JP2000226300A

JP2000226300A - 結晶を合成および成長させる方法および装置

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Publication number: JP2000226300A
Application number: JP11362555A
Authority: JP
Inventors: Lucio Zanotti; ルチオ・ザノッティ; Mingzheng Zha; ミンチェン・チャ; Tamas Goeroeg; タマシュ・ゲレグ; Giovanni Zuccalli; ジョヴァンニ・ズッカリ; Andrea Zappettini; アンドレア・ザッペッティーニ
Original assignee: Pirelli Cavi e Sistemi SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2000-08-15
Also published as: CA2292853A1

Abstract

(57)【要約】【課題】高純度および正確な化学量論比の多結晶性化
合物および単結晶性化合物を製造する方法を提供する。【解決手段】下記工程を含んでなる、高純度および正
確な化学量論比の第II−ＶI族もしくは第III−Ｖ族多結
晶性化合物を製造する方法：ａ）封入剤（３０）を、この封入剤を溶融するに十分な
第一温度に加熱し；ｂ）化学量論量の少なくとも２つの反応体（２６、２
８）を、溶融状態の前記封入剤（３０）で囲み（封入の
間、前記反応体（２６、２８）は、前記反応体の１つ以
上のものの気化を起こすに十分な温度に達しない）；そ
してｃ）多結晶性第II−ＶI族もしくは第III−Ｖ族化合物を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に多結晶性化
合物を合成し、そのような化合物から単結晶を成長させ
るための方法および装置に関する。特に、本発明は、選
択される封入剤の融点以下の温度で高揮発性である１つ
以上の反応体もしくはドーパントを含んでなる、高純度
および正確な化学量論比の第II−ＶI族および第III−Ｖ
族多結晶性化合物を合成するための、およびそのような
化合物から既知の結晶成長技術を用いて単結晶を成長さ
せるための方法および装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】ＣｄＴｅなどの多くの
第II−ＶI族化合物が、γ線粒子やＸ線粒子などの高エ
ネルギー粒子の検出器の製造における光学用途を含む広
範囲の半導体用途、および赤外線検出器および太陽電池
で使用されるＨｇＣｄＴｅを有する構造物における基体
としての使用に適している。例えば、本出願人の名義に
なる欧州特許出願ＥＰ０８８６１６７は、特に、インジ
ウムをドープしたＣｄＴｅ結晶を用いる光学スイッチ開
閉装置を記載している。そのような用途は、単結晶性物
質が高純度および高結晶化度であることを必要とする。

【０００３】大量の高品質珪素系単結晶の成長が長年に
渡って可能であったのに対し、これは第II−ＶＩ族およ
び第III−Ｖ族化合物には当てはまらない。第II族およ
び第ＶI族に属する元素の種々の化合物、特に、ＣｄＴ
ｅからの所望の化学量論比を有する単結晶の成長は、こ
れらの元素の１つ以上のものの揮発性ゆえに、ときに
は、高温における化合物の成分どうしの蒸気圧の大きな
差と低熱伝導率ゆえに、特に複雑である。さらに、合金
を調製する際、所定の温度で平衡にある固相と液相の組
成における差ゆえに反応体の偏析が生じ、局在化した濃
度の反応体、不純物、ドーパント、もしくは微細相の不
均一分布をもたらす。さらに、成長が正常に起こる温度
で、反応体もしくは化合物の容器物質との反応は、結晶
の汚染をもたらし得る。結晶成長はまた、高不純物含有
率、転位密度、もしくは高すぎるか、および／または分
布が不均一な一つの成分の過剰さによって悪影響を受
け、その結果、非化学量論化合物および／または電子特
性の損なわれた結晶が生じる。

【０００４】関連技術は、第II−ＶＩ族半導体化合物を
合成する種々の方法を教示しているが、その中に、固相
反応方法および気相合成方法がある。Ｎ．Ｎ．Ｋｏｌｅ
ｓｎｉｋｏｖ等、“ＧｒｏｗｔｈａｎｄＣｈａｒａ
ｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＰ−ＴｙｐｅＣｄ
_1-xＺｎ_xＴｅ（ｘ：０．２、０．３、０．４）”，Ｊ．
ＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈ，第１７４巻、ｐｐ．２
５６〜２６２（１９９７）は、密閉したシリカアンプル
中のＣｄと過剰量のＴｅの固相反応によるＣｄＴｅの合
成を記載している。同論文はまた、密閉したシリカアン
プル中で別個の供給源から蒸発させたＺｎ蒸気と過剰量
のＴｅ蒸気の１０５０℃での反応によるＺｎＴｅの気相
合成を記載している。

【０００５】Ｆ．Ｐ．ＤｏｔｙおよびＪ．Ｆ．Ｂｕｔｌ
ｅｒ、“ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣｄＺｎＴｅ
ｃｒｙｓｔａｌｓｇｒｏｗｎｂｙｈｉｇｈｐｒ
ｅｓｓｕｒｅＢｒｉｄｇｍａｎｍｅｔｈｏｄ”，
Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１０
（４）、ｐｐ．１４１８〜１４２２（７月／８月、１９
９２）は、充填材料が、装填材料の蒸発損失を減らすた
めに固く固定したキャップを有する高純度黒鉛るつぼ中
で、溶融体の反応と均質化のためにプログラムされた手
順で加熱される結晶成長方法を記載している。

【０００６】同論文の表Ｉは、ＣｄＺｎＴｅ結晶の成長
中に損失した充填材料を示す。第II−ＶＩ族の化合物に
ついての種々の半導体単結晶成長技術が、特に、化合物
ＣｄＴｅについて、当業界で公知である。１つの公知の
成長技術は、垂直型（ＶＢ）もしくは水平型（ＨＢ）成
長のブリッジマン法である。論文“ＣｒｙｓｔａｌＧ
ｒｏｗｔｈｏｆＬａｒｇｅ−ＡｒｅａＳｉｎｇｌ
ｅ−ＣｒｙｓｔａｌＣｄＴｅａｎｄＣｄＺｎＴｅ
ｂｙｔｈｅＣｏｍｐｕｔｅｒ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌ
ｅｄＶｅｒｔｉｃａｌＭｏｄｉｆｉｅｄ−Ｂｒｉｄ
ｇｍａｎＰｒｏｃｅｓｓ”，Ｊ．ＣｒｙｓｔａｌＧｒ
ｏｗｔｈ、第８６巻（１９８８）、ｐｐ．１１１〜１１
７、（Ｓ．Ｓｅｎ等）は、ＣｄＴｅ結晶を成長させるた
めに使用される特別なＶＢ型成長方法を記載している。
使用される装置には、低温領域から離れた高温領域が含
まれ、２つの領域は、垂直に配置され、これらの領域間
の熱勾配の制御を可能とするようになっている。成長に
使用される多結晶は、成分の気相反応により得られる。

