Abstract
In this study, we have investigated the preparation conditions of 45$\times$45$\times$20(mm) square cross-section sapphire single crystal by the modified heat exchanger method using water as a coolant. Melting and solidification processes were optimized by the systematic change of the chamber pressure with the heater temperature. As a results, solidification temperature was between 1960 and $1970^{\circ}C$. The crucible was formed by handling. Therefore its shape should had the 'spiral type' ear at edge of its side. Heat exchanger affected to the temperature distribution and gradient of molten alumina. Heat flux and unmelted seed were controlled by volume of heat exchanger. Voids were controlled by the cooling rate of the heater below $0.2^{\circ}C$/min.
본 연구에서는 냉각매체로서 물을 이용하는 수정된 열교환법을 이용하여 45$\times$45$\times$20(mm) 크기의 사각단면 형상의 sapphire 단결정의 제조가능 조건에 대하여 조사하였다. 온도에 따른 성장로 내의 압력 변화로부터 사파이어의 용융 및 응고 과정을 추적할 수 있었으며, 이로부터 sapphire 단결정은 1970~$1960^{\circ}C$에서 응고가 완료됨을 알 수 있었다. 도가니 성형시 이루어지는 '귀'의 형태는 도가니 벽면과 접촉되지 않는 '나선형태'이어야 한다. 열유출부는 융액 내의 온도구배를 지배하며 융액내의 열유속과 씨앗 결정의 흔적은 Mo 봉의 체적 변화로서 조절할 수 있었다. 기공 형성을 억제하기 위해서는 $0.2^{\circ}C$/min 이하의 발열체의 냉각속도가 요구되었다.