DEVICE FOR PRODUCING ALUMINUM NITRIDE CRYSTAL GRAINS, METHOD FOR PRODUCING ALUMINUM NITRIDE CRYSTAL GRAINS, AND ALUMINUM NITRIDE CRYSTAL GRAINS
| 外国特許コード | F120006630 |
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| 整理番号 | S2010-0931 |
| 掲載日 | 2012年5月17日 |
| 出願国 | 世界知的所有権機関（ＷＩＰＯ） |
| 国際出願番号 | 2011JP065221 |
| 国際公開番号 | WO 2012002545 |
| 国際出願日 | 平成23年7月1日(2011.7.1) |
| 国際公開日 | 平成24年1月5日(2012.1.5) |
| 優先権データ |
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| 発明の名称 （英語） | DEVICE FOR PRODUCING ALUMINUM NITRIDE CRYSTAL GRAINS, METHOD FOR PRODUCING ALUMINUM NITRIDE CRYSTAL GRAINS, AND ALUMINUM NITRIDE CRYSTAL GRAINS |
| 発明の概要（英語） | Provided are aluminum nitride crystal grains in which each individual grain has a grain size of 0.05 µm to 1 µm and a shape selected from any of a hexagonal prism, a hexagonal drum shape, a hexagonal pyramid, or two hexagonal pyramids where the base surfaces thereof are joined together. A production device (1A) comprises: a first reaction chamber (7a) for generating aluminum chloride gas by reacting hydrogen chloride gas and aluminum heated to a temperature that is the melting point of the aluminum or lower; a second reaction chamber (2a) for growing aluminum nitride crystal grains by reacting ammonia gas and the aluminum chloride gas; a heater (3) for heating the first reaction chamber (7a) and the second reaction chamber (2a); and a shroud (9) for separating the ammonia gas and the aluminum chloride gas up to the second reaction chamber (2a). As a result, a device for producing aluminum nitride crystal grains can be provided with which aluminum nitride crystal grains that are single crystals can be efficiently produced. |
| 従来技術、競合技術の概要（英語） |
BACKGROUND ART Aluminum nitride crystal grains, the electronic device of the substrate and the high temperature, high corrosion resistance ceramics for structural material (for example AlN, such as SiAlON) used in the raw material. As a method of manufacturing an aluminum nitride crystal particles, is for example reducing nitriding method or combustion method. Is Patent Document 1, aluminum raw material that contains, in an atmosphere including nitrogen combustion synthesis by a method of producing the aluminum nitride-based fluorescent material disclosed. Is Patent Document 2, raw materials comprising the aluminum component, in an atmosphere containing nitrogen after the nitriding treatment, and by firing at temperatures in excess of 1050 °C aluminum nitride-based fluorescent material has been disclosed a method of producing. Non-patent document 1 is, as described for the synthesis of the aluminum nitride powder is. The non-patent document 2, aluminum nitride fluorescent material are described. Non-patent document 3, is 4, using aluminum chloride gas and ammonia is described for preparing a thin film of aluminum nitride. |
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| 国際特許分類(IPC) |
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| 指定国 |
National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KN KP KR KZ LA LC LK LR LS LT LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PE PG PH PL PT RO RS RU SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW EAPO: AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG |
日本語項目の表示
| 発明の名称 | 窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置、窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法および窒化アルミニウム結晶粒子 |
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| 発明の概要 | 粒子の形状が各々独立した六角柱、六角鼓形、六角錐台、及び、２つの六角錐台の底面同士が結合された形状のうち何れかであり、粒径が０．０５μｍ以上１μｍ以下である、窒化アルミニウム結晶粒子が提供される。また、製造装置１Ａは、塩化水素ガスと、融点以下の温度に加熱されたアルミニウムとを反応させて、塩化アルミニウムガスを発生させる第１の反応室７ａと、アンモニアガスと塩化アルミニウムガスとを反応させて、窒化アルミニウム結晶粒子を成長させる第２の反応室２ａと、第１の反応室７ａ及び第２の反応室２ａを加熱する加熱装置３と、アンモニアガスと塩化アルミニウムガスとを第２の反応室２ａまで隔離するシュラウド９とを備える。これにより、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を効率よく製造することができる窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置を提供できる。 |
