优选为单晶)使用上述任一项所述的坩埚制造，也可以包含偏析系数小于1的添加元素。使用本发明的坩埚培育的结晶接近理想的柱状的形状。另外，该晶体不易混入异相，而且，不易多结晶化。

另外，本发明所涉及的晶体的制造方法具有：使成为结晶的原料的熔液从形成于喷嘴部的内周面的表面粗糙度为10μm以下的喷嘴孔的喷嘴孔出口流出的工序。

根据本发明的制造方法，即使在包含偏析系数小于1的添加元素的情况下，也能够获得抑制了添加元素的浓度偏差的晶体。就通过本发明的制造方法获得的晶体而言，结晶性提高，容易成为单晶，能够抑制多结晶化，并且也抑制裂纹的产生。

另外，使用本发明的制造方法获得的晶体优选用作光学元件。

进一步，通过使用本发明的方法，确保结晶生长的稳定化，晶体的形状精度提高。因此，晶体的加工损耗减少，能够高效地制造高品质的晶体。

附图说明

图1是具有本发明的一个实施方式的坩埚的结晶制造装置的概略截面图。

图2是图1所示的坩埚的II部分的放大截面图。

图3是图1所示的坩埚的局部截面立体图。

图4A是详细地表示图2所示的喷嘴部的结构的概略分解立体图。

图4B是沿着图2所示的喷嘴部端面的IVB-IVB线的俯视图。

图5A是本发明的另一实施方式的坩埚中的喷嘴部端面的俯视图。

图5B是本发明的另一实施方式的坩埚中的喷嘴部端面的俯视图。

图6是本发明的又一实施方式的坩埚的放大截面图。

图7是表示本发明的实施例和比较例的添加元素的浓度偏差的比较的图表。

符号的说明：

2…结晶制造装置

4…坩埚

6…耐火炉(耐火材料)

8…外壳

10…主加热器

12…晶种保持夹具

14…晶种

16…后加热器

24…熔液贮存部

26…收纳壁

28…底部外表面

30…熔液

32、232…喷嘴孔入口

34、134、234…喷嘴部

35…端面

35a…外周缘

36、136、236…喷嘴孔

36a…内周面

37…外侧面

38、138、238…喷嘴孔出口

40…喷嘴孔形成区域

42…中心

44…喷嘴孔非形成区域

46…假想边界线

50…第一部件(分割部件)

52…内侧面(配合面)

54…槽

56、156、256…第二部件(分割部件)

56a、156a、256a…分割部件

58…外侧面(配合面)

60…配合面

62a、62b、62c…槽

具体实施方式

以下，基于附图所示的实施方式对本发明进行说明。

如图1所示，本实施方式的结晶制造装置2具有坩埚4和耐火炉6。对坩埚4在后详述。耐火炉6由耐火材料构成，双重覆盖坩埚4的周围。也可以在耐火炉6上形成有用于观察来自坩埚4的熔液的下拉状态的观察窗。

耐火炉6还由外壳8覆盖，在外壳8的外周设置有用于加热坩埚4整体的主加热器10。在本实施方式中，外壳例如由石英管形成，使用感应加热线圈10作为主加热器10。在坩埚4的下方配置由晶种保持夹具12保持的晶种14。使用与应制造的结晶相同或相同种类的结晶作为晶种14。例如，如果应制造的结晶是掺Ce的YAG结晶，则可以使用不包含添加物的YAG单晶等。

晶种保持夹具12的原材料没有特别限制，但优选由在使用温度即1900℃附近影响小的致密氧化铝等构成。晶种保持夹具12的形状和大小也没有特别限制，但优选为不与耐火炉6接触的程度的直径的棒状的形状。

在坩埚4的下端外周设置有筒状的后加热器16。也可以在后加热器16在与耐火炉6的观察窗相同的位置形成观察窗。后加热器16与坩埚4连结使用，且以图2所示的坩埚4的喷嘴部34的喷嘴孔出口38位于筒状的后加热器16的内部空间的方式配置，能够对喷嘴部34和从喷嘴孔出口38引出的熔液进行加热。图1所示的后加热器16例如由与坩埚4同样(不需要相同)的材质等构成，与坩埚4同样地通过高频线圈10对后加热器16进行感应加热，由此，从后加热器16的外表面产生辐射热，能够加热加热器16的内部。

