純良単結晶育成

テトラアーク炉
四つの電極からのアーク放電により、2000℃程度の高温を発生させ材料を融解し、結晶育成します。引き上げ法による結晶育成や、Moるつぼなどの封入にも用います。結晶性の良い物質は溶かして冷ますだけで下の真ん中の図のような亀の甲羅のように結晶面がきれいに見えます。

高周波炉
高周波のエネルギー損失によってるつぼ自体を発熱とするので、アーク炉よりも材料の温度の均一性には優れています。しかし、るつぼと原料が反応してしまう恐れがあるので、最高温は1500℃程度になります。

モリシリ炉
モリシリを発熱材とした縦型の炉です。炉内に温度勾配があり、ブリッジマン法による単結晶育成が可能です。また、コンピュータ制御により、育成過程でのるつぼの上下の移動ができます。最高温度は1500℃と高温まで実現可能で、材料を入れた金属るつぼをアーク炉でフタを溶接したものを用いています。

手作り電気炉
炉心菅に抵抗線(カンタル線)を巻き、最高温度1200℃程度に達する電気炉を自作しています。炉内の温度勾配も調べ、ブリッジマン法による育成も可能です。横に倒して温度差をつけることで温度勾配炉として、化学輸送法で用いています。ちゃんと動いてます。

マッフル炉
最高温度1200℃程度の炉です。同時に７つ程度のるつぼを入れることができ、組成を変えた物質の育成やフラックスを飛ばすための遠心分離ように用います。結晶を大きくするために一ヶ月くらいかかるものもあります。

遠心分離
フラックスの融点以上の温度まで加熱し、1000-1500rpm程度の回転数で遠心分離を行います。ちゃんとフラックス出てるかなぁ、試料できてるかなぁ。この瞬間が楽しみ。

アニール
アニールは超高真空(10^-8 Pa)下で試料を電極で挟み、大電流(~40 A)を流し、ジュール熱で発熱させることでアニールを行います。