【０００７】Ｙｅｌｌｉｎ，Ｎ．およびＳｚａｐｉｒ
ｏ，Ｓ．，“ＶａｐｏｒＴｒａｎｓｐｏｒｔｏｆ
ＮｏｎｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃＣｄＴｅｉｎ
ＣｌｏｓｅｄＡｍｐｏｕｌｅｓ”，Ｊ．Ｃｒｙｓｔ
ａｌＧｒｏｗｔｈ、第６９巻、ｐｐ．５５５〜６０
（１９８４）は、物理的蒸気移送（“ＰＶＴ”）成長の
方法を記載している。先ず、多結晶性ＣｄＴｅを、一定
容積の石英アンプル中で、高真空密閉の下、Ｃｄと過剰
量のＴｅの低温反応により合成した。次に、多結晶性Ｃ
ｄＴｅを成長アンプルに移し、９３０〜９３３℃の温度
で垂直無種気成長（ＶＵＶＧ）により単結晶を成長させ
た。

【０００８】別の公知の成長技術は、液体封入剤チョク
ラルスキー法（ＬＥＣ）である。ＧａＡｓの成長に関す
るＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈＰｒｏｃｅｓｓｅｓ
（ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，１９８
６）、ｐｐ．１５１〜５４では、Ｊ．Ｃ．Ｂｒｉｃｅ
は、その基本が、気相を有さないことであるような方法
を記載している。その方法は、高周波電界により加熱さ
れたるつぼ中に一定量の成長させる物質および封入剤を
置くことを含んでなる。先ず、封入剤が、溶融物質をる
つぼから分離させるために溶融し、結晶と溶融物質の表
面を被覆する。種結晶を液体の表面にもたらし、加圧下
で公知の方法により成長させるが、種結晶は、分解を防
ぐ封入剤で被覆される。Ｂ₂Ｏ₃が、適当な封入剤として
挙げられている。

【０００９】米国特許第４，７４０，２６４号は、フロ
ートゾーン技術（浮遊帯法）を用いる成長方法を記載す
るが、それにおいてはＧａＡｓなどの結晶性物質の棒材
が、支持構造物中に置かれ、Ｂ₂Ｏ₃などの、結晶性物質
よりも低い融点を有する封入剤が、結晶性物質と周囲の
支持構造物との間に置かれる。棒材を溶融させる前に、
抵抗加熱コイルを使用して容器を加熱し、棒材を囲む封
入剤を溶融させ、その結果、支持構造物、封入剤および
棒材のすべてが加熱される。支持構造物を、加熱領域を
通って縦に移動させ、従来のフロートゾーン方法におけ
るように、棒材の断面を連続的に溶融する。

【００１０】米国特許第５，０５７，２８７号は、第II
−Ｖ族および第II−ＶＩ族結晶についての成長方法を記
載するが、それにおいては種結晶（例、ＧａＡｓ）、予
め化合された結晶物質（例、多結晶性ＧａＡｓ）および
封入剤が炉中の容器に入れられ、引き続いて３つの炉の
領域を通過させられる。第一の炉の領域は、封入剤の融
点以上、結晶物質の融点以下の温度に維持され、第二の
炉の領域は、長さが容器の長さよりも短く、結晶物質の
融解温度に少なくとも等しい温度で維持され、第三の炉
の領域は、封入剤の融点以上、結晶物質の融点以下の温
度に維持される。

【００１１】第III−Ｖ族および第II−ＶI族結晶を成長
させる別の方法は、米国特許第５，１３１，９７５号に
記載されている。その方法によれば、酸化硼素封入剤の
小片が、やはり種結晶を収容したるつぼ中の細かく砕い
た化合物半導体充填材料中に分散される。るつぼの温度
は、初めは酸化硼素の融点以上の値に上げられるが、こ
れによって酸化硼素は、壁と、るつぼの底と、まだ固体
状態にある半導体との間に、液体の十分に均一な層を形
成する。ついで、温度を、化合物半導体物質の融点付近
まで上げ、結晶成長は液体封入剤垂直冷却勾配成長プロ
セスにより進行する。

【００１２】ＴｏｍｏｋｉＩｎａｄａ等、“Ｇｒｏｗ
ｔｈｏｆＳｅｍｉ−ＩｎｓｕｌａｔｉｎｇＧａＡ
ｓＣｒｙｓｔａｌｓｗｉｔｈＬｏｗＣａｒｂｏ
ｎＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎＵｓｉｎｇＰｙｒｏ
ｌｙｔｉｃＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅＣｏａｔｅｄ
Ｇｒａｐｈｉｔｅ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．５０（３）、ｐｐ．１４３〜１４５（１９８７年１
月１９日）は、Ａｒガス雰囲気下で、現場合成液体封入
チョクラルスキー法により成長させたＧａＡｓ結晶への
炭素の取り込みを、最小限にするための方法を記載して
いる。その方法は、大きな引取装置（ｐｕｌｌｅｒ）内
での熱分解窒化硼素被覆黒鉛成分の使用を含む。

【００１３】米国特許第４，６５２，３３２号は、Ｃｕ
ＩｎＳｅ₂（Ｉ−III−ＶI）単結晶を合成し、成長させ
る方法を記載している。-本出願人は、前記米国特許の
明細書中での明らかな誤りに気づいたが、明細書中、摂
氏で示された温度は、実際には華氏で表すべきであると
考える。例えば、第５欄、２１〜２２行において、「Ｂ
₂Ｏ₃は約７００℃で軟化し始める」と、述べられてい
る。ＴｈｅＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＣｈｅｍｉｓｔ
ｒｙａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ、ｐ．Ｂ−７９（第６６
版、１９８５〜８６）は、Ｂ₂Ｏ₃の融点として４５０℃
を与えている。４５０℃は、７２３^oKである。記載され
た方法は、化学量論量のＣｕ、ＩｎおよびＳｅを、Ｂ₂
Ｏ₃とともにるつぼに入れることを含んでなる。Ｃｕ、
Ｉｎ、ＳｅおよびＢ₂Ｏ₃は、加圧下、ＲＦ誘導加熱コイ
ルにより加熱される。温度の上昇によってＢ₂Ｏ₃の液化
が生じ、るつぼに入れられたＣｕ、ＩｎおよびＳｅを被
覆し、Ｓｅに顕著な蒸発をも開始させる。しかし、Ｂ₂
Ｏ₃は比較的軟らかく、溶融しやすいので、セレンのほ
とんどはるつぼ内に閉じ込められる。温度が上昇するに
つれて、るつぼ内部のＣｕ、ＩｎおよびＳｅは、溶融し
封入されたＣｕＩｎＳｅ₂を形成し、温度はさらに上昇
して、化合物を均質化する。次に、溶融したＣｕＩｎＳ
ｅ₂と接触している封入剤を介して種結晶を挿入し、つ
いでそれを再び適当な速度で引き上げることにより、結
晶を成長させる。該特許は、５５〜７０気圧の過剰な圧
力と組み合わせた封入剤の存在にもかかわらず、工程中
にるつぼからのいくらかのＳｅの損失が依然としてあ
り、それによって結晶の化学量論成長を防ぐ可能性があ
る、と開示している。この問題を解決するために、該特
許は、これらの損失を補償し、化学量論成長にとって正
しい最終条件を得るために、るつぼに余分の１．８％〜
２．０％のＳｅを添加することを教示している。