此外，虽未图示，但在结晶制造装置2中设置有对耐火炉6的内部进行减压的减压单元、监视减压的压力测定单元、测定耐火炉6的温度的温度测定单元及向耐火炉6的内部供给惰性气体的气体供给单元等。

由于结晶的熔点高等理由，坩埚4的材质优选为铱、铼、钼、钽、钨、铂或它们的合金。另外，坩埚4也可以为碳制。在通过坩埚4以外的部件的发热间接地加热坩埚4的情况下，优选不与结晶化的材料的熔液反应，且不发生在熔点软化等现象的坩埚4。在通过感应加热(高频加热)等坩埚4本身成为发热体的情况下，进一步优选具有导电性且通过外部磁场加热的材料。作为例子，可以举出Ir(铱)、Mo(钼)、W(钨)、Re(铼)、Pt(铂)、铂合金。另外，为了防止由坩埚4的材质的氧化引起的异物混入结晶，作为坩埚4的材质更优选使用铱(Ir)。

此外，在将1500℃以下的熔点的物质作为对象的情况下，作为坩埚4的材质能够使用Pt。另外，在使用Pt作为坩埚4的材质的情况下，能够进行大气中的结晶生长。在将超过1500℃的高熔点物质作为对象的情况下，因为使用Ir等作为坩埚4的材质，所以结晶生长优选在Ar等惰性气体气氛下进行。耐火炉6的材质没有特别限制，但从保温性或使用温度、防止杂质向结晶混入的观点来看，优选为氧化铝。

接下来，对用于本实施方式的结晶制造装置2的坩埚4详细地进行说明。如图2所示，本实施方式的坩埚4具有蓄积成为结晶的原料的熔液30的熔液贮存部24和控制结晶的形状的喷嘴部34。此外，在坩埚4为大型的情况下，也可以在熔液贮存部24的长边方向的中途接合多个部件构成坩埚4。熔液贮存部24具有有底筒状的收纳壁26。在收纳壁26的内表面，能够将恒定量的熔液30贮存于熔液贮存部24。

在本实施方式中，坩埚4用于μ-PD法，就喷嘴部34而言，喷嘴部34位于熔液贮存部24的垂直方向的下侧，贮存于熔液贮存部24的熔液30从形成于喷嘴部34的下端面35的喷嘴孔出口38通过晶种14向垂直方向的下侧引出。

喷嘴部34具有从构成熔液贮存部24的收纳壁26的底部外表面28的大致中央部突出的喷嘴外侧面37。喷嘴外侧面37的最下端与喷嘴部34的下端面35交叉，位于下端面35和外侧面37的边界的角部成为下端面35的外周缘35a。

作为结果，喷嘴部34的下端面35从收纳壁26的底部外表面28朝向垂直下方(引出方向Z)以规定距离Z1突出。规定距离Z1优选以从喷嘴孔出口38引出的熔液不附着于底部外表面28的方式确定，优选为1～5mm，进一步优选为1～2mm。喷嘴部34具有使熔液从蓄积熔液的熔液贮存部24流出到喷嘴部34的下端面35的喷嘴孔36。喷嘴部34的下端面35是实质上与引出方向Z垂直且平坦的面。

构成熔液贮存部24的收纳壁26的底部内表面具有朝向位于中央的喷嘴部34以锥状倾斜的倾斜面，贮存于贮存部24的熔液30朝向形成于喷嘴部34的各喷嘴孔36的喷嘴孔入口32流入。各喷嘴孔36具有朝向熔液贮存部24的底部开口的喷嘴孔入口32和在喷嘴部34的下端面35开口的喷嘴孔出口38。

如图3所示，喷嘴部34由第一部件50和第二部件56的组装体构成。第一部件50是与熔液贮存部24的收纳壁26一体化的大致方形筒形状的分割部件，是在内侧具有大致方形柱的开口的框体。第二部件56以进入第一部件50的开口并嵌合的方式具有大致四棱柱的形状，并将大致三棱柱形状的两个分割部件56a组合而形成。第二部件56通过进入第一部件50的开口并嵌合而形成喷嘴部34。

