単結晶
単結晶とは
単結晶は、さまざまな高機能デバイスの開発や製造に使われます。
その性質上、際立った性質を示すだけでなく、我々が材料の性質を正しく理解するために必要な形態だからです。
AKT-lab.の結晶製造技術
AKT-lab.の特許取得の結晶製造システムは、単結晶材料を高純度でスピーディーに合成するのに
最適な技術です。
例えば、これから訪れると言われているIoTの世界、そこでは多種多用な高機能材料が、個別に対応できるのが当然のように要求されます。
このIoT時代のニーズにマッチした小ロット多品種の材料を開発と製造を、AKT-lab.の結晶製造システムが実現します。
AKT-lab.のミッション
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AKT-アドバンスドペデスタル法は不可能を可能にするために開発された結晶製造装置です
「単結晶の試作はハードルが高い。」
〇白金やイリジウムなどの高価な金属の坩堝が必要でコストが高くつく。
〇試作に時間がかかる
〇試作には匠の技が必要
単結晶の試作には人もコストも時間も特別に必要、これがハードルの高さの要因でした。
AKT-lab.がそのハードルを取り去りさりました。
AKT-アドバンストペデスタル法の概念図
従来技術との比較をしています。是非ご一読ください。
「AKTサイエンスブログ 結晶を作る技術３ 結晶製造の新技術 AKT-AP法」
AKT-アドバンスト・ペデスタル法はAKT-lab.の特許技術です。
オリジナル技術「AKT-アドバンストフローティングゾーン法」
AKT-アドバンスト・フローティングゾーン法結晶製造装置 AKT-AFZ/2000
例えば、新世代LED用基板やパワー半導体デバイス用途として注目されている
酸化ガリウムのバルク単結晶。
酸素を含まない雰囲気中で製造するのは極めて難しい材料特性をもっています。
Akt-lab.の技術なら、従来のFZ法では不可能だった2インチサイズの坩堝レス
単結晶成長も可能。
しかも高純度かつ高品質はAKT-アドバンストペデスタル法と変わることがありません。
酸化ガリウム結晶はサイズよりも純度、品質です。
解説記事を書きました。
AKT-アドバンストフローティングゾーン法はAKT-lab.の特許技術です。
※一部、加熱方式の改良で大口径の単結晶成長を可能としたとする技術があるようですが、
シードタッチ～ネッキング～径拡大～大口径結晶成長 この一連の結晶成長の流れを網羅
して高品質単結晶成長を実現できるのはAKT技術研究所のオリジナル技術です。
電磁浮遊
導体の周囲にコイルを巻き、そのコイルに高周波電流を流すと導体には「ローレンツ力」という力がかかります。
この「ローレンツ力」は導体の中心方向に働きます。つまり、導体に対して「圧縮力」を生みます。
このコイルを上に向かって広がるらせん状に巻くとどうなるでしょう。
よくテレビの科学番組でやっていますね。 コイルの中で金属が溶けた溶融体が浮遊しているもの。
あれは、高周波加熱により金属が溶融し、さらにローレンツ力により浮遊していたのが理由です。
ローレンツ力が強すぎますと、金属の溶融体が飛んでいってしまいますので、通常はこの上に逆向きのコイル（ローレンツ力の合力が下に向く）を配し、金属の溶融体が一箇所にとどまるようにします。
ところで、この技術を結晶成長に活かせないでしょうか。
一部、特殊な用途の半導体用シリコン単結晶の製造に用いられていますが、高周波は加熱が主な役目で浮遊は副次的な効果です。
そこで、AKT技術研究所は考えました。
材料の加熱は赤外線に任せ、高周波によるローレンツ力は浮遊力のみに特化させれば、多くの結晶成長工程の課題が克服されると。
これが、高周波印加型 AKT-AP法とAKT-AFZ法です。
「AP法で安定的に直径の太い結晶をつくりたい。」
「AFZ法でより直径の太い結晶を、融液を垂れさせる心配なくつくりたい。」
「Si-Geのように、比重の著しく異なる材料からなる化合物を、重力による制約から解放して自由に設計したい。」
このような要望にお答えするのが、AKT技術研究所の電磁浮遊技術です。
高周波印可型のAKT-AP法とAKT-AFZ法はAKT-lab.の特許技術です。
特許情報
なお、本特許は米国出願中です。
なお、本特許はPCTルートによる海外出願中です。 移行先の諸国については随時報告します。
特許
特許第6006191号 単結晶製造装置および単結晶製造方法