【００１４】上記の理由から、液体封入剤の使用を含む
単結晶の合成と成長についての公知の技術に関して、成
長した結晶の質を向上させるために、かなりの努力がな
されてきたことは明らかである。これらの努力には、と
りわけ、成長装置を改良すること、装置構造体の材料を
適当に選択すること、成長する結晶に特殊な温度勾配、
もしくは時間が経つにつれての種々の温度変化を生成さ
せること、および反応体の気化を補償するために過剰量
の反応体を添加することが含まれる。

【００１５】しかし、出願人は、第II−ＶＩ族単結晶を
成長させる第II−ＶＩ族多結晶化合物の合成に関する封
入剤方法を使用する先行技術に、なんらの教示も見出し
ていない。

【００１６】これは、第II族および第ＶI族元素の多く
が、Ｂ₂Ｏ₃のような封入剤の融解温度以下の温度で顕著
に蒸発し始めるという事実によると思われる。すなわ
ち、封入剤を溶融させることが必然的に反応体を加熱す
ることになる先行技術の方法においては、封入剤の溶融
と反応体の被覆が完了する前に、１つ以上の揮発性反応
体が封入剤に妨害されずに蒸発し始め、その結果、非化
学量論多結晶性化合物が生成する。従って、単結晶成長
のための出発材料が非化学量論体なので、上記成長方法
は、不正確な化学量論および／または損なわれた電子特
性を有する第II−ＶI族単結晶を生成するだろう。

【００１７】本発明者等は、特に、固相反応方法は、元
素の完全な反応を保証しないと、決定づけた。この方法
で得られる多結晶は、非常に非化学量論的となり得る。
不正確な化学量論体は、Ｆ．Ｐ．Ｄｏｔｙ等による引用
論文に記載されたもののように、密閉アンプル合成方法
でも生じ得る。

【００１８】発明者等は、気相合成は、一般に、化合物
の少量生産に使用され、長い合成時間を必要とすること
を認めた。さらに、この方法を実施するために使用され
る装置は、反応体の蒸気の損失を避ける必要性のため
に、複雑である。例えば、ＣｄとＴｅの蒸気は、癌を生
じさせ得るので、危険である。

【００１９】

【発明の実施の形態】本明細書に具体化され、広く記載
される本発明によれば、１つの態様における本発明は、
高純度および正確な化学量論比の第II−ＶI族もしくは
第III−Ｖ族多結晶性化合物を製造する方法を含む。本
方法は、封入剤を、前記封入剤を溶融するに十分な第一
温度に加熱し；化学量論量の少なくとも２つの反応体
を、溶融状態の前記封入剤で囲み（封入の間、前記反応
体は、前記反応体の１つ以上のものの気化を起こすに十
分な温度に達しない）；そして、反応体から、多結晶性
第II−ＶI族もしくは第III−Ｖ族化合物を形成すること
を含んでなる。

【００２０】典型的には、化学量論量の少なくとも２つ
の反応体を溶融状態の前記封入剤で囲む工程は、さら
に、前記封入剤により囲まれる前記反応体を、前記反応
体を溶融し、前記反応体を互いに反応させて反応生成物
を形成するに十分な第二温度に加熱し；そして、前記反
応生成物を、前記反応生成物が溶融するに十分な第三温
度に、かつ前記反応生成物が合成し均質化するに十分な
時間、加熱することを含んでなる。

【００２１】本発明はまた、下記工程を含んでなる、高
純度および正確な化学量論比の多結晶性化合物を製造す
る方法も含む：化学量論量の少なくとも２つの反応体を
第一領域に置き；前記反応体を完全に囲むに十分な量の
封入剤を前記封入剤が溶融状態にあるときに第二領域に
置き（前記第二領域は溶融状態の前記封入剤の前記第一
領域への移動に適し、前記第一および第二領域は互いに
別々に加熱され得る）；前記第一および第二領域の周り
にガス雰囲気を造り、前記雰囲気を、選択された最大操
作温度において、実質的に前記反応体のほとんどの揮発
分の蒸気圧以上の圧力に加圧し；前記第一領域を加熱せ
ずに、前記第二領域を前記封入剤が溶融するに十分な第
一温度に加熱し（前記第一領域は、前記反応体の気化を
避けるに十分な温度に維持され、それによって、前記封
入剤を溶融状態で前記第二領域から前記第一領域に移動
させて、前記反応体を囲ませる）；前記封入剤に囲まれ
た前記反応体を、前記反応体が溶融し、前記反応体が互
いに反応して反応生成物を形成するに十分な第二温度に
加熱し；そして前記反応生成物を、前記反応生成物が溶
融するに十分な第三温度に、かつ前記反応生成物が合成
し均質化するに十分な時間、加熱する。

【００２２】本発明はまた、下記工程を含んでなる、高
純度および正確な化学量論比の多結晶性化合物を製造す
る方法も含む：ａ）化学量論量の少なくとも２つの反応
体を容器の第一領域に置き；ｂ）前記反応体を完全に囲
むに十分な量の封入剤を、前記封入剤が溶融状態にある
ときに、前記容器の第二領域に置き（前記第二領域は溶
融状態の前記封入剤の前記第一領域への移動に適し、前
記第二領域は前記第一領域の真上に隣接しており、前記
第一および第二領域は互いに別々に加熱され得る）；
ｃ）前記容器を密閉され垂直に配置されたチャンバー内
に置き；ｄ）前記容器内にガス雰囲気を造り、前記雰囲
気を、選択された最大操作温度において、実質的に前記
反応体のほとんどの揮発分の蒸気圧以上の圧力に加圧
し；ｅ）前記第二領域を前記封入剤が溶融するに十分な
第一温度に加熱し、他方前記第一領域を、前記反応体の
気化を避けるに十分な温度に維持し、それによって、前
記封入剤を溶融状態で前記第二領域から前記第一領域に
移動させて、前記反応体を囲ませ；ｆ）前記封入剤に囲
まれた前記反応体を、前記反応体が溶融し前記反応体が
互いに反応して反応生成物を形成するに十分な第二温度
に加熱し；そして、ｇ）前記反応生成物を、前記反応生
成物が溶融するに十分な第三温度に、かつ前記反応生成
物が合成し均質化するに十分な時間、加熱する。