大致方形筒形状的第一部件50从构成熔液贮存部24的收纳壁26的底部外表面28的大致中央部突出，构成喷嘴部34的喷嘴外侧面37。如图2及图3所示，在第一部件50和第二部件56之间及第二部件56的分割部件56a彼此之间形成有喷嘴孔36。

如图4A所示，在大致方形筒状的第一部件50的开口的内周面(内侧面)52的四个角部形成有从熔液贮存部24通到下端面35的槽54。各槽54的横截面具有圆的一部分形状(圆的约3/4的圆弧形状)。在四棱柱状的第二部件56的四个角部，横截面具有圆的一部分形状(补充槽54的圆弧而成为喷嘴孔的圆弧形状)的槽62a、62b分别沿着与引出方向Z大致平行的方向(也可以稍微倾斜/以下相同)形成在与槽54对应的位置。

此外，两个槽62a分别形成于大致三棱柱形状的两个分割部件56a的一对外侧面58的交叉角部(外侧面58的一端)，其他两个槽62b通过将分割部件56a的各配合面60、60组合而形成。各槽62b通过将形成于大致三棱柱形状的两个分割部件56a的各配合面60的两端的分割槽62b1组合而形成。分割槽62b1在配合面60和外侧面58的交叉角部沿着与引出方向Z大致平行的方向形成。

另外，在各第二部件56的分割部件56a的配合面60的中途(图中的中央附近)，沿着与引出方向Z大致平行的方向分别形成有槽62c。这些槽62c通过分割部件56a的配合面60相互配合，槽62c彼此组合而形成位于图2所示的中央的喷嘴孔36。

在本实施方式中，一对分割部件56a的配合面60相互组合而形成第二部件56，第二部件56的外侧面58与第一部件50的内侧面52组合而形成喷嘴部34。在该点上，第二部件56的外侧面58和第一部件50的内侧面52分别也称为配合面。因此，构成图2所示的各喷嘴孔36的一部分的图4A所示的槽54、62a、62b1、62c在配合面60、58、52的中途或端角部从熔液贮存部24延伸到喷嘴部34的下端面35，形成喷嘴孔36的内周面的一部分。

将这些槽54、62a、62b1、62c的内表面的表面粗糙度研磨到10μm以下，优选研磨到5μm以下，进一步优选研磨到1μm以下。另外，配合面60和同样成为配合面的外侧面58及内侧面52也与这些槽同样地，或者比槽的表面粗糙度小，研磨到10μm以下，优选研磨到5μm以下，进一步优选研磨到1μm以下。作为用于研磨的方法，没有特别限制，例示出电解研磨、化学研磨、及将这些研磨方法和物理研磨方法组合的复合研磨等。

在分割部件62a的配合面60的彼此之间，除了槽62c以外，优选表面粗糙度小，以进行紧贴使得图2所示的熔液30不漏出。另外，因为第二部件56的外侧面58和第一部件50的内侧面52分别成为配合面，所以与配合面60同样地，除了槽62a、62b1、62c以外，优选表面粗糙度小，以进行贴紧使得图2所示的熔液30不漏出。

在本实施方式中，第一部件50的内侧面52从熔液贮存部24朝向端面35的中央附近向内侧稍微倾斜。另外，第二部件56的外侧面58优选以与内侧面52的倾斜对应的方式倾斜。通过这样构成，容易将第二部件56从上方插入第一部件50的开口，而且，能够抑制第二部件56从第一部件50向下方落下。此外，在第二部件56与第一部件50组合的状态下，第二部件56的下端面与第一部件50的下端面齐平，它们成为一体，构成下端面35。

此外，也可以在这些槽54、62a、62b1、62c的内表面形成省略图示的润湿性改善层。作为润湿性改善层，例如，在稀土类铝·石榴石化合物中，例示出氧化铝层、不含铝的稀土类石榴石化合物，在稀土类氧化硅酸化合物中，例示出相同组成中所含的稀土类的氧化物层，或者关于LiCaAlF

