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극초단파 공명주파수를 사용하여 인공결정을 정제하는 방법

전문가 제언: ○ 수정은 진동자로서 통신기, 전자응용기기 등에 널리 쓰이는 결정체이다. 기계적 손실이 적고 주파수안정도가 우수한 재료이다. 인공수정은 자외선에서 근적외선에 이르는 넓은 파장범위를 가지고 있는 투명성이 우수한 광학소재이다. 복 굴절성, 선광성을 이용한 광학부품으로도 대량 사용되고 있다.

○ 수정성장의 역사를 보면 1900년대 초 이태리의 G. Spezia와 독일의 R. Nacken(2차 대전 중)에 의하여 수정성장에 관한 이론이 확립되었다. 전후 1950년에는 위의 두 사람이 개발한 온도차방법을 사용하여 미국에서 공업화로 발전하게 되었다. 일본은 1959년에, 한국에서는 1980년대에 (주)동아정공에 이어 (주)A.B.C.에서 산업화 되었다.

○ 용기의 상부에 결정종자를, 하부에 원료수정을 채우고, 알칼리용액을 넣어서 용기를 닫는다. 용기의 하부온도(용해부분)를 상부온도(석출부분)보다 높게 설정하여 가열한다. 온도차에 의하여 대류가 발생하며, 용액은 대류제어판에 열려있는 구멍을 통하여 원료용해 영역과 결정성장 영역사이를 순환하면서 종자의 표면에 결정이 성장한다.

○ 원료를 용해하는 용제는 1N정도의 NaOH, 또는 Na2CO3용액을 사용한다. 저 농도에서는 성장속도가 느리고 고농도에서는 규산소다가 결정에 석출하여 결정결함을 유발한다. 수정의 품질(Q값)을 높이는데 리튬 염을 첨가하는 경우가 있다. 100~150MPa의 압력, 400℃이하의 온도에서 용액의 충전율을 75~85%로 하여 성장한다.

○ 결정을 성장할 때 결정의 물성을 향상시킬 모적으로 적외선을 성장부위에 조사하는 경우가 종종 있다. 특허에서는 전자기장에 성장하는 수정을 노출시켜 수정의 고유진동수를 변화시키고, 동시에 성장수정에 끼어드는 불순물을 제거하는 효과가 있음을 소개한다. 미시입자(물질)와 파장(비 물질)과의 상관관계를 보여주는 첨단기법이라고 볼 수 있다.

저자: ARENTZ, et al.
자료유형: 특허정보