【００２３】さらに、本方法は、工程（ｇ）の後に下記
工程を含んでなる：前記封入剤に囲まれた前記反応生成
物を、前記反応生成物の融点以下であるがしかし前記封
入剤の融点以上である温度に冷却し；そして前記反応生
成物を前記封入剤から分離させる。

【００２４】好ましくは、前記反応体は、少なくとも１
つの第II族元素および少なくとも１つの第ＶI族元素、
もしくは少なくとも１つの第III族元素および少なくと
も１つの第Ｖ族元素を含んでなる。より好ましくは、前
記反応体は、ＣｄおよびＴｅである。

【００２５】好ましくは、反応体が配置される容器は、
少なくとも１つの他の容器と結合する。より好ましく
は、るつぼが前記容器内に移動可能に挿入される。有利
には、多結晶性化合物を製造する前記方法に用いられる
前記封入剤は、Ｂ ₂Ｏ₃である。

【００２６】好ましくは、多結晶性化合物を製造する前
記方法に用いられる前記不活性ガスは、アルゴンガスで
ある。好ましくは、前記チャンバー内の圧力は約１０ａ
ｔｍ〜約１００ａｔｍである。

【００２７】より好ましくは、前記チャンバーの圧力
は、約２０ａｔｍである。好ましくは、工程（ｅ）にお
ける前記第一温度は、少なくとも封入剤の融点である。

【００２８】好ましくは、工程（ｆ）における前記第二
温度は、少なくとももっとも融点の高い反応体の融点で
ある。好ましくは、工程（ｇ）における前記第三温度
は、少なくとも反応生成物の融点である。

【００２９】典型的には、前記反応生成物は多結晶性化
合物である。好ましくは、前記反応生成物はＣｄＴｅで
ある。別の態様においては、本発明は、多結晶性化合物
を製造する前記方法により製造される多結晶性化合物を
含む。好ましくは、前記多結晶性化合物は、少なくとも
約５Ｎの純度を有する。

【００３０】好ましくは、多結晶性化合物を製造する前
記方法の前記第二領域は、加熱要素を含む。有利には、
前記封入剤は、工程（ｅ）において、前記第一領域内の
前記反応体に電流を誘導させることなく、電源からの電
流によって前記加熱要素に電流を誘導させるのに十分な
程度に前記チャンバー内の前記電源に対して前記チャン
バー内で前記容器を移動させることにより、溶融され
る。

【００３１】好ましくは、多結晶性化合物を製造する前
記方法において、前記反応体は、工程（ｆ）において、
電源からの電流によって前記反応体に電流を誘導させる
のに十分な程度に前記チャンバー内の前記電源に対して
前記チャンバー内で前記容器を移動させることにより、
加熱される。

【００３２】好ましくは、工程（ｇ）の間、前記反応生
成物は回転させられる。好ましくは、前記加熱要素は前
記封入剤と接触している。好ましくは、前記加熱要素
は、液体ガリウムおよび液体インジウムからなる群から
選ばれる。より好ましくは、前記加熱要素は、前記容器
内の受け器の中にある。

【００３３】好ましくは、前記加熱要素は本質的に、熱
分解窒化硼素で被覆された黒鉛のディスクからなる。別
の態様において、本発明は、前記方法により製造された
多結晶性化合物から高純度および正確な化学量論比の単
結晶を製造する方法を含み、前記方法は、さらに下記工
程を含む：ハウジング内の種単結晶を前記容器の前記第
一領域内に置き；工程（ａ）〜（ｇ）を実施し；そし
て、前記容器を前記チャンバーに対して徐々に下げ、そ
れによって前記第一領域の温度を徐々に低下させ、前記
単結晶を成長させる。

【００３４】別の態様において、本発明は、下記工程を
含んでなる、封入された反応体組成物を製造する方法を
含む：封入剤を、前記封入剤が溶融するに十分な第一温
度に加熱し；そして、化学量論量の少なくとも２つの反
応体を、前記反応体が前記反応体のうちの１つ以上のも
のの気化が起こるのに十分な温度に達する前に、溶融状
態の前記封入剤で囲む（前記反応体は、少なくとも１つ
の第II族元素および少なくとも１つの第ＶI族元素を含
んでなる）。

【００３５】本発明はまた、封入剤に囲まれた少なくと
も２つの反応体を含んでなる封入された反応体組成物を
含み、この場合、前記反応体は、少なくとも１つの第II
族元素および少なくとも１つの第ＶI族元素、もしくは
少なくとも１つの第III族元素および少なくとも１つの
第Ｖ族元素を含んでなる。

【００３６】別の態様において、本発明は多結晶性化合
物を含み、この化合物は、少なくとも１つの第II族元素
および少なくとも１つの第ＶI族元素、もしくは少なく
とも１つの第III族元素および少なくとも１つの第Ｖ族
元素を含んでなり、少なくとも約９９．９９８％の純度
を有し、前記化合物を構成する元素のいずれも、約０．
０１モル％より多くは化学量論組成から逸脱しない。

【００３７】別の態様において、本発明は、下記工程を
含んでなる、高純度および正確な化学量論比の単結晶を
製造する方法を含む：ａ）封入剤を、前記封入剤が溶融
するに十分な第一温度に加熱し；ｂ）化学量論量の少な
くとも２つの反応体を、前記反応体が前記反応体のうち
の１つ以上のものの気化が起こるのに十分な温度に達す
る前に、溶融状態の前記封入剤で囲み（前記反応体は、
少なくとも１つの第II族元素および少なくとも１つの第
ＶI族元素を含んでなる）；ｃ）前記封入剤に囲まれた
前記反応体を、前記反応体が溶融しそして前記反応体が
互いに反応して反応生成物を形成するに十分な第二温度
に加熱し；ｄ）前記反応生成物を、前記反応生成物が溶
融するに十分な第三温度に、かつ前記反応生成物が合成
し均質化するに十分な時間、加熱し；そして、ｅ）前記
反応生成物から単結晶を形成する。好ましくは、工程
（ａ）の前記封入剤は液体を形成する。好ましくは、工
程（ｅ）の前記単結晶は成長により形成される。

【００３８】別の態様において、本発明は、下記工程を
含んでなる、高純度および正確な化学量論比の単結晶を
製造する方法を含む：封入剤反応生成物を製造する上述
の方法により封入された反応生成物を製造し；前記反応
生成物を溶融状態に加熱し；種単結晶を前記反応生成物
に挿入し；そして、前記種単結晶を前記溶融した反応生
成物から徐々に引き上げる。

【００３９】別の態様において、本発明は高純度および
正確な化学量論比の単結晶を含み、この単結晶は、少な
くとも１つの第II族元素および少なくとも１つの第ＶI
族元素、もしくは少なくとも１つの第III族元素および
少なくとも１つの第Ｖ族元素を含んでなり、少なくとも
約９９．９９９８％の純度を有する。