如图4B所示，在本实施方式中，从喷嘴部34的下端面35观察的外形形状是矩形，下端面35的外周缘35a也为矩形，但外周缘35a的形状不限于矩形，也可以是圆形、六边形、其它多边形状、椭圆形状、或者其它异形形状。外周缘35a的形状限定由使用图2所示的坩埚4的μ-PD法制造的结晶的外侧面形状。

在本实施方式中，例如如图4B所示，喷嘴孔36的下端面35上的喷嘴孔出口38形成于下端面35的中心和四个角部附近。这五个喷嘴孔出口38通过图2所示的喷嘴孔36，与对应的喷嘴孔入口32相连。

在本实施方式中，各喷嘴孔36的流路截面与入口32及出口38一起为圆形，各个喷嘴孔36与结晶的下拉方向Z大致平行地延伸。其中，各喷嘴孔出口38的截面形状不限于圆形，也能够设为多边形、椭圆形、其他形状。

具有图1所示的本实施方式的坩埚4的结晶制造装置2优选用于μ-PD法等。投入坩埚4的熔液贮存部24的原料被主加热器10等加热，成为图2所示的熔融液30，通过喷嘴部34的喷嘴孔36，被晶种14从喷嘴孔出口38引出，通过下拉晶种14使结晶生长，获得晶体。

接下来，对使用本实施方式的结晶制造装置2的结晶的制造方法简单地进行说明。在本实施方式的结晶制造装置2中，首先，在图1所示的坩埚4的熔液贮存部24放入想要获得的晶体的原料，启动主加热器10，加热熔液贮存部24。通过加热熔液贮存部24，原料在熔液贮存部24内熔融，成为熔液30，从喷嘴部34的喷嘴孔入口32流到喷嘴孔36。熔液30经过喷嘴孔36，在喷嘴孔出口38与晶种14的上端接触。

在这前后，也启动后加热器16，加热喷嘴部34附近。通过使用本实施方式的坩埚4，从形成于喷嘴部的喷嘴孔36的喷嘴孔出口38排出的熔液30通过晶种14的下拉而结晶化。

在本实施方式的坩埚4中，通过将喷嘴孔36的内周面的表面粗糙度设为规定值以下，来自各喷嘴孔36的熔液的流出变得稳定，并且来自各喷嘴孔36的熔液的流出量变得大致均等，容易使添加元素均匀地分散在晶体的内部。此外，即使在坩埚4的喷嘴端面35形成单一的喷嘴孔36的情况下，与未管理到喷嘴孔36的内周面的表面粗糙度的现有的坩埚相比，来自喷嘴孔36的熔液的流出稳定化，也容易使添加元素均匀地分散在晶体的内部。

在本实施方式中，喷嘴部34是多个分割部件50、56a、56a的组装体，喷嘴孔36是将形成于各个分割部件50、56a、56a的配合面60、58、52的槽62a、62b1、62c、54组合而形成的。

坩埚4要求可承受熔液的温度的耐热性或能够进行感应加热等，由例如难以加工的金属等构成。因此，形成于坩埚4的喷嘴孔36的加工困难，不易将喷嘴孔36的内周面的表面粗糙度设为10μm以下。

在本实施方式中，通过将构成喷嘴孔36的槽62a、62b1、62c、54形成于各个分割部件50、56a、56a的配合面60、58、52，并将分割部件50、56a、56a组合，从而形成喷嘴孔36。与孔的加工不同，槽的加工因为加工面露出于外部，所以容易获得表面粗糙度的精度，容易将表面粗糙度设为10μm以下、5μm以下或者1μm以下。因此，通过将分割部件50、56a、56a组合，槽62a、62b1、62c、54彼此组合而形成喷嘴孔36，也容易将该喷嘴孔36的内周面的表面粗糙度设为规定值以下。

在本实施方式中，在第一部件50的内侧面(内周面)52形成多个槽54，在第一部件50的开口插入由多个分割部件56a构成的第二部件56，通过将它们组合，形成多个喷嘴孔36。另外，第二部件56通过将多个分割部件56a组合而形成，将形成于各配合面60的槽62c组合，形成喷嘴孔36。各槽62a、62b1、54的加工容易获得表面粗糙度的精度，也容易使多个槽的表面粗糙度的精度大致均匀。因此，来自各喷嘴孔36的熔液30的流出量变得大致均等，更容易使添加元素均匀地分散在晶体的内部。

