2012年研究カタログ
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■ 研究担当:伊藤 利充/富岡 泰秀 ■ 電子光技術研究部門 強相関エレクトロニクスグループ■ 連携担当:小森 和弘 レーザ集光加熱法による結晶製造技術研究のポイント研究のねらい研究内容連携可能な技術・知財 ●高効率局所均一加熱を実現する複数レーザによる結晶育成技術 ●育成困難・不可能とされていた高品質単結晶の作製が容易・可能に ●低コスト・短期開発・少量多品種生産を実現するグリーンプロセス 従来のフローティング・ゾーン(FZ)結晶製造技術では、広範囲加熱や不均一加熱が原因となり、結晶育成の不安定性と結晶性の劣化が問題となっていました。これらの問題点を解決するために、良好な集光性を特長としたエネルギー高効率変換レーザ・ダイオード(LD)を加熱源とする方法を考案・設計し、実証する研究を行っています。本技術の特徴として、結晶育成の安定性、結晶の高品質化、多種多様な材料への適用可能性、開発期間の短縮、省エネルギー、低コストなどを兼ねそろえています。研究開発から生産プロセスに至る幅広い利用が期待されます。 複数のLDを用いて従来の加熱法の問題を解決する技術を開発しました(LDFZ法、左図)。シミュレーションによって集中加熱と均一加熱が両立できるよう設計する過程で、奇数個のLDを用いるのが効果的であることを明らかにしました。その結果として、従来は製造が困難であった室温動作マルチフェロイックBiFeO3大型結晶の育成、高品質化が期待されるFZシリコンの製造等の多品種生産(右図)に成功しました。本技術により装置の高度化を実現できた上に、取り扱いは従来装置に比べ容易になりました。●新機能結晶の製造技術/特性評価技術● 特開2009-040626 (2009/02/26)「レーザによる棒状部材の等方的集中加熱法」、● 特開2011-144081 (2011/07/28)「単結晶育成装置および単結晶育成方法」● 特開2011-190138 (2011/09/29)「電気磁気効果単結晶の製造方法」謝辞: 本研究の一部は、最先端研究開発支援プログラム「強相関量子科学」により行われました。装置の模式図と写真多品種の結晶製造例● 研究拠点つくば中央210情報通信・エレクトロニクス分野第2会場I-45I-45

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