【００４０】別の態様において、本発明は、下記を含ん
でなる、高純度および正確な化学量論比を有する多結晶
性化合物を製造するための装置を含む：少なくとも１つ
のチャンバーを有する炉；反応体を収容するための第一
領域、ならびに封入剤と加熱要素を収容するための少な
くとも第二領域を有する前記チャンバー内の容器；前記
封入剤のためのヒーター；前記チャンバー内の前記容器
を回転可能にかつ垂直に支持し移動させるための手段；
および前記容器の前記第一領域および第二領域のための
それぞれ独立したヒーター。好ましくは、前記炉は少な
くとも１つの窓を含む。

【００４１】さらに別の態様において、本発明は、下記
を含んでなる、高純度および正確な化学量論比を有する
多結晶性化合物を製造するための装置を含む：少なくと
も１つの垂直に配置されたチャンバーを有する炉；反応
体を収容するための第一領域、ならびに前記第一領域の
真上に隣接していて封入剤および前記封入剤を加熱する
ための加熱要素を収容するための第二領域を有する前記
チャンバー内の容器；前記チャンバー内の前記容器を回
転可能にかつ垂直に支持し移動させるための、モーター
に接続された部材；および前記容器の前記第二領域を囲
んでいるときには前記容器の前記第一領域を加熱せずに
前記加熱要素内に電流を誘導し、かつ前記容器の前記第
一領域を囲んでいるときには前記反応体内に電流を誘導
するための、電気出力誘導加熱コイル。好ましくは、前
記容器は少なくとも１つの他の容器と結合している。好
ましくは、るつぼは前記容器内に回転可能に挿入され
る。

【００４２】上述の概略的な記載および以下の詳細な説
明は、ともに典型的かつ説明的なものであり、特許請求
の範囲に示した本発明を制限するものでないことを理解
すべきである。以下の記載は、本発明の実施例ととも
に、本発明の追加の利点および目的を記載し、提案す
る。

【００４３】

【発明の実施の形態】本発明は、幅広い半導体用途に使
用される新規な多結晶性化合物、およびそのような化合
物から形成される新規な単結晶を製造する新規な方法お
よび装置を提供する。本発明はさらに、前記の新規な多
結晶性化合物および単結晶を製造するための新規な封入
反応体組成物を提供する。

【００４４】本発明は、高純度および正確な化学量論比
の結晶性化合物を製造する方法および装置を提供する。
本明細書において、「高純度」は、多結晶性化合物につ
いて、少なくとも約９９．９９９％、好ましくは少なく
とも約９９．９９９７％、もっとも好ましくは約９９．
９９９９％の純度と定義される。単結晶については、高
純度は、少なくとも約９９．９９９％、好ましくは少な
くとも約９９．９９９９８％、もっとも好ましくは約９
９．９９９９９％の純度と定義される。一般に、基板の
試料の不純物の程度は、試料に含まれる最大重量を有す
る不純物の重量と試料の全重量との間の、パーセンテー
ジとして表される比率を評価することにより計算され
る。純度は、１から不純物の濃度を引いた値として定義
される。さらに、当分野においては、試料の純度を、最
初の数字のいくつが前記定義の純度における“９”に一
致するかを示すことにより示すことが普通である。すな
わち、例えば、９９．９９％に相当する純度について
は、４Ｎの純度が示される。したがって、少なくとも９
９．９９８％の純度は、少なくとも５Ｎの純度に相当す
る。「化学量論」は、１つの物質のモル数を他の物質の
モル数に対して計算することが可能な比率を用いて、元
素および化合物の重量を結合することを論じるものであ
る。

【００４５】本発明の目的のために、「充填材料」とい
う語は、元素、化合物、ドーパントを含み、プロセスの
終わりで合成もしくは成長工程生成品を形成する、適宜
の容器に導入される物質を意味する。

【００４６】「化合物」という語により、明確な重量比
率を有して化学結合している２つ以上の原子もしくは元
素からなる物質が意味される。「合金」という語により、
種々の重量比率を有し得る２つ以上の元素の混合物（液
体もしくは固体）が意味される。

【００４７】結晶という語により、全体に渡って原子も
しくは分子が規則的に繰り返すパターンで配置されてい
る、元素、化学的化合物、もしくは同形結晶の混合物か
らなる均質な固体が意味される。

【００４８】「単結晶」（”ｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌ”ま
たは”ｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌ”）という語は、
すべての部分が同じ結晶方位を有する結晶を意味する。
「多結晶」という語は、個々の結晶の凝集体からなる物質
を意味する。

【００４９】さらに、本発明の文脈において、「多結晶
性化合物」および「単結晶性化合物」という語は、それぞ
れ多結晶性および単結晶性構造を有していて、ドーパン
トを含み得る化合物もしくは合金を意味する。

【００５０】本発明の方法は、いくつかの工程を含んで
なる。先ず、化学量論量の少なくとも２つの反応体を容
器の第一領域に置く。本方法は、選ばれた封入剤の融点
以下で高揮発性であり、および／または封入剤の融点に
近い温度で揮発性である１つ以上の反応体から化合物を
調製するのに、特に適している。

【００５１】出願人は、本発明によれば、封入剤が完全
に溶融して充填材料を覆う前に、大量のこれらの元素が
昇華を受け、ついで消失することが避けられることに注
目している。

【００５２】適切な元素には、Ｃｅ、Ｚｎ、Ｈｇ、Ｔ
ｅ、Ｓｅ、Ｇａ、Ａｓ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｍｇ、Ｓｂ、Ｇ
ｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐ、Ｓｅ、Ｓが含まれる。好ましく
は、少なくとも１つの反応体は、第II族元素であり、少
なくとも１つの反応体は、第ＶI族元素であるか、ある
いは、少なくとも１つの反応体は第III族元素であり、
少なくとも１つの反応体は第Ｖ族元素である。

【００５３】本方法は、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、およ
び比較的より揮発性であるＣｄ、Ｈｇ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｚ
ｎ、Ｓ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｐののうちの少なくとも１つを有
する化合物に特に適するが、有利性は、非揮発性である
Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｅにもっと限定される。

【００５４】もっとも好ましくは、反応体は、Ｃｄおよ
びＴｅ単独、もしくは１つ以上の他の元素もしくはドー
パントとの組み合わせである。適切なドーパントには、
Ｉｎ、Ｃｌ、Ｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、
Ｈｇ、Ｓｅ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｐが含まれ
る。

【００５５】一例として、ドーパントは、特定の光学電
子的もしくは構造的特性を得るために、充填材料に添加
され得る。ドーパントを本発明による方法に使用する場
合、プロセスの初めに反応体とともに添加される。

【００５６】反応体が配置される容器は、それ自体１つ
以上の他の容器と組み合わされ得る。好ましくは、容器
は、限定するのではなく、明確にすることを目的とし
て、以下でるつぼと称する第一組み合わせ容器と結合す
る。もっとも好ましくは、容器は、限定するではなく、
明確にすることを目的として、以下で受け器と称され
る、それ自体が第二組み合わせ容器を収容したるつぼを
保持する。当業者は、容易に容器、るつぼおよび受け器
の適切な寸法を決定できる。