| 特許請求の範囲 |
請求の範囲 [請求項1] 粒子の形状が各々独立した六角柱、六角鼓形、六角錐台、及び、２つの六角錐台の底面同士が結合された形状のうち何れかであり、粒径が０．０５μｍ以上１μｍ以下である、窒化アルミニウム結晶粒子。 [請求項2] 塩化水素ガスと、融点以下の温度に加熱されたアルミニウムとを反応させて、塩化アルミニウムガスを発生させる第１の反応室と、 アンモニアガスと前記塩化アルミニウムガスとを反応させて、窒化アルミニウム結晶粒子を成長させる第２の反応室と、 前記第１の反応室及び前記第２の反応室を加熱する加熱装置と、 前記アンモニアガスと前記塩化アルミニウムガスとを前記第２の反応室まで隔離するシュラウドと を備えている、窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置。 [請求項3] 前記窒化アルミニウム結晶粒子は、排気管に設置された繊維性フィルタにより捕集される、請求項２記載の窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置。 [請求項4] 前記第２の反応室の温度は、１３５０℃以上１４５０℃以下の範囲内である、請求項２又は３記載の窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置。 [請求項5] シュラウドによりアンモニアガスから隔離された第１の反応室に設置されたアルミニウムを該アルミニウムの融点以下の温度に加熱し、前記アルミニウムと前記第１の反応室へ供給された塩化水素ガスとを反応させて、前記第１の反応室で塩化アルミニウムガスを発生させ、前記塩化アルミニウムガスとアンモニアガスとを第２の反応室で反応させて、前記第２の反応室で窒化アルミニウム結晶粒子を成長させる、窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法。 [請求項6] 前記窒化アルミニウム結晶粒子は、排気管に設置された繊維性フィルタにより捕集される、請求項５記載の窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法。 [請求項7] 前記第２の反応室の温度は、１３５０℃以上１４５０℃以下の範囲内である、請求項５又は６記載の窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法。 [請求項8] シュラウドによりアンモニアガスから隔離された第１の反応室に設置されたアルミニウムを該アルミニウムの融点以下の温度に加熱し、前記アルミニウムと前記第１の反応室へ供給された塩素原子とを含むガスと反応させて、前記第１の反応室で塩化アルミニウムガスを発生させ、前記塩化アルミニウムガスとアンモニアガスとを第２の反応室で反応させて、前記第２の反応室で窒化アルミニウム結晶粒子を成長させることにより製造された、窒化アルミニウム結晶粒子。 [請求項9] 前記窒化アルミニウム結晶粒子の形状は、各々独立した六角柱、六角鼓形、六角錐台、及び、２つの六角錐台の底面同士が結合された形状のうち何れかであって、 前記窒化アルミニウム結晶粒子の粒径は、０．０５μｍ以上１μｍ以下である、請求項８記載の窒化アルミニウム結晶粒子。 |
| 明細書 |
明 細 書 発明の名称 : 窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置、窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法および窒化アルミニウム結晶粒子 技術分野 [0001] 本発明は、窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置、窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法および窒化アルミニウム結晶粒子に関する。 背景技術 [0002] 窒化アルミニウム結晶粒子は、電子素子の基板や高温・高耐食性構造材用セラミックス（例えばＡｌＮ、ＳｉＡｌＯＮなど）の原料に用いられている。窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法としては、例えば還元窒化法や燃焼法がある。特許文献１には、アルミニウムを含む原料を、窒素を含む雰囲気中で燃焼合成させることにより窒化アルミニウム系蛍光体を製造する方法が開示されている。特許文献２には、アルミニウム成分を含む原料を、窒素を含む雰囲気中で窒化処理した後、１０５０℃を越える温度で焼成することにより窒化アルミニウム系蛍光体を製造する方法が開示されている。非特許文献１には、窒化アルミニウムの粉体合成について記載がある。非特許文献２には、窒化アルミニウム蛍光体について記載がある。非特許文献３，４には、塩化アルミニウムガスとアンモニアガスを用いる窒化アルミニウムの薄膜作製について記載がある。 先行技術文献 特許文献 [0003] 特許文献1 : 特開２００５－５４１８２号公報 特許文献2 : 特開２００６－１９９８７６号公報 非特許文献 [0004] 非特許文献1 : 「新時代を拓くナイトライドセラミックス」、第III部第１章、ティー・アイ・シー（２００１） 非特許文献2 : H.Hirosaki, R.-J.Xie ,K.Inoue, T.Sekiguchi, B.Dierre, K.Tamura,"Blue-emitting AIN:Eu2+nitride phosphor for field emission displays", Appl.Phys.Lett.91, 061101 (2007). 非特許文献3 : K.Kumagai, T.Yamane, T.Miyaji, H.Murakami, Y.Kangawa and A.Koukitu, "Hydride vaporphase epitaxy of AIN: thermodynamic analysis of aluminum source and its applicationto growth", phys.stat.sol.(c), 0, 2498-2501 (2003). 非特許文献4 : Y-H.Liu, T.Tanabe, H.Miyake, K.Hiramatsu, T.Shibata, M.Tanaka andY.Masa, "Growth of thick AIN layer by hydride vapor phase epitaxy", Jpn.J.Appl.Phys.44, L505-L507 (2005). 非特許文献5 : P.Greil, M.Kulig, D.Hotza, H.Lange and R.Tischtau, "Aluminium nitride ceramics with high thermal conductivity from gas-phase synthesized powders", J. the European Ceram. Soc. 13, 229-237 (1994). 発明の概要 発明が解決しようとする課題 [0005] しかしながら、上記した方法（非特許文献３，４を除く）で得られる結晶は多結晶であり、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を製造することは困難である。また、多結晶の窒化アルミニウム結晶粒子は、大型窒化アルミニウム結晶育成用の種結晶として利用することができない。さらに、多結晶の窒化アルミニウム結晶粒子は、窒化アルミニウム結晶粒子を母体とする蛍光体の大幅な高効率化を図ることができない。 [0006] 本発明は、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を効率よく製造することができる窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置および該製造装置を用いた窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法を提供すること、及び本発明による製造装置を用いた製造方法により製造された窒化アルミニウム結晶粒子を提供することを目的とする。 課題を解決するための手段 [0007] 本実施形態による窒化アルミニウム結晶粒子は、粒子の形状が各々独立した六角柱、六角鼓形、六角錐台、及び、２つの六角錐台の底面同士が結合された形状のうち何れかであり、粒径が０．０５μｍ以上１μｍ以下である。 [0008] また、本実施形態による窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置は、塩化水素ガスと、融点以下の温度に加熱されたアルミニウムとを反応させて、塩化アルミニウムガスを発生させる第１の反応室と、アンモニアガスと塩化アルミニウムガスとを反応させて、窒化アルミニウム結晶粒子を成長させる第２の反応室と、第１の反応室及び第２の反応室を加熱する加熱装置と、アンモニアガスと塩化アルミニウムガスとを第２の反応室まで隔離するシュラウドとを備えている。 [0009] 上記した窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置では、窒化アルミニウム結晶粒子の製造に塩化アルミニウムを用いる。また、アルミニウムの温度を融点以下の温度にすることにより、石英ガラスを腐蝕させるＡｌＣｌ（アルミニウム塩化物）の生成を抑制することができる。これにより、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を高い割合で含む粉末を製造することが可能となるため、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を効率よく製造することができる。また、第１の反応室がシュラウドによりアンモニアガスから隔離されている。これにより、第２の反応室の温度が例えば１３５０℃以上の高温になる場合であっても、第１の反応室に設置されたアルミニウムが融点以上の温度に加熱されることを防ぐことができる。 [0010] なお、ここでいう窒化アルミニウム結晶粒子は、排気管に設置された繊維性フィルタにより捕集されてもよい。これにより、効率的に窒化アルミニウム結晶粒子を捕集することができる。 [0011] なお、第２の反応室の温度は、１３５０℃以上１４５０℃以下の範囲内であってもよい。これにより、製造された窒化アルミニウム結晶粒子の粒径を均一にすることができる。 [0012] 本実施形態による窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法は、シュラウドによりアンモニアガスから隔離された第１の反応室に設置されたアルミニウムを該アルミニウムの融点以下の温度に加熱し、前記アルミニウムと前記第１の反応室へ供給された塩化水素ガスとを反応させて、前記第１の反応室で塩化アルミニウムガスを発生させ、前記塩化アルミニウムガスとアンモニアガスとを第２の反応室で反応させて、前記第２の反応室で窒化アルミニウム結晶粒子を成長させる。 [0013] 上記した窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法では、窒化アルミニウム結晶粒子の製造に塩化アルミニウムを用いる。また、アルミニウムの温度を融点以下の温度にすることにより、石英ガラスを腐蝕させるＡｌＣｌ（アルミニウム塩化物）の生成を抑制することができる。これにより、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を高い割合で含む粉末を製造することが可能となるため、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を効率よく製造することができる。また、第１の反応室はシュラウドによりアンモニアガスから隔離されている。これにより、第２の反応室の温度が例えば１３５０℃以上の高温になる場合であっても、第１の反応室に設置されたアルミニウムが融点以上の温度に加熱されることを防ぐことができる。 [0014] なお、ここでいう窒化アルミニウム結晶粒子は、排気管に設置された繊維性フィルタにより捕集されてもよい。これにより、効率的に窒化アルミニウム結晶粒子を捕集することができる。 [0015] なお、第２の反応室の温度は、１３５０℃以上１４５０℃以下の範囲内であってもよい。これにより、製造された窒化アルミニウム結晶粒子の粒径を均一にすることができる。 [0016] 本実施形態による窒化アルミニウム結晶粒子は、シュラウドによりアンモニアガスから隔離された第１の反応室に設置されたアルミニウムを該アルミニウムの融点以下の温度に加熱し、第１の反応室へ供給された塩化水素ガスと反応させて、第１の反応室で塩化アルミニウムガスを発生させ、塩化アルミニウムガスとアンモニアガスとを第２の反応室で反応させて、第２の反応室で窒化アルミニウム結晶粒子を成長させることにより製造される。 [0017] 上記した窒化アルミニウム結晶粒子は、第１の反応室がシュラウドによりアンモニアガスから隔離されている状態で製造される。これにより、第２の反応室の温度が例えば１３５０℃以上の高温になる場合であっても、第１の反応室に設置されたアルミニウムが融点以上の温度に加熱されることを防いだ状態で製造されることができる。また、上記した窒化アルミニウム結晶粒子によれば、従来の多結晶の窒化アルミニウム結晶粒子では不可能であった大型窒化アルミニウム結晶育成用の種結晶として、窒化アルミニウム結晶粒子を利用することができる。また、結晶性の優れた単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を使用することにより、従来の多結晶の窒化アルミニウム結晶粒子では困難であった、窒化アルミニウムを母体とする蛍光体の大幅な高効率化を図ることができる。 [0018] また、窒化アルミニウム結晶粒子の形状は、各々独立した六角柱又は六角鼓形であって、窒化アルミニウム結晶粒子の粒径は、０．０５μｍ以上１μｍ以下でもよい。 発明の効果 [0019] 上述した窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置、および該製造装置を用いた窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法によれば、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を効率よく製造することができ、上述した製造装置を用いた製造方法により製造された窒化アルミニウム結晶粒子を得ることができる。 [0020] 本発明で得られた窒化アルミニウム結晶粒子は、発光材料、研磨材料、高熱伝導材料、塗料、インク等に用いることが出来る。本発明の製造装置、製造プロセスでの条件によって単結晶の粒径分布を制御する事によって、各々の工業的応用での所望の特性を得ることができ、本発明は極めて有用である。また、本発明で得られる窒化アルミニウム結晶に窒化ガリウム、ポリマー等を重ねることによって得られる複合素材を工業的に製造するための出発材料として有用である。 図面の簡単な説明 [0021] [図1] 図１は、第１実施形態の方法に用いられる製造装置の構成を示す概略図である。 [図2] 図２は、反応室の温度分布の一例を示す図である。 [図3] 図３は、ガス流量と反応室温度の組み合わせを示す表である。 [図4] 図４は、製造した結晶粒子のＸ線回折測定を行った結果を示すグラフである。 [図5] 図５は、製造した結晶粒子の走査電子顕微鏡写真である。 [図6] 図６は、比較例として、市販の窒化アルミニウム結晶粒子の走査電子顕微鏡写真を示している。 [図7] 図７は、製造した結晶粒子の走査電子顕微鏡写真である。 [図8] 図８は、製造した結晶粒子の電子線励起発光強度と波長の関係を示すグラフである。 [図9] 図９は、製造した結晶粒子のＸ線回折測定を行った結果を示すグラフである。 [図10] 図１０は、製造した結晶粒子の走査電子顕微鏡写真である。 [図11] 図１１は、比較例として、アルミニウム原料として蒸発させた金属アルミニウムを用い、この金属アルミニウムとＮ ２若しくはＮＨ ３ガスとを反応させることによって窒化アルミニウム結晶粒子を製造した場合における、反応室の温度とＸ線回折の半値全幅との関係を示すグラフである。 [図12] 図１２（ａ）は、金属アルミニウムとＮＨ ３ガスとを反応させた場合におけるアルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真を示している。図１２（ｂ）は、金属アルミニウムとＮ ２ガスとを反応させた場合におけるアルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真を示している。 [図13] 図１３は、第２実施形態の方法に用いられる製造装置の構成を示す概略図である。 [図14] 図１４は、反応室の温度分布の一例を示すグラフである。 [図15] 図１５は、第７実施例において製造された窒化アルミニウム結晶粒子の試料番号と、各試料番号における反応室内の設定温度、塩化水素ガス流量、内管筒の有無、およびノズルの先端部の位置を基準とする内管筒の先端部の位置を示す図表である。 [図16] 図１６は、内管筒の有無による窒化アルミニウム結晶粒子の結晶性への影響を示すグラフである。 [図17] 図１７は、内管筒が無い場合における窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真である。 [図18] 図１８は、内管筒が有る場合における窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真である。 [図19] 図１９は、反応室内の設定温度による窒化アルミニウム結晶粒子の結晶性への影響を示すグラフである。 [図20] 図２０（ａ）及び図２０（ｂ）それぞれは、試料＃１０１及び＃１０２それぞれにおける窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真である。 [図21] 図２１（ａ）及び図２１（ｂ）それぞれは、試料＃１０３及び＃１０４それぞれにおける窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真である。 [図22] 図２２（ａ）及び図２２（ｂ）それぞれは、試料＃１１１及び＃１１２それぞれにおける窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真である。 [図23] 図２３（ａ）は、試料＃１１５における窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真であり、図２３（ｂ）は図２３（ａ）を拡大したＳＥＭ写真であり、図２３（ｃ）は図２３（ｂ）を更に拡大したＳＥＭ写真である。 [図24] 図２４は、塩化水素ガス流量による窒化アルミニウム結晶粒子の結晶性への影響を示すグラフである。 [図25] 図２５は試料＃１１３における窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真である。 [図26] 図２６（ａ）は、試料＃１１６における窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真である。図２６（ｂ）は図２６（ａ）を拡大したＳＥＭ写真であり、図２６（ｃ）は図２６（ｂ）を更に拡大したＳＥＭ写真である。 [図27] 図２７は、試料＃１０８の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 [図28] 図２８は、図２７の写真に含まれる個々の窒化アルミニウム結晶粒子を測定することにより求められた試料＃１０８の（ａ）粒径分布及び（ｂ）厚さ分布を示すヒストグラムである。 [図29] 図２９は、試料＃１１２のＳＥＭ写真である。 [図30] 図３０は、図２９の写真から求められた試料＃１１２の（ａ）粒径分布及び（ｂ）厚さ分布を示すヒストグラムである。 [図31] 図３１は、試料＃１１３のＳＥＭ写真である。 [図32] 図３２は、図３１の写真から求められた試料＃１１３の（ａ）粒径分布及び（ｂ）厚さ分布を示すヒストグラムである。 [図33] 図３３（ａ）及び図３３（ｂ）は、図３１に示された試料＃１１３のＳＥＭ写真のそれぞれ一部を拡大した写真である。 [図34] 図３４は、本実施例に係る試料＃１０４、＃１０８、＃１０９、＃１１０、＃１１１、＃１１２及び＃１１３のそれぞれにおける窒化アルミニウム結晶粒子の電子線励起発光（ＣＬ）の強度とその光の波長との関係を測定した結果である。 発明を実施するための形態 [0022] 以下、添付図面を参照しながら窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 （第１の実施の形態） [0023] まず、本方法に好適に用いられる窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置の構成について説明する。図１は、本方法に用いられる製造装置１Ａの構成を示す概略図である。この製造装置１Ａは、気相法により結晶粒子を製造するための装置である。図１を参照すると、製造装置１Ａは、反応管２、加熱装置３、ガスライン４～６、シュラウド９及び排気管１２を備える。 [0024] 反応管２は、第２の反応室２ａ、及び反応容器７を内部に有する。加熱装置３は、反応管２の高さ方向における一部の周囲に設置されている。加熱装置３としては、例えば電気管状炉が好適である。 [0025] ガスライン４は、アンモニアガスを反応室２ａへ供給するための管であり、反応管２の端面２ｂ寄りの壁面に設置されている。また、ガスライン５は、塩化水素ガスを反応容器７の内部へ供給するための管であり、反応管２の端面２ｂに設置されている。さらに、ガスライン６は、窒素ガスを反応室２ａへ供給するための管であり、反応管２の端面２ｂに設置されている。 [0026] 反応容器７の内部は第１の反応室７ａとなっている。反応室７ａは塩化アルミニウムガス（ＡｌＣｌ ３）を発生させるための領域である。反応容器７は、加熱装置３の下端３ａよりもさらに端面２ｂ寄りに設置されている。反応容器７の端面２ｂ寄りの端面７ｂには、ガスライン５の先端部が接続されている。反応容器７の端面７ｂと対向する他の端面７ｃには、ノズル１０が接続されている。ノズル１０は、反応容器７の端面７ｃから反応室２ａまで延伸されている。反応室７ａには、原料８であるアルミニウムが設置されている。さらに、反応室７ａには、ガスライン５より熱電対１１が挿入され、熱電対１１の先端は、原料８の位置に設置されている。 [0027] シュラウド９は、反応管２の内部に配置され、端面２ｂから反応容器７とノズル１０の先端部との間の位置まで延伸されている。反応容器７はシュラウド９の内側に設置されている。また、ガスライン４から供給されるアンモニアガスは、反応管２の壁面とシュラウド９の間にある空隙を通過して、反応室２ａに導かれる。従って、反応室７ａで発生する塩化アルミニウムガスは、シュラウド９によりアンモニアガスから隔離されている。 [0028] 排気管１２は、反応室２ａにおいて反応の結果生じた残余ガスを排出するために、反応管２の端面２ｂと対向する他方の端面２ｃに設置されている。排気管１２の先端部には、繊維性フィルタ１３が設けられている。繊維性フィルタ１３は、反応の結果生じた窒化アルミニウム結晶粒子を捕集する。繊維性フィルタ１３としては、例えばシリカ繊維性フィルタ、ガラス繊維性フィルタが好適である。 [0029] 図２は、反応室２ａの温度分布を示す一例である。図２の左側にあるグラフは、反応室２ａの高さ方向の温度分布を示している。Ａは加熱装置３の下端３ａの位置である。反応管２の高さ方向の距離はＡを座標原点としている。Ｂはノズル１０の先端部の位置であり、Ａからの距離は１８５ｍｍである。Ｃは加熱装置３の上端の位置であり、Ａからの距離は６２５ｍｍである。Ｄは繊維性フィルタ１３の位置であり、Ａからの距離は６９５ｍｍである。図２のグラフを参照すると、Ａからの距離が１５０ｍｍ以上４５０ｍｍ以下の領域で、約１４００℃（１３５０℃以上１４５０℃以下）の均一な温度分布が得られていることがわかる。また、ノズル１０の先端部は、約１４００℃の均一な温度分布が得られている領域内にあることがわかる。これにより、ノズル１０から供給される塩化アルミニウムガス及びガスライン４から供給されるアンモニアガスは、反応室２ａの約１４００℃（１３５０℃以上１４５０℃以下）の領域で反応することがわかる。 [0030] ここで、上記した製造装置１Ａを用いた窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法について説明する。まず原料８として、アルミニウムを用意する。そして、このアルミニウムを反応室７ａに設置する。 [0031] 続いて、反応室２ａへガスライン６から窒素ガスを供給する。そして、反応室２ａに窒素ガスの流れを形成しながら、加熱装置３によって反応室２ａの温度を例えば１３５０℃以上１４５０℃以下の範囲内に加熱する。また、これと並行して、反応室７ａに設置した原料８であるアルミニウムを、例えば５８０℃以上アルミニウムの融点以下の温度の範囲内（例えば６００℃）に加熱する。従って、アルミニウムは完全には溶解しない。このとき、反応室７ａに設置したアルミニウムの温度は、熱電対１１により計測される。アルミニウムの温度が５８０℃以上アルミニウムの融点以下の温度になるように、反応容器７と加熱装置３との距離が調整される。 [0032] 反応室２ａの温度が例えば１３５０℃以上１４５０℃以下の範囲内になった後、ガスライン５より塩化水素ガスを反応室７ａに供給する。これにより、アルミニウムと、塩化水素ガスとが反応し、塩化アルミニウムガスが発生する（Ａｌ＋３ＨＣｌ→ＡｌＣｌ ３＋１．５Ｈ ２）。