进一步，在本实施方式中，第一部件50的内侧面52从熔液贮存部24朝向靠近喷嘴部34的下端面35的中心的方向倾斜，第二部件56的外侧面58与第一部件50的内侧面52对应地倾斜。通过这样构成，仅通过将第二部件56插入并落入第一部件50的开口中，第二部件56能够不脱落，并容易地形成喷嘴部34。另外，第二部件56的外侧面58和第一部件50的内侧面52成为各自的配合面，在这些配合面上形成有槽62a、62b，通过将第一部件50和第二部件56组合，也能够容易地形成从熔液贮存部24朝向接近喷嘴部34的下端面35的中心的方向倾斜的喷嘴孔36。

另外，在本实施方式中，在喷嘴孔36的内周面涂布有润湿性改善层，该润湿性改善层与贮存于熔液贮存部24的熔液30的润湿性高。通过这样构成，熔融液30容易通过喷嘴孔36流出到下端面35，能够更有效地抑制晶体内的添加元素的偏差。

另外，在本实施方式中，一般不在难以加工的金属上加工形成孔，而在分割部件56a、56a的外侧面58形成槽62a、62b，在第一部件50的内侧面52的内角部形成槽54，在配合面60的中央形成槽62c。而且，通过将这些分割部件组合来形成喷嘴孔36。因此，容易以规定值以下的精度加工喷嘴孔36的内周面的表面粗糙度。

本实施方式的晶体(优选为单晶)使用上述所记载的坩埚4制造，并且也可以包含偏析系数小于1的添加元素。使用本实施方式的坩埚4培育的结晶接近理想的柱状的形状。另外，该晶体不易混入异相，而且，不易多结晶化。

另外，通过使用本实施方式的坩埚4，从喷嘴孔出口38生长的晶体中的组成(包含活化剂)的浓度分布特别是在与下拉方向Z垂直的面上大致均匀。另外，也在与下拉方向Z平行的面上大致均匀。在使用本实施方式的装置2制造例如YAG:Ce的情况下，能够获得均匀地分散有如Ce的活化剂的YAG:Ce等晶体。

另外，本实施方式的晶体的制造方法具有使成为结晶的原料的熔液30从形成于喷嘴部34的内周面的表面粗糙度为10μm以下的喷嘴孔36的喷嘴孔出口38流出的工序。根据本实施方式的制造方法，即使在包含偏析系数小于1的添加元素的情况下，也能够获得抑制了添加元素的浓度偏差的晶体。通过本实施方式的制造方法获得的晶体结晶性提高，容易成为单晶，能够抑制多结晶化，并且也抑制裂纹的产生。

另外，使用本实施方式的制造方法获得的晶体优选用作光学元件。而且，通过使用本实施方式的方法，确保了结晶生长的稳定化，晶体的形状精度提高。因此，晶体的加工损耗减少，能够高效地制造高品质的晶体。

如图5A所示，本实施方式的结晶制造装置仅喷嘴部34的分割部件(第二部件)与第一实施方式不同，省略共同的部分的说明，以下，主要对不同的部分详细地进行说明。以下未说明的部分与第一实施方式的说明相同。

本实施方式的坩埚的喷嘴部34是第一部件50和第二部件156的组装体。第二部件156将4个四棱柱形状的分割部件156a组合并嵌合到方形筒框状的第一部件50的内侧，形成喷嘴部34。

在第二部件156的外侧面58(配合面)和第一部件50的内侧面52(配合面)之间以及构成第二部件156的分割部件156a的配合面60彼此之间分别形成有喷嘴孔136。喷嘴孔136与第一实施方式同样地，将形成于部件的配合面的槽组合而形成。能够自由地决定喷嘴孔136及喷嘴孔出口138的配置和个数。

如图5B及图6所示，本实施方式的结晶制造装置仅喷嘴部34的分割部件(第一部件及第二部件)与第一或第二实施方式不同，省略共同的部分的说明，以下主要对不同的部分详细地进行说明。以下未说明的部分与第一或第二实施方式的说明相同。