【００５７】有利には、容器の直径対高さの比率は、約
１：５〜約５：１である。好ましくは、容器の直径対高
さの比率は、約１：２〜約２：１である。もっとも好ま
しくは、容器の直径対高さの比率は、約１である。有利
には、るつぼの直径対高さの比率は、約１：５〜約５：
１である。好ましくは、るつぼの直径対高さの比率は、
約１：３〜約３：１である。もっとも好ましくは、るつ
ぼは、約０．７：１の直径対高さの比率を有する。有利
には、受け器の直径対高さの比率は、約１０：１〜約
１：５である。好ましくは、受け器の直径対高さの比率
は、約５：１〜約１：２である。もっとも好ましくは、
受け器は、約１．２：１の直径対高さの比率を有する。

【００５８】好ましくは、容器（もしくは、もし存在す
るなら、るつぼ）は、互いに別々に加熱でき、個別の遮
蔽物で分離できるがしかし好ましくは分離されていない
２つの領域を有する。容器はまた、２つ以上の領域を有
し得る。容器は、部材により、好ましくはモーターに取
り付けられたシャフトにより支持され、これは容器の垂
直、水平、もしくは回転運動、もしくはそれらの組み合
わせを与える。好ましくは、この部材は、容器の垂直お
よび回転運動を与える。もし合成および／または成長が
水平に起こるなら、部材は、水平かつ回転運動を与える
だろう。

【００５９】本発明の文脈において、「回転可能に、か
つ垂直に支持する手段」、および「移動させる手段」と
いう語は、上記目的に適するあらゆる装置、機械、磁気
的手段、弾性的手段、電気的手段、空気的手段その他の
手段を含む。

【００６０】容器およびシャフトは、そのような目的の
ために当業者に周知のいかなる適切な材料、もしくは材
料の組み合わせからも構成できる。適切な構成材料に
は、石英、黒鉛、黒鉛で被覆した石英、Ａｌ₂Ｏ₃および
熱分解窒化硼素（ｐＢＮ）で被覆した黒鉛が含まれる。
封入剤、反応体、多結晶性化合物、もしくは単結晶と接
触する装置部品のためのｐＢＮ被覆黒鉛もしくはＡｌ₂
Ｏ₃の使用は、石英の使用において特有の珪素汚染の可
能性が避けられるので、有利である。したがって、その
ような材料の使用は、高純度化合物の生産に貢献すると
期待されるだろう。

【００６１】次に、封入剤が溶融状態にあるときに反応
体を完全に囲むに十分な量の封入剤を、容器内に入れ
る。有利には、封入剤は、容器、反応体および反応生成
物に対して不活性で、反応体、反応生成物および成長す
る結晶に結晶を損なうことなく付着し、比較的低い融点
および適切な密度を有し、合成および／または成長が完
了するときに、種々な成分から容易に除去できる。適切
な封入剤には、例えば、１：１のＫＣｌ−ＮａＣｌおよ
びＢ₂Ｏ₃が含まれる。好ましくは、封入剤はＢ₂Ｏ₃であ
る。好ましくは、溶融状態は、液体である。封入剤を、
反応体と同じ領域もしくは反応体とは異なる領域に置く
ことができる。

【００６２】好ましくは、封入剤は、反応体を収容して
いる領域とは異なっていて溶融状態の封入剤を反応体を
収容している第一領域に移動させるのに適する第二領域
にある。好ましくは、封入剤は反応体の真上に直接隣接
している。もっとも好ましくは、封入剤は反応体と接触
している。

【００６３】次に、封入剤を加熱するために、加熱要素
が封入剤に隣接して第二領域に置かれる。加熱要素は、
必要ではないが、好ましくは封入剤と接触している。も
っとも好ましくは、加熱要素は封入剤の真上に接触して
いる。加熱要素は、熱を発生するために、それに誘導さ
れる電流を有することができなければならない。そのよ
うな加熱要素は、封入剤Ｂ₂Ｏ₃が電気的に絶縁性であ
り、従ってそれを直接加熱し溶融するために電流をそれ
に誘導することが不可能なので、望ましい。適切な加熱
要素には、液体ガリウム、液体インジウム、適切な低蒸
気圧を有する他の元素もしくは化合物、もしくはこれら
の組み合わせが含まれ、これらはるつぼ内の受け器の中
に置かれるのが好ましく、また、黒鉛、ｐＢＮ被覆黒
鉛、ＳｉＣ（炭化珪素）ディスクも好ましいが、これら
は受け器の中に置く必要はない。もっとも好ましくは、
加熱要素はｐＢＮで被覆された黒鉛ディスクであり、こ
れによれば、封入剤中への黒鉛の溶解、およびそれに続
く合成された多結晶性化合物の炭素汚染もしくは黒鉛に
含まれる不純物による同化合物の汚染が避けられる。

【００６４】容器は、加熱系を含むチャンバー内に置か
れる。好ましくは、チャンバーは炉内にあり、チャンバ
ーの内容物が見える窓を有し得る。炉の壁は、通常の液
体循環および冷却系と組合わさって作動する流体冷却配
管により囲まれ得る。流体は、例えば水であり得る。

【００６５】チャンバーは、水平に配置され得るが、好
ましくは、チャンバーは垂直に配置される。使用される
加熱系は、当分野で周知のいかなる適宜の加熱系でもよ
く、固定型でも、あるいは垂直もしくは水平に移動可能
な型でもよい。好ましくは、加熱系は固定型である。適
切な加熱系には、黒鉛円筒形加熱要素、誘導加熱コイル
および抵抗加熱要素が含まれる。抵抗加熱要素は、印加
された電流の下で熱を発生する電気要素である。

【００６６】好ましくは、加熱系は、電気動力を備えた
誘導加熱コイルである。好ましくは、誘導加熱コイル
は、流体冷却系と組み合わされる。冷却流体は、例え
ば、水である。冷却流体は、操業中コイルの過熱および
破損を避けるために、コイル内で循環する。さらに、流
体冷却系は、加熱装置のスイッチを切ると、コイルの温
度を急速に下げる。

【００６７】もっとも好ましくは、加熱コイルは、高周
波発電機により出力が与えられる銅コイル巻線を含んで
なる。加熱系の適切な寸法は、当業者により容易に決定
できる。有利には、もし銅コイル巻線が使用されるな
ら、約１：５〜約１０：１の直径対高さの比率を有する
べきである。好ましくは、直径対高さの比率は、約１：
１〜約２：１である。もっとも好ましくは、直径対高さ
の比率は、約１．７：１である。