また、発生した塩化アルミニウムガスは、シュラウド９によりアンモニアガスから隔離される。 [0033] 続いて、ガスライン４よりアンモニアガスを反応室２ａへ供給する。これにより、アンモニアガスと、ノズル１０により導出された塩化アルミニウムガスとは、１３５０℃以上１４５０℃以下の範囲内の温度に加熱された反応室２ａにおいて反応し、窒化アルミニウム結晶粒子が製造される（ＡｌＣｌ ３＋ＮＨ ３→ＡｌＮ＋３ＨＣｌ）。製造された窒化アルミニウム結晶粒子は、繊維性フィルタ１３により捕集される。製造された窒化アルミニウム結晶粒子の粒径は、０．０５μｍ以上１μｍ以下の大きさである。なお、繊維性フィルタ１３の好適な温度範囲は、例えば４００℃以上８００℃以下である。 [0034] 以上に説明した工程により、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を製造することができる。 [0035] 本実施形態による窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置では、窒化アルミニウム結晶粒子の製造に塩化アルミニウムが用いられる。従来、窒化アルミニウム結晶粒子の製造には蒸発させたアルミニウムが用いられていたが、この方法では単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を得ることが困難であった。また、アルミニウムの温度を融点以下にすることにより、石英ガラスを腐蝕させるＡｌＣｌ（アルミニウム塩化物）の生成を抑制することができる。従って、本実施形態による製造装置によれば、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を高い割合で含む粉末を製造することが可能となるため、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を効率よく製造することができる。 [0036] また、本実施形態による窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置は気相法を用いた装置であるため、連続合成が可能であり、量産への応用が容易にできる。さらに、本実施形態では、シュラウド９により、第１の反応室７ａに設置されたアルミニウムが融点以上の温度に加熱されることを防ぐことができる。 [0037] 本実施形態では、繊維性フィルタ１３により効率的に窒化アルミニウム結晶粒子を捕集することができる。また、本実施形態では、塩化アルミニウムガス及びアンモニアガスを１３５０℃以上１４５０℃以下の範囲内で反応させることにより、製造された窒化アルミニウム結晶粒子の粒径を均一にすることができる。 [0038] 本実施形態による窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法では、窒化アルミニウム結晶粒子の製造に塩化アルミニウムを用いる。従来は、窒化アルミニウム結晶粒子の製造に蒸発させたアルミニウムが用いられていたが、この方法では単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を得ることが困難であった。また、アルミニウムの温度を融点以下にすることにより、石英ガラスを腐蝕させるＡｌＣｌ（アルミニウム塩化物）の生成を抑制することができる。従って、本実施形態による製造方法によれば、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を高い割合で含む粉末を製造することが可能となるため、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を効率よく製造することができる。 [0039] また、本実施形態による窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法は気相法であるため、連続合成が可能であり、量産への応用が容易にできる。さらに、本実施形態では、シュラウド９により、第１の反応室７ａに設置されたアルミニウムが融点以上の温度に加熱されることを防ぐことができる。 [0040] 本実施形態では、繊維性フィルタ１３により効率的に窒化アルミニウム結晶粒子を捕集することができる。また、本実施形態では、塩化アルミニウムガス及びアンモニアガスを１３５０℃以上１４５０℃以下の範囲内で反応させることにより、製造された窒化アルミニウム結晶粒子の粒径を均一にすることができる。 [0041] 上記した窒化アルミニウム結晶粒子は、反応室７ａがシュラウド９によりアンモニアガスから隔離されている状態で製造される。これにより、反応室２ａの温度が例えば１３５０℃以上の高温になる場合であっても、反応室７ａに設置されたアルミニウムが融点以上の温度に加熱されることを防いだ状態で製造されることができる。また、上記した本実施形態による窒化アルミニウム結晶粒子は、従来の多結晶の窒化アルミニウム結晶粒子では不可能であった大型窒化アルミニウム結晶育成用の種結晶として利用することができる。大型窒化アルミニウム単結晶は、ＧａＮ系発光及び電子デバイスのエピタキシャル成長基板として利用することができる。また、結晶性の優れた単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を使用することにより、従来の多結晶の窒化アルミニウム結晶粒子では困難であった、窒化アルミニウムを母体とする蛍光体の大幅な高効率化を図ることができる。 [0042] （実施例１） 反応管２として内径６０ｍｍ、高さ１０００ｍｍである高純度アルミナ製縦型反応管と、加熱装置３として加熱部の長さが５００ｍｍである電気管状炉とを含む製造装置１Ａを準備した。反応管２は、重力加速度の方向と反応管２の高さ方向とが互いに沿うように設置され、窒素ガス、塩化水素ガス及びアンモニアガスは、端面２ｂ寄りに設置されたガスライン４～６から供給され、反応の結果生じたガスは、端面２ｃ寄りに設置された排気管１２より排気される。使用する原料８は金属アルミニウムである。使用するガスは２０％窒素希釈の塩化水素ガス、アンモニアガス及び窒素ガスである。 [0043] 本実施例では、反応室２ａの温度と、窒素ガス、塩化水素ガス及びアンモニアガスの流量とを変数とし、それぞれ異なる３つの条件を設定して、試料ａ、ｂ及びｃを製造した。図３は、それぞれ異なる３つの条件と試料ａ、ｂ及びｃとの対応を示す表である。ここで、ガス流量の単位は、１分間あたりの標準状態での体積を立方センチメートルで表記した場合のガス流量である。 [0044] 次に、例えば試料ａの製造工程を説明する。まず、ガスライン６から窒素ガスを１７３０ｓｃｃｍの流量で反応室２ａに供給し、反応室２ａに窒素ガスの流れを形成しつつ、反応室２ａの温度が１４５０℃になるように加熱する。これと並行して、反応室７ａに設置した金属アルミニウムの温度が約６００℃になるように加熱する。反応室２ａの温度が一定になった後、反応管２の端面２ｂに設置されたガスライン５から、２０％窒素ガス希釈の塩化水素ガスを２０ｓｃｃｍの流量で反応室７ａへ供給し、塩化水素ガスと金属アルミニウムとを反応させることにより、塩化アルミニウムガスを発生させる（Ａｌ＋３ＨＣｌ→ＡｌＣｌ ３＋１．５Ｈ ２）。 [0045] 続いて、ガスライン４からアンモニアガスを２５０ｓｃｃｍの流量で反応室２ａに供給し、アンモニアガスと塩化アルミニウムガスとを、反応室２ａの１４５０℃の領域で反応させ、窒化アルミニウム結晶粒子を製造する（ＡｌＣｌ ３＋ＮＨ ３→ＡｌＮ＋３ＨＣｌ）。窒化アルミニウム結晶粒子は、ガラス繊維性フィルタ１３により捕集される。 [0046] 図４は、製造した試料ａ、ｂ及びｃについて、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ法）を行った結果である。図４を参照すると、試料ａ、ｂ及びｃは、全て窒化アルミニウム結晶粒子のみで構成されていることがわかる。 [0047] 図５は、図３のａ、ｂ及びｃの条件で製造した窒化アルミニウム結晶粒子の走査電子顕微鏡写真である。図５において（ａ）は試料ａの写真であり、（ｂ）は試料ｂの写真であり、（ｃ）は試料ｃの写真である。図５を参照すると、ほとんどの粒子は、ウルツ鉱構造を反映した６回対称の各々独立した六角柱又は六角鼓形であり、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子が高い割合で製造されていることがわかる。ここで、六角鼓形の形状とは、六角形の端面に挟まれる領域の断面形状が六角形であり、該六角形が端面の六角形よりも小さい形状である立体形状をいう。また、窒化アルミニウム結晶粒子の粒径は、およそ０．０５μｍ以上０．８μｍ以下であることがわかる。 [0048] 図６は、比較例として、市販の窒化アルミニウム結晶粒子の走査電子顕微鏡写真を示している。図５と図６との比較から明らかなように、本実施例により製造される窒化アルミニウム結晶粒子は、従来のものと比較して結晶性が極めて高い（単結晶の）粒子であることがわかる。 [0049] （実施例２） 実施例１に示した条件と異なる条件で、窒化アルミニウム結晶粒子を製造した。まず、実施例１と同様の製造装置１Ａを準備した。使用する原料８は金属アルミニウムである。使用するガスは２０％窒素希釈の塩化水素ガス、アンモニアガス及び窒素ガスである。 [0050] 次に、製造工程を説明する。まず、ガスライン６から窒素ガス（流量９８０ｓｃｃｍ～１７８０ｓｃｃｍ）を反応室２ａに供給し、反応室２ａに窒素ガスの流れを形成しつつ、反応室２ａの温度が１４５０℃になるように加熱する。これと並行して、金属アルミニウムの温度が約６００℃になるように加熱する。反応室２ａの温度が一定になった後、反応管２の端面２ｂに設置されたガスライン５から、４ｓｃｃｍの流量である塩化水素ガスと１６ｓｃｃｍの流量である窒素ガスとを混合したガスを反応室７ａへ供給し、塩化水素ガスと金属アルミニウムとを反応させることにより、塩化アルミニウムガスを発生させる（Ａｌ＋３ＨＣｌ→ＡｌＣｌ ３＋１．５Ｈ ２）。 [0051] 続いて、ガスライン４からアンモニアガスと窒素ガスとを混合したガスを反応室２ａに供給する。混合したガスのうち、アンモニアガスの流量は２５０ｓｃｃｍ以上１０００ｓｃｃｍ以下であり、窒素ガスの流量は例えば０ｓｃｃｍである。アンモニアガスと塩化アルミニウムガスとを反応室２ａで反応させ、窒化アルミニウム結晶粒子を製造する（ＡｌＣｌ ３＋ＮＨ ３→ＡｌＮ＋３ＨＣｌ）。製造された粒子は、シリカ繊維性フィルタ１３により捕集される。なお、ガスライン４及び６から供給される窒素ガスの流量は、合わせて９８０ｓｃｃｍ以上１７３０ｓｃｃｍ以下である。 [0052] 上記した条件で製造した窒化アルミニウム結晶粒子の特徴を確認した結果、窒化アルミニウム結晶粒子は単結晶でウルツ鉱構造の六角柱型及び六角鼓形を有していた。また、粒子の大きさは０．０５μｍ以上０．８μｍ以下であった。最も大きな粒子は直径及び長さが約０．８μｍであり、粒子の平均長さは約０．３μｍであった。 [0053] （実施例３） 図７は、反応室２ａの温度を１４００℃として製造した窒化アルミニウム結晶粒子の走査電子顕微鏡写真である。なお、本実施例では、ガスライン６から供給される窒素ガスの流量を５００ｓｃｃｍとし、ガスライン５から供給される塩化水素ガスの流量を４ｓｃｃｍ（希釈用窒素ガスとの総和では２０ｓｃｃｍ）とし、ガスライン４から供給されるアンモニアガス及び窒素ガスの各流量をそれぞれ１０００ｓｃｃｍ、４８０ｓｃｃｍとした。図７を参照すると、粒子Ａは、完全な単結晶粒子であり、粒子Ｂは、ｃ軸の向きが真逆の２つの単結晶グレインが結合した粒子である可能性があることがわかる。また、図７を参照すると、粒子Ａのうち、面Ｃ及び面Ｄは一方が（０００１）Ａｌ面であり他の一方が（０００１）Ｎ面であることがわかる。結晶方位は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により測定される回折スポット形状を解析することで確定できる。 [0054] （実施例４） 図８は、反応室２ａの温度を１５００℃として製造した窒化アルミニウム結晶粒子の電子線励起発光（Cathodo Luminescence）の強度とその光の波長との関係を測定した結果である。図８を参照すると、最大発光強度の波長は、約３７５ｎｍであることがわかる。この波長は、製造条件により多少変動する。なお、本実施例では、ガスライン６から供給される窒素ガスの流量を５００ｓｃｃｍとし、ガスライン５から供給される塩化水素ガスの流量を４ｓｃｃｍ（希釈用窒素ガスとの総和では２０ｓｃｃｍ）とし、ガスライン４から供給されるアンモニアガス及び窒素ガスの各流量をそれぞれ１０００ｓｃｃｍ、４８０ｓｃｃｍとした。 [0055] （実施例５） アンモニアガスの分圧が窒化アルミニウム結晶粒子の形成に与える影響を調べるために、次の実験を行った。まず、実施例１と同様な製造装置１Ａを準備した。反応室７ａに金属アルミニウムを設置し、金属アルミニウムが約６００℃になるまで加熱した。その後、塩化水素ガスを４ｓｃｃｍの流量で反応室７ａに供給し、塩化アルミニウムガスを生成させた。続いて、反応室２ａの温度が１４５０℃になるまで加熱し、塩化アルミニウムガスとガスライン４から供給したアンモニアガスとを反応させて、窒化アルミニウム結晶粒子を製造した。本実施例５では、アンモニアガスの流量と、アンモニアガスの分圧を変化させた。ここで、アンモニアガスの分圧は、アンモニアガスに窒素ガスを混合することにより変化させた。 [0056] 図９は、異なる分圧条件で製造した窒化アルミニウム結晶粒子について、Ｘ線回折測定を行った結果である。図９において、グラフＧａはアンモニアの分圧が０．２５ａｔｍである場合を示し、グラフＧｂはアンモニアの分圧が０．１２５ａｔｍである場合を示している。図９を参照すると、異なる分圧条件であっても、製造される粒子は、窒化アルミニウム結晶粒子のみであることがわかる。図１０は、異なる分圧条件で製造された窒化アルミニウム結晶粒子の電子顕微鏡写真である。図１０（ａ）は、アンモニアの分圧が０．１２５ａｔｍである場合の写真であり、図１０（ｂ）はアンモニアの分圧が０．２５ａｔｍである場合の写真である。図１０を参照すると、製造された結晶粒子は、ウルツ鉱構造を反映した６回対称の形状をもつ単結晶粒子が多いことがわかる。また、図１０（ａ）と図１０（ｂ）とを比較すると、アンモニアガスの分圧の減少に従い粒径が増大する傾向があることがわかった。これは、微小な核の生成に比べて、粒子の成長が促進されたためと考えられる。 [0057] なお、本実施例では、ガスライン６から供給される窒素ガスの流量を１４８０ｓｃｃｍとし、ガスライン５から供給される塩化水素ガスの流量を４ｓｃｃｍ（希釈用窒素ガスとの総和では２０ｓｃｃｍ）とし、ガスライン４から供給されるアンモニアガス及び窒素ガスの各流量をそれぞれ５００ｓｃｃｍ、０ｓｃｃｍ（アンモニアの分圧が０．２５０ａｔｍである場合）或いはそれぞれ２５０ｓｃｃｍ、２５０ｓｃｃｍ（アンモニアの分圧が０．１２５ａｔｍである場合）とした。 [0058] 上記した結果より、塩化アルミニウムは単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を製造するための材料として適していることがわかった。 [0059] （実施例６） ここで、図１１は、比較例として、アルミニウム原料として蒸発させた金属アルミニウムを用い、この金属アルミニウムとＮ ２若しくはＮＨ ３ガスとを反応させることによって窒化アルミニウム結晶粒子を製造した場合における、反応室２ａの温度と（１００）Ｘ線回折の半値全幅（ＦＷＨＭ、単位：度）との関係を示すグラフである。また、図１２（ａ）は、金属アルミニウムとＮＨ ３ガスとを反応させた場合におけるアルミニウム結晶粒子の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示しており、図１２（ｂ）は、金属アルミニウムとＮ ２ガスとを反応させた場合におけるアルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真を示している。図１１及び図１２に示されるように、金属アルミニウムとＮ ２若しくはＮＨ ３とを直接反応させた場合、第１実施形態のようにＡｌＣｌ ３とＮＨ ３とを反応させた場合と比較して、結晶性は同等であるが、単結晶粒子の割合は極めて低い。 （第２の実施の形態） [0060] 図１３は、本方法に用いられる製造装置１Ｂの構成を示す概略図である。この製造装置１Ｂは、気相法により結晶粒子を製造するための装置である。第１実施形態の製造装置１Ａと本実施形態の製造装置１Ｂとの相違点は、シュラウドの形状である。すなわち、本実施形態のシュラウド１９は、本体部１９ａと、内管筒１９ｂとを有する。本体部１９ａは、反応管２の長手方向に延びる円筒状の部材である。本体部１９ａは、反応管２の内部に配置され、反応管２の底面から反応容器７とノズル１０の先端部との間の位置まで延伸されている。反応容器７は、本体部１９ａの内側に設置されている。内管筒１９ｂは、反応管２の長手方向に延びる円筒状の部材であって、本体部１９ａにおける反応容器７とノズル１０の先端部との間の位置から、ノズル１０の先端部の位置付近まで延伸されている。反応管２の長手方向における内管筒１９ｂの先端部の位置は、ノズル１０の先端部の位置よりも反応室２ａ側に配置されてもよく、また、ノズル１０の先端部の位置よりも本体部１９ａ側に配置されてもよく、また、ノズル１０の先端部の位置と等しくてもよい。 [0061] ガスライン４から供給されるアンモニアガスは、反応管２の壁面とシュラウド１９との間にある空隙を通過して、反応室２ａに導かれる。従って、アンモニアガスは、反応室２ａに到達するまで、反応室７ａにて溶解していないアルミニウムと塩化水素ガスの塩素が化合し、気相中ではアルミニウムと塩素の化学量論的に、Ａｌ：Ｃｌが１：１から１：３までの結合状態となって発生する塩化アルミニウムガス（以下では「三塩化アルミニウムガス」という。）、及びガスライン６から導入される窒素ガスから隔離される。 [0062] 図１４は、反応室２ａの温度分布の一例を示すグラフである。図１４において、縦軸は反応管２の長手方向における位置を示しており、加熱装置３の下端３ａの位置（Ａ）を原点としている。横軸は温度を示している。なお、図中のＢは、ノズル１０の先端部の位置であり、Ａからの距離は例えば１８５ｍｍである。Ｃは、加熱装置３の上端の位置であり、Ａからの距離は例えば６２０ｍｍである。Ｄは、繊維性フィルタ１３の位置であり、Ａからの距離は例えば６９５ｍｍである。Ｅは、反応管２の上端の位置であり、Ａからの距離は例えば１０００ｍｍである。図１４を参照すると、少なくともＡからの距離が１５０ｍｍ以上４５０ｍｍ以下の領域において、各設定温度（１３００℃、１４００℃、１５００℃）の均一な温度分布が得られていることがわかる。特に、設定温度が１４００℃の場合、該領域における温度分布は１３５０℃以上１４５０℃以下の範囲に収まっている。また、ノズル１０の先端部およびシュラウド１９の先端部は、各設定温度の均一な温度分布が得られている領域内にあることがわかる。したがって、ノズル１０から供給される三塩化アルミニウムガスとガスライン４から供給されるアンモニアガスとは、反応室２ａの均一な温度分布の領域（例えば、設定温度が１４００℃である場合には１３５０℃以上１４５０℃以下の領域）において互いに反応することができる。 [0063] なお、製造装置１Ｂを用いた窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法は、前述した第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態の製造装置１Ｂ及びこれを用いた窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法は、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。但し、本実施形態では、シュラウド１９に内管筒１９ｂが設けられており、内管筒１９ｂの先端部がノズル１０の先端部の位置付近まで延伸されている。これにより、ノズル１０から吹き出す三塩化アルミニウムガス、ノズル１０と内管筒１９ｂとの隙間から吹き出す窒素ガス、及び内管筒１９ｂと反応管２の内壁との隙間から吹き出すアンモニアガスが、層流の状態で反応室２ａの奥深く到達することができる。そして、この間、三塩化アルミニウムガスとアンモニアガスとが緩やかに反応する。 [0064] ここで、反応室２ａにおける窒化アルミニウム結晶粒子の生成は、次のような過程を経て行われると考えられる。まず、アンモニアガスと三塩化アルミニウムガスとが反応することにより、窒化アルミニウム結晶粒子の形成の基となる微小な核が生成される。この核は、反応条件に応じて単結晶若しくは多結晶となるが、第１実施形態や本実施形態の反応条件下では殆どが単結晶となる。そして、更にアンモニアガス及び三塩化アルミニウムガスが供給されることによって、核の周囲に結晶が成長し、粒子が次第に大きくなる。このとき、核が単結晶であれば成長後の粒子も単結晶となり、核が多結晶であれば成長後の粒子も多結晶となる。 [0065] 上述したように、本実施形態では内管筒１９ｂの作用によって三塩化アルミニウムガスとアンモニアガスとが緩やかに反応する。そして、本発明者の知見によれば、三塩化アルミニウムガスとアンモニアガスとの反応が緩やかであるほど、反応室２ａ内に供給される三塩化アルミニウムガス及びアンモニアガスのうち核の生成に寄与する割合が抑えられ、粒子成長に寄与する割合が増加する。したがって、比較的大きな窒化アルミニウム結晶粒子をより好適に製造することができる。また、反応室２ａ内において核の生成が抑えられるような条件下では、核の多結晶化も抑制される。したがって、単結晶からなる窒化アルミニウム結晶粒子をより好適に製造することができる。 [0066] （実施例７） 内管筒１９ｂの有無、反応室内の温度、および塩化水素ガスの流量が窒化アルミニウム結晶粒子の形成に与える影響を調べるために、次の実験を行った。まず、実施例１と同様の構成を備える製造装置１Ａと、第２実施形態に係る製造装置１Ｂとを準備した。なお、製造装置１Ｂの反応管２は、内径６０ｍｍ、高さ１０００ｍｍである高純度アルミナ製縦型反応管であり、加熱装置３としての電気管状炉の加熱部の長さは５００ｍｍであった。ノズル１０の外径は６ｍｍであり、内径は４ｍｍであった。内管筒１９ｂの外径は２５ｍｍであり、内径は２０ｍｍであった。 [0067] 反応室７ａに金属アルミニウムを設置し、金属アルミニウムが約６００℃になるまで加熱した。その後、２０％窒素希釈の塩化水素ガスを１５ｓｃｃｍ、２０ｓｃｃｍ、２５ｓｃｃｍ及び５０ｓｃｃｍのうち何れかの流量（塩化水素ガスのみの流量に換算すると、それぞれ３ｓｃｃｍ、４ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍ及び１０ｓｃｃｍ）で反応室７ａに供給し、三塩化アルミニウムガスを生成させた。続いて、反応室２ａの温度を１３００℃、１３５０℃、１４００℃、１４５０℃、及び１５００℃の何れかに設定し、ガスライン４から供給されたアンモニアガスと三塩化アルミニウムガスとを反応させて、窒化アルミニウム結晶粒子を製造した。なお、ガスライン６から供給される窒素ガスの流量を５００ｓｃｃｍとし、ガスライン４からアンモニアガスと共に供給される窒素ガスの流量を、２０％窒素希釈の塩化水素ガスの流量と合わせて１５００ｓｃｃｍとなるように設定した。 [0068] 図１５は、本実施例において製造された窒化アルミニウム結晶粒子の試料番号と、各試料番号における反応室内の設定温度、塩化水素ガス流量、内管筒１９ｂの有無、およびノズル１０の先端部の位置を基準とする内管筒１９ｂの先端部の位置（反応管２の端面２ｃ側を正とする）を示す図表である。なお、内管筒１９ｂが有る場合に、設定温度が１３００℃以上１４００℃以下の試料では、内管筒１９ｂの先端部の位置をノズル１０の先端部の位置に対して端面２ｂ側に設け、設定温度が１４５０℃以上１５００℃以下の試料では、内管筒１９ｂの先端部の位置をノズル１０の先端部の位置に対して端面２ｃ側に設けた。 [0069] 以下、図１５に示された各試料＃１０１～＃１１６に基づいて、内管筒１９ｂの有無、反応室内の温度、および塩化水素ガスの流量などが窒化アルミニウム結晶粒子の形成に与える影響について調べた結果を説明する。 [0070] ＜内管筒の有無が窒化アルミニウム結晶粒子の形成に与える影響について＞ 図１６は、内管筒１９ｂの有無による窒化アルミニウム結晶粒子の結晶性への影響を示すグラフである。図１６において、横軸は塩化水素ガス流量（単位：ｓｃｃｍ）を示しており、縦軸はＸ線回折結果の半値全幅（ＦＷＨＭ、単位：度）を示している。図１６には、内管筒１９ｂが無い場合として試料＃１０９及び＃１１０が、内管筒１９ｂが有る場合として試料＃１０８及び＃１０４が、それぞれプロットされている。また、図１７は、内管筒１９ｂが無い場合（（ａ）試料＃１０９、（ｂ）試料＃１１０）における窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真であり、図１８は、内管筒１９ｂが有る場合（（ａ）試料＃１０８、（ｂ）試料＃１０４）における窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真である。 [0071] 図１６に示されるように、塩化水素ガスの流量に拘わらず、内管筒１９ｂが有る場合（＃１０８，＃１０４）には、内管筒１９ｂが無い場合（＃１０９，＃１１０）よりもＸ線回折結果のＦＷＨＭが小さくなった。このことは、シュラウドに内管筒が設けられることによって、窒化アルミニウム結晶粒子の結晶性が改善されることを表している。この事実は、図１７及び図１８に示されたＳＥＭ写真によって裏付けられる。したがって、第２実施形態のように、シュラウド１９は内管筒１９ｂを有することが好ましい。 [0072] ＜反応室内の設定温度が窒化アルミニウム結晶粒子の形成に与える影響について＞ 図１９は、反応室２ａ内の設定温度による窒化アルミニウム結晶粒子の結晶性への影響を示すグラフである。