本实施方式的坩埚的喷嘴部34是第一部件50和单一的第二部件256的组装体。第二部件256是与方形筒框状的第一部件50的内侧的开口合适地嵌合的大小的分割部件。该第二部件256嵌合于第一部件50的内侧，形成喷嘴部34。

在第二部件256的外侧面58(配合面)和第一部件50的内侧面52(配合面)之间形成有喷嘴孔236。喷嘴孔236与第一或第二实施方式同样地，将形成于部件的配合面的槽组合而形成。能够自由地决定喷嘴孔236的配置和个数。

在本实施方式中，使图5B所示的第二部件256的外侧面58从图6所示的熔液贮存部24朝向喷嘴部34的下端面35，向接近喷嘴的下端面35的中心42的方向倾斜。另外，第一部件50的内侧面52也与其配合地倾斜。其结果，如图6所示，本实施方式的喷嘴孔236从喷嘴孔入口232朝向喷嘴孔出口238，并朝向接近端面35的中心42的方向倾斜。

另外，根据本实施方式，在喷嘴孔236中，流路的整体以喷嘴孔出口238比在熔液贮存部24开口的喷嘴孔入口232接近下端面35的中心的方式倾斜。通过这样构成，从喷嘴孔出口38排出的原料熔液容易沿着结晶生长面从结晶的外侧朝向内侧。

另外，在本实施方式中，如图5B所示，喷嘴孔236的下端面35上的喷嘴孔出口238配置在位于下端面35的外周缘35a附近的喷嘴孔形成区域40。另外，在本实施方式中，喷嘴孔出口238在喷嘴孔形成区域40的范围内由沿着周向以规定间隔断续地形成的多个个别出口238构成。多个出口238通过图6所示的多个个别喷嘴孔236与对应的多个喷嘴孔入口232相连。

在本实施方式中，各喷嘴孔236的流路截面与入口232及出口238一起为圆形，各个喷嘴孔236从入口232到出口238的流路截面恒定，但不一定需要恒定。例如，在本实施方式中，也可以是，仅沿着周向由多个个别出口238构成出口238，喷嘴孔236设为沿着周向将这些多个出口238相连的单一的环状孔。另外，关于喷嘴孔入口232，也与喷嘴孔236同样地，也可以设为沿着周向将多个出口238相连的单一的环状开口。

在该情况下，在熔液贮存部24附近，也可以在第一部件50和第二部件256的配合面之间形成环状的间隙或开口。环状的间隙或开口也可以与引出方向Z大致平行。或者，在熔液贮存部24的附近，也可以不形成第二部件256而成为柱状的空间。其中，在喷嘴部234的下端面35附近，除了喷嘴孔236以外，第一部件50和第二部件256的配合面彼此之间优选接触，优选不漏出熔液，但也可以稍微漏出。另外，个别的喷嘴孔出口238的截面形状也不限于圆形，也能够设为多边形、椭圆形、其它形状。这些变形在第一实施方式及第二实施方式中也同样能够适用。

如图5B所示，在本实施方式中，包括位于喷嘴孔形成区域40的内侧的下端面35的中心42的区域是实质上未形成喷嘴孔出口38的喷嘴孔非形成区域44。此外，在本实施方式中，下端面35的中心42是指下端面35的平面形状的几何学的中心或者重心。例如在下端面35的外周缘35a的形状是圆的情况下，下端面35的中心42是指圆的中心。另外，如图5B所示，在外周缘35a的形状是四边或六边等多边形状、椭圆形状、其它异形形状的情况下，是指下端面35的重心。下端面35是第一部件50的下端面及第二部件256的下端面的总和。

如图5B所示，喷嘴孔形成区域40位于在周向连结从下端面35的中心42至外周缘35a的距离R的1/2的假想边界线46与外周缘35a之间的范围内。进一步优选喷嘴孔形成区域40位于在周向连结从下端面35的中心42至外周缘35a的距离R的2/3(进一步优选为3/4)的假想边界线46与所述外周缘之间的范围内。