【００６８】出願人は、加熱コイルは、第一加熱段階中
反応体を加熱することなく、要素３２（図１）を加熱す
るようなものでなければならないことを認めている。そ
の場合、加熱コイルの高さの上限は重要ではない。

【００６９】不活性ガスの雰囲気は、チャンバー内で造
られる。適切な不活性ガスは当業者により容易に決定で
き、アルゴンおよび窒素が含まれる。一般に、これらの
成分の１つのガスを使用できる。しかし、不活性ガス
が、腐蝕および安全性の問題を避けるために好まれる。

【００７０】ついで、雰囲気は加圧される。好ましく
は、雰囲気は、選ばれた最大の操作圧力において実質的
に反応体のほとんどの揮発物の蒸気圧以上の圧力に加圧
される。好ましくは、最大操作温度は、多結晶性化合物
の融解温度よりも高い。より好ましくは、雰囲気は、約
１０ａｔｍ〜約１００ａｔｍの圧力に加圧される。

【００７１】もっとも好ましくは、雰囲気は、約２０ａ
ｔｍ〜約４０ａｔｍの圧力に加圧される。もし反応体が
ＣｄおよびＴｅならば、もっとも好ましい圧力は、２０
ａｔｍである。

【００７２】次に、加熱要素は、封入剤を溶融するのに
十分な温度に加熱される。加熱要素は、反応体を含む領
域を加熱することなく、加熱要素を収容した領域を加熱
できる、当業者に周知の適宜の手段により加熱できる。
好ましくは、加熱要素は加熱系により加熱される。もっ
とも好ましくは、容器は、加熱要素を収容した領域が誘
導加熱コイルの範囲内にあり、他方反応体を収容した第
一領域が誘導加熱コイルの範囲外にあるようにしてチャ
ンバー内に配置される。ついで、電力が、加熱要素に電
流を誘導するに十分に誘導加熱コイルに供給され、加熱
要素は、第一領域の反応体に電流を誘導することなく、
封入剤を加熱し溶融させる。好ましくは、封入剤は、少
なくとも封入剤の融点である温度に加熱される。封入剤
の加熱は反応体が配置されている領域に電流を誘導させ
ないので、反応体の気化は最小限度にされ、化学量論比
の維持に役立つ。

【００７３】封入剤が溶融すると、反応体を収容してい
る領域に移動して反応体を囲む。反応体を収容している
領域は、封入剤の溶融中加熱されず、従って反応体の気
化を避けるに十分な温度で維持される。これは、反応体
の気化が全く起こらないことを意味するのではなく、ど
ちらかというと、生じる気化は無視できる程のもので、
形成される多結晶性化合物の化学量論比には有意には影
響しないことを意味する。反応体が溶融した封入剤で被
覆された後でだけ反応体を含む下方領域が加熱されるの
で、気化は最小限度にされ、正確な化学量論比を有する
生成物の合成に貢献する。さらに、反応体は封入剤の加
熱中加熱されないので、多結晶性化合物が高温を受ける
時間の長さが短縮され、るつぼもしくは容器を構成する
物質による汚染が減少する。さらに、正確な化学量論比
および低不純物含有率を有する多結晶性化合物の製造
は、そのような化合物から成長した単結晶の品質を向上
させる。

【００７４】本発明の１つの態様によれば、溶融封入剤
により囲まれる反応体は、発明的生成物を構成する。溶
融した封入剤により囲まれた反応体は、封入剤の融点以
下の温度に冷却でき、それによって封入剤が反応体の周
りで凝固する。ついで、発明的生成物は、本発明のさら
なるプロセス、もしくは別のプロセスにより、いくぶん
後で、多結晶性化合物合成のための容器から取り出され
る。

【００７５】反応体は、溶融した封入剤で囲まれた後、
溶融した封入剤で囲まれた反応体を収容している領域を
加熱系の範囲内に運ぶことにより加熱される。これを達
成するために、反応体を収容している領域が、かつては
加熱要素を収容している領域に占領されていた位置にく
るように容器を移動させるか、もしくは加熱要素を収容
している領域の周辺に配置される代わりに、それが反応
体を収容している領域の周辺に配置されるように、加熱
系を移動させることができる。好ましくは、容器は、反
応体を加熱系の範囲内に運ぶために移動される。もっと
も好ましくは、容器は、加熱コイルが反応体を収容して
いる領域を囲むような位置に垂直に移動される。

【００７６】反応体は、反応体を溶融し、反応体を互い
に反応させて反応生成物を形成するに十分な温度に系を
加熱することにより、加熱される。好ましくは、反応体
は、少なくとも最も融点が高い反応体の融点である温度
に加熱される。好ましくは、反応体は、加熱コイルから
の直接の電流誘導により加熱され、それにより、化合物
を汚染し、得られる生成物の純度を下げる可能性がある
黒鉛などの加熱物質の使用が避けられる。ついで、反応
生成物は、反応生成物が溶融するに十分な温度に、かつ
反応生成物を合成して均質化するに十分な時間、加熱さ
れる。好ましくは、反応生成物は、少なくとも反応生成
物の融点である温度に加熱される。好ましくは、反応生
成物は、溶融、合成および均質化の間、容器の回転によ
り回転される。

【００７７】次に、反応生成物は、反応生成物が凝固
し、封入剤が溶融したまま残るように、反応生成物の融
点以下、封入剤の融点以上の温度に冷却される。つい
で、加熱系のスイッチを切り、封入剤は冷却し凝固す
る。

【００７８】さらに、冷却相が、炉と組合わさった流体
冷却配管系により、急速に作られる。封入剤は、この時
点で、反応生成物の容器を水（Ｈ₂Ｏ）もしくはアルコ
ール（エチルもしくはメチル）中に突っ込むことにより
除去される。ついで、封入剤は軟化し、化合物が固体の
ままなので、それらの分離が起こる。

【００７９】水中で容器は封入剤の膨張のために破壊す
ることがあるが、他方アルコール中では膨張はそれほど
急速ではなく、容器は保護される。石英の容器は、ｐＢ
Ｎのものほど高価でない。

【００８０】封入剤は、封入剤を軟化させ、化合物には
なんら影響を与えない超音波によっても分解できる。反
応生成物は、当業者に周知の適宜の冷却手段により冷却
できる。

【００８１】水冷加熱系および水冷炉を含んでなる装置
は、低い熱慣性を有する。そのような系は、偏析を避け
ながら、比較的多くの反応体もしくはドーパントを伴う
均一な合金を合成することを可能とし、従ってそのよう
な合金からの結晶のその後の成長を可能とする、急速な
冷却勾配を生成させる可能性を提供する。本発明の多結
晶性化合物反応生成物は、高純度および正確な化学量論
比の単結晶を成長させるために使用でき、さらに以下に
説明される成長方法および装置において使用できる。

