The Crystal Growth of $Bi_{12}GeO_{20}$ Single Crystal by the CZ Technique with New Weighing Sensor (II)

새로운 무게센서에 의한 $Bi_{12}GeO_{20}$ 단결정 육성연구(II)

A new frequency weighing sensor was applied to grow Bi12GeO20 crystals in the auto-di-ameter control system of Czochralski method. The rotation rate was varied in the range of 23 to 21 rpm to preserve flat interface in a given heat configuration. To prevent the constitutional super-cooling from the evaporation loss, 105% stoichiometric amount of Bi2O3 was employed, equivalent to 6.18 molar ratio of Bi2O3 to GeO2. Transparent and light brown Bi12GeO20 single crystal in uniform diameter was grown. The dislocation density was determined to be 103/cm2 corresponding to the optical quality in commercial applications. The grown crystal measured diameter 25 mm and length 70 mm and the preferred growth direction was confirmed to be <110>.

주파수 무게센서를 장착한 자동직경제어 방식에 의해 Bi12GeO20 단결정을 쵸크랄스키법으로 육성하였다. 회전속도에 따른 계면모양의 변화를 관찰하기 위해, 회전속도를 변화시키면서 육성한 결과, 23-21rpm에서 평평한 계면이 형성되었다. Bi2O3의 휘발에 의한 화학 양론적 조성으로부터 이탈에 따른 Bi4Ge3O12의 생성과 이로 인한 색 변화를 관찰하기 위해, Bi2O3의 함량을 0.1-1mol% 보충한 결과, 0.3mol% 증발 보상을 하였을 때, 내포물이 적은 연한 갈색의 광학용 단결정을 육성할 수 있었다. 이러한 성장조건 하에서 직경 25mm x 길이 70mm 인 거의 일정한 직경을 갖는 단결정이 육성되었고 결함밀도는 103개/cm2를 나타내었다. XRD및 TEM에 의해 단결정의 우선 성장방향을 측정한 결과<110>이었다.