此外，假想边界线46与中心42的距离能够表示为α×R，α优选为1/2以上，进一步优选为2/3以上，特别优选为3/4以上，α的上限小于1，以在(R-α×R)所示的喷嘴孔形成区域40的范围内形成喷嘴孔出口38的方式来确定。优选喷嘴孔出口238尽可能地形成于外周端35a附近。

各喷嘴孔出口238的内径(或开口面积)没有特别限制。以各喷嘴孔出口238容纳在喷嘴孔形成区域40的范围(R-α×R)内的方式来确定。在各喷嘴孔出口238是圆形的情况下，出口238的内径例如为(R-α×R)的1/10～9/10左右。另外，位于喷嘴孔形成区域40的范围内的喷嘴孔出口238的配置数量没有特别限制，例如沿着周向，优选为4以上，进一步优选为6以上，特别优选为8以上。

在外周缘35a的形状是圆的情况下，假想边界线46的形状也为圆，该假想边界线46的圆的半径的大小为外周缘35a的距离(半径)R的α倍。另外，在外周缘35a的形状是六边形的情况下，假想边界线46的形状也是六边形，该假想边界线46的形状为外周缘35a的形状的α倍的相似形。而且，如图5B所示，在外周缘35a的形状是四边形的情况下，假想边界线46的形状也为四边形，该假想边界线46的形状为外周缘35a的形状的α倍的相似形。即使在外周缘35a的形状是其它异形形状的情况下，该假想边界线46的形状也为外周缘35a的形状的α倍的相似形。

此外，假想边界线46的内侧(包括中心42的区域)为喷嘴孔非形成区域44，在该区域实质上未形成喷嘴孔出口38。对于“实质上未形成喷嘴孔出口38”的意思在后详述。

通过使用本实施方式的坩埚4，被晶种14从配置在位于喷嘴部34的端面35的外周缘35a附近的位置的喷嘴孔形成区域40的喷嘴孔出口38下拉的熔液沿着下端面35朝向喷嘴孔非形成区域44的中心42流动，进行结晶生长。

即，通过使用本实施方式的坩埚4，结晶生长从喷嘴部34的端面35的外周缘35a附近开始，朝向内侧进行。因此，即使在偏析系数小于1的添加元素包含在熔液中的情况下，该添加元素也难以进入到结晶中，在培育过程中逐渐变浓，因此，能够有效地抑制在培育初期的外缘部添加元素偏析的现象。

因此，即使在使用本实施方式的坩埚4获得的晶体包含偏析系数小于1的添加元素的情况下，也抑制晶体的外侧面附近的添加元素(掺杂物)的过量偏析。就本实施方式的晶体而言，结晶性提高，容易成为单晶，能够抑制多结晶化，并且也抑制裂纹的产生。

另外，使用本实施方式的坩埚4获得的晶体能够抑制晶体的中央附近的添加元素(掺杂物)的浓度稀薄化，掺杂物向晶体的添加效果增大。获得的晶体优选用作光学元件。而且，通过使用本实施方式的坩埚4，确保了结晶生长的稳定化，晶体的形状精度提高。因此，晶体的加工损耗减少，能够高效地制造高品质的晶体。

另外，在本实施方式中，通过在喷嘴部34的下端面35的外缘部35a附近配置喷嘴孔形成区域40，并将其内侧设为喷嘴孔非形成区域44，从而在原料熔液通过喷嘴孔出口38后，沿着结晶生长面移动的熔液的流动容易从结晶的外周侧朝向内侧。因此，使用本实施方式的坩埚4培育的结晶接近理想的柱状的形状。另外，该晶体不易混入异相，而且，不易多结晶化。

此外，在本实施方式中，在喷嘴孔非形成区域44中，“实质上未形成喷嘴孔出口”是也可以形成一些比形成于喷嘴孔形成区域40的喷嘴孔出口38的内径小的喷嘴孔出口的意思。或者，是即使喷嘴孔出口38的内径相同，也可以在喷嘴孔非形成区域44以与形成于喷嘴孔形成区域40的喷嘴孔出口38的数量相比减少到例如1/10以下左右的数量少量形成喷嘴孔出口38的意思。