図１９において、横軸は反応室２ａ内の設定温度（単位：度）を示しており、縦軸はＸ線回折結果のＦＷＨＭ（単位：度）を示している。図１９には、ＨＣｌ流量が１０ｓｃｃｍである試料＃１０１、＃１０２、＃１０３及び＃１０４がプロットされており、また、ＨＣｌ流量が５ｓｃｃｍである試料＃１０８、＃１１１、＃１１２、＃１１４、＃１１５が、それぞれプロットされている。また、図２０（ａ）、図２０（ｂ）、図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２２（ａ）及び図２２（ｂ）それぞれは、試料＃１０１、＃１０２、＃１０３、＃１０４、＃１１１、＃１１２それぞれにおける窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真である。また、図２３（ａ）は、試料＃１１５における窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真であり、図２３（ｂ）は図２３（ａ）を拡大したＳＥＭ写真であり、図２３（ｃ）は図２３（ｂ）を更に拡大したＳＥＭ写真である。 [0073] 図１９に示されるように、反応室２ａの設定温度が１４５０℃以下である場合に、Ｘ線回折結果のＦＷＨＭが０．３よりも小さくなり、十分な窒化アルミニウム結晶粒子の結晶性が得られた。また、反応室２ａの設定温度が１４００℃である場合にＸ線回折結果のＦＷＨＭが最も小さくなった。この結果から、反応室２ａの設定温度は１４５０℃以下であることが好ましく、１４００℃である（すなわち、温度分布が１３５０℃以上１４５０℃以下の範囲内に含まれる）ことが更に好ましい。 [0074] ＜塩化水素ガス流量が窒化アルミニウム結晶粒子の形成に与える影響について＞ 図２４は、塩化水素ガス流量による窒化アルミニウム結晶粒子の結晶性への影響を示すグラフである。図２４において、横軸は塩化水素ガス流量（単位：ｓｃｃｍ）を示しており、縦軸はＸ線回折結果のＦＷＨＭ（単位：度）を示している。図２４には、反応室内の設定温度が１４００℃である試料＃１０４、＃１０８、＃１１３及び＃１１６がプロットされている。また、図２５は試料＃１１３における窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真である。また、図２６（ａ）は、試料＃１１６における窒化アルミニウム結晶粒子のＳＥＭ写真であり、図２６（ｂ）は図２６（ａ）を拡大したＳＥＭ写真であり、図２６（ｃ）は図２６（ｂ）を更に拡大したＳＥＭ写真である。なお、試料＃１０４及び＃１０８のＳＥＭ写真については、図１８に示されている。 [0075] 図２４に示されるように、塩化水素ガス流量が４ｓｃｃｍ以上である場合に、Ｘ線回折結果のＦＷＨＭが０．２３よりも小さくなり、十分な窒化アルミニウム結晶粒子の結晶性が得られた。特に、塩化水素ガス流量が４ｓｃｃｍ以上５ｓｃｃｍ以下である場合には、ＦＷＨＭが０．２２よりも小さくなり、極めて結晶性の良好な窒化アルミニウム結晶粒子を得るに至った。 [0076] ＜窒化アルミニウム結晶粒子の大きさについて＞ 続いて、図１５に示された各試料のうち、試料＃１０８、＃１１２及び＃１１３に基づいて、窒化アルミニウム結晶粒子の大きさを測定した結果について説明する。図２７は、試料＃１０８（設定温度１４００℃、ＨＣｌ流量５ｓｃｃｍ）のＳＥＭ写真であり、図２８は、この写真に含まれる個々の窒化アルミニウム結晶粒子を測定することにより求められた試料＃１０８の（ａ）粒径分布及び（ｂ）厚さ分布を示すヒストグラムである。同様に、図２９は、試料＃１１２（設定温度１３５０℃、ＨＣｌ流量５ｓｃｃｍ）のＳＥＭ写真であり、図３０は、この写真から求められた試料＃１１２の（ａ）粒径分布及び（ｂ）厚さ分布を示すヒストグラムである。また、図３１は、試料＃１１３（設定温度１４００℃、ＨＣｌ流量４ｓｃｃｍ）のＳＥＭ写真であり、図３２は、この写真から求められた試料＃１１３の（ａ）粒径分布及び（ｂ）厚さ分布を示すヒストグラムである。なお、図２８（ａ）、図３０（ａ）及び図３２（ａ）において、粒径とは、窒化アルミニウム結晶粒子の平面形状（六角形）において対向する辺の間隔を表し、厚さとは、窒化アルミニウム結晶粒子の上記平面形状に垂直な方向における一対の端面間の距離を表している。 [0077] 図２８（ａ）、図３０（ａ）及び図３２（ａ）に示されるように、試料＃１０８、＃１１２及び＃１１３のいずれにおいても、窒化アルミニウム結晶粒子の粒径は０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内に収まっていることがわかる。また、図２８（ｂ）、図３０（ｂ）及び図３２（ｂ）に示されるように、窒化アルミニウム結晶粒子の厚さは、試料＃１０８では０．１μｍ以上０．４μｍ以下の範囲内に収まっており、試料＃１１２では０．１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲内に収まっており、試料＃１１３では０．１μｍ以上０．６μｍ以下の範囲内に収まっていることがわかる。 [0078] ＜窒化アルミニウム結晶粒子の形状について＞ 図２７、図２９及び図３１に示された試料＃１０８、＃１１２及び＃１１３のＳＥＭ写真を参照すると、本実施例により製造された窒化アルミニウム結晶粒子の中には、六角錐台（すなわち、六角柱の側面が底面及び上面に対して傾斜している形状）といった外形を有するものが多数確認された。また、これらのＳＥＭ写真を参照すると、六角柱状（典型的には、厚さが粒径よりも小さいもの）といった外形を有するものも多数確認された。また、これらのＳＥＭ写真を参照すると、六角柱状であるが厚さが粒径よりも極めて小さく、六角板状といった外形を有するものも確認された。 [0079] また、図３３（ａ）及び図３３（ｂ）は、図３１に示された試料＃１１３のＳＥＭ写真のそれぞれ一部を拡大した写真である。これらの写真に示されるように、本実施例により製造された窒化アルミニウム結晶粒子の中には、２つの六角錐台の底面同士が結合された形状が多数確認された。このような形状を言い換えると、窒化アルミニウム結晶粒子は、厚さ方向と交差する平面に沿った正六角形状の一対の端面を有しており、厚さ方向に垂直な断面が正六角形であり、且つ、厚さ方向の中央部分における六角形断面の径が、一対の六角形端面の径よりも大きい。 [0080] ＜窒化アルミニウム結晶粒子のＣＬ強度について＞ 図３４は、本実施例に係る試料＃１０４、＃１０８、＃１０９、＃１１０、＃１１１、＃１１２及び＃１１３のそれぞれにおける窒化アルミニウム結晶粒子の電子線励起発光（ＣＬ）の強度とその光の波長との関係を測定した結果である。図３４（ａ）には試料＃１０４、＃１０８、＃１０９及び＃１１０に関するグラフが示されており、図３４（ｂ）には試料＃１０８、＃１１１、＃１１２及び＃１１３に関するグラフが示されている。なお、これらのＣＬ強度は室温環境にて測定され、電子ビーム加速電圧は１０ｋＶ、電流密度は６０μＡ／ｃｍ ２、測定時間は１００ｍｓであった。 [0081] 図３４に示されるように、測定に使用された試料のうち、試料＃１１３（設定温度１４００℃、ＨＣｌ流量４ｓｃｃｍ）におけるＣＬ強度が最も高く、次いで、試料＃１１２（設定温度１３５０℃、ＨＣｌ流量５ｓｃｃｍ）におけるＣＬ強度が高く、試料＃１０８（設定温度１４００℃、ＨＣｌ流量５ｓｃｃｍ）におけるＣＬ強度がそれらに次いで高い結果となった。この結果から、反応室２ａの設定温度が１４００℃である（すなわち温度分布が１３５０℃以上１４５０℃以下の範囲内に含まれる）場合に、窒化アルミニウム結晶粒子の結晶性が極めて良好となることがわかる。 [0082] 本発明による窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法、及び該方法により製造された窒化アルミニウム結晶粒子は、上記した実施形態及び実施例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。 産業上の利用可能性 [0083] 本発明は、単結晶の窒化アルミニウム結晶粒子を効率よく製造することができる窒化アルミニウム結晶粒子の製造装置および該製造装置を用いた窒化アルミニウム結晶粒子の製造方法、並びにそのような製造装置を用いた製造方法により製造される窒化アルミニウム結晶粒子として利用可能である。 符号の説明 [0084] １Ａ，１Ｂ…製造装置、２ａ…第２の反応室、４～６…ガスライン、７ａ…第１の反応室、８…原料、９，１９…シュラウド、１２…排気管、１３…繊維性フィルタ。 |
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