实施例

以下，基于更详细的实施例对本发明进行说明，但本发明不限于这些实施例。

使用图1所示的结晶制造装置2，制造由Ce:YAG(掺杂有Ce的YAG)的单晶构成的荧光体。用于培育的坩埚4为铱制，且外径20mm、内径18mm、高度50mm的圆筒形状。装置2具有图2～图4B所示的结构的喷嘴部34，合计五个喷嘴孔36的喷嘴孔出口38配置于喷嘴端面35的四个角的比外周缘35a靠内侧1.0mm的位置和喷嘴端面35的中心，沿垂直方向(下拉方向)贯通。喷嘴端面35是5.0mm×5.0mm的四边形(R＝2.5mm)，各喷嘴孔36的内径是0.4mm。

(表面粗糙度评价)

对于喷嘴孔36的内周面36a，使用奥林巴斯公司制造的激光显微镜(LEXT-OLS4100)，对每个喷嘴孔36的内周面36a各测定十次，求出算术平均粗糙度Ra。

本实施例的喷嘴孔36的内周面36a的算术平均粗糙度Ra是6～9μm。

(试样的制作)

分别将纯度99.99％的Al

在N

获得约5mm见方、长度40mm的四棱柱状的Ce:YAG单晶。单晶为暗黄色且透明，目视外观，在结晶内部未观察到夹杂物等析出物。晶体的四个侧面均平滑，与下拉方向正交的截面遍及结晶整体，大致为正方形状。

对于获得的晶体，如下对评价用的试样进行采样，进行以下的评价。

(评价用试样的采样)

将通过微下拉法培育的结晶各培育十个。从一个结晶在与下拉方向不同的位置制作三个评价用样品。以下拉培育时的晶体的外侧面成为外周缘的方式在与下拉方向正交的切断面上切出试样来制作各样品。以能够进一步观察结晶内部的方式对两面进行镜面研磨，准备厚度约1mm的评价用平板样品。使用合计30个样品，评价培育结晶的组成偏差。

(组成偏差的评价)

就培育的结晶内的组成分布而言，使用ICP-MS分析装置(Agilent公司制造的7500S)，通过激光烧蚀ICP质量分析法评价各样品中的添加元素Ce。根据各样品的组成分布测定结果，统计地求出四分位数，进行Ce浓度的偏差的比较评价。

样品中的最大值和最小值的差越小，判断为组成偏差越小。在图7中示出对30个样品进行的结果。

除了喷嘴孔36的内周面36a的算术平均粗糙度Ra在3～4μm的范围内以外，使用具有与实施例1同样的喷嘴部34的坩埚，通过微下拉法培育Ce:YAG单晶。

以与实施例1相同的原料、相同的培育条件进行结晶培育，进行与实施例1同样的评价。在图7中示出结果。

除了喷嘴孔36的内周面36a的算术平均粗糙度Ra在0.6～0.8μm的范围内以外，使用与实施例1中使用的坩埚相同材料、形状的坩埚，通过微下拉法培育Ce:YAG单晶。

以与实施例1相同的原料、相同的培育条件进行结晶培育，进行与实施例1相同的评价。在图7中示出结果。

相对于与实施例3相同的规格的坩埚，在喷嘴孔36的内周面36a上通过ALD(原子层堆积)装置(JSW Afty Corporation制造的AFALD-8)在成膜温度150℃下使用作为前体气体的三甲基铝(TMA)和作为氧化剂的氧(O

以与实施例1相同的原料、相同的培育条件进行结晶培育，进行与实施例1同样的评价。在图7中示出结果。

使用具有通常的喷嘴部的坩埚，通过线放电加工形成喷嘴孔。喷嘴孔36的内周面36a的算术平均粗糙度Ra在12～18μm的范围内。除此以外，以与实施例1相同的原料、装置、气氛及培育条件进行结晶培育，进行与实施例1同样的评价。在图7中示出结果。

如图7所示，实施例1～4的结果与比较例1的结果相比，示出样品中的Ce浓度的最大值和最小值的差较小，组成偏差较小的结果。特别是按照实施例4、3、2、1的顺序，结果良好。