【００８２】以下の詳細な記載においては、添付図面を
参照する。同じ照合数字は、同じもしくは類似の要素を
示す。記載には典型的な実施態様が含まれるが、しか
し、他の実施態様も可能で、本発明の精神と範囲から逸
脱せずに記載される実施態様には、変更がなされ得る。
本発明の範囲は、特許請求の範囲にのみ定義される。記
載において、簡単にするために、ＣｄＴｅの合成および
成長に言及する。しかし、記載される発明の概念は、第
II−ＶI族の他の化合物および合金、例えば、ＣｄＳ
ｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅおよびＺｎＣｄＴｅなどの二成
分、三成分もしくは四成分化合物および合金、ならびに
ＨｇＭｎＴｅおよびＣｄＭｎＴｅなどの半磁気化合物お
よび合金、また適当な元素、例えば、ｎもしくはｐ型ド
ーパントでドープされた物質などの合成および成長にも
適用できる。

【００８３】同じ発明の方法および装置が、特定の第II
I〜Ｖ族化合物および合金、アンチモニド、アルセニド
および三成分化合物の合成にも拡大できる。本発明の方
法および装置は、第II−ＶI族、もしくは第III−Ｖ族化
合物および合金以外の多結晶性化合物の合成、例えば、
ＣｕＩｎＳｅ₂、ＡｇＧａＳｅ₂、ＡｇＧａＴｅ₂、Ｃｄ
ＧｅＡｓ₂、ＩｎＳの合成にも、当業者により容易に決
定される特徴パラメーターの選択においてわずかな変更
を加えるだけで、有効に用いられる。

【００８４】図１は、例えば、単結晶を成長させるのに
適するＣｄＴｅ化合物の合成に適する本発明の原理と一
致する装置の、好ましい実施態様の図である。装置は、
炉１０がを有し、その中に垂直に配置されたチャンバー
１２があり、チャンバー内には誘導加熱コイル１４があ
り、チャンバー内にはさらに、好ましくはるつぼ１８を
含む容器１６がある。受け器２０をるつぼ１８に挿入で
きる。容器１６は、モーター２４にしっかりと接続され
るシャフト２２上に搭載され、加熱コイル１４に対し
て、容器１６の、ならびにそれとともに、るつぼ１８と
受け器２０の回転および垂直並進を可能にする。好まし
くは、容器１６および受け器２０、るつぼ１８ならびに
シャフト２２は石英から作られる。好ましくは、炉１０
は窓を有し、それが装置の内部を見えるようにしてい
る。

【００８５】より好ましくは、炉１０の壁は、通常の流
体循環および冷却系（図示せず）と共同して作用する水
冷配管により囲まれる。流体は、例えば、水であり得
る。本発明の原理に従って、化合物を合成する好ましい
方法は、図１に示した上述の新規な装置を用いてＣｄＴ
ｅ合成のために出願人が実施した方法の記載から、明ら
かとなろう。

【００８６】合成プロセスは、チャンバーの内容物を上
記の窓を通して見ることにより監視および制御された。
特に、封入剤と充填材料の状態変化（溶融、凝固）なら
びに充填材料の化学変化は、直接観察し、および／また
は充填材料の色変化により、当業者に自明な方法で、推
論した。

【００８７】酸化硼素封入剤の融点は、Ｔ_m＝４５０℃
もしくはＴ_m＝７２３^oＫである。Ｔｅは、Ｔ_m＝４３０
℃の融点を有する。Ｔｅの蒸気圧Ｐ⁰ _Te（バール）は、
任意の温度Ｔ（^oＫ）について次式から計算できる：ｌ
ｏｇＰ⁰ _Te＝４．７１９１−５９６０．２／Ｔ。テルル
の蒸気は、主に（９５％）二原子分子、すなわち、Ｔｅ
₂からなる。Ｂ₂Ｏ₃の融点におけるＴｅ₂の蒸気圧は、Ｐ
⁰ _Te2（７２３^oＫ）＝３．１０^-4バールである。

【００８８】Ｃｄは、Ｔ_m＝３２０℃の融点を有する。
Ｃｄの蒸気圧Ｐ⁰ _Cd（バール）は、任意の温度Ｔ（^oＫ）
について次式から計算できる：ｌｎＰ⁰ _Cd＝２６．１５
−１３８５９／Ｔ−１．８４１５ｌｎＴ。

【００８９】Ｂ₂Ｏ₃の融点におけるＣｄの蒸気圧Ｐ⁰ _Cd
は、Ｐ⁰ _Cd（７２３^oＫ）＝５．８・１０^-3バールであ
る。従って、ＣｄがＴｅよりも揮発性であり（なぜなら
それがより高い蒸気圧を有するから）、ＣｄとＴｅの融
点は、ともにＢ₂Ｏ₃の融点以下であることがわかる。

【００９０】出願人は、従来の方法によれば、Ｂ₂Ｏ₃の
完全な溶融は、反応体が４５０℃よりも高い温度を有す
るときに達成され、このとき反応体の実際の蒸気圧は、
前記の値よりもさらに高いことを認めている。

【００９１】従って、本発明以前は、少なくとも１つの
低融合性および／または高揮発性反応体から開始する、
ＣｄＴｅまたは類似化合物の合成におけるＢ₂Ｏ₃のよう
な封入剤の使用は、可能性がなかったが、それは、先行
技術の方法が、封入剤を加熱する間、反応体をその融点
まで加熱することを回避できなかったからである。

【００９２】

【実施例】実施例１好ましい方法の第一段階、充填材料の調製段階におい
て、反応体Ｃｄ２６およびＴｅ２８を、化学量論量、す
なわち、２００．０３ｇのＣｄおよび２２７．０８ｇの
Ｔｅを、るつぼ１８に入れた。

【００９３】高さ約３ｃｍのＢ₂Ｏ₃封入剤３０の３０ｇ
のペレットを、反応体２６および２８の上に置いた。酸
化硼素封入剤の融点は、Ｔ_m＝４５０℃だった。充填材
料（反応体２６と２８）は、るつぼ１８の第一低領域Ｄ
を占めた。加熱要素３２を収容した受け器２０を、封入
剤３０のペレットの上に置いた。加熱要素３２は、約６
０ｇの液体ガリウムからなっていた。

【００９４】封入剤３０および受け器２０は、るつぼ１
８の第二上方領域Ｕを占めた。加熱要素３２を、封入剤
３０を加熱するために使用した。Ｂ₂Ｏ₃が電気的に絶縁
性なので、加熱コイル１４によりその中に直接電流を誘
導することは不可能である。

【００９５】このように組み立てられたるつぼ１８は、
容器１６内に置かれた。チャンバー１２は、２０ａｔｍ
で高純度（９９．９９９％）のアルゴンガスで加圧され
た。この値は、１１１０℃、すなわち、るつぼ内で予想
される最高温度でＣｄＴｅと平衡するＣｄおよびＴｅ₂
の蒸気圧よりも大きい。

【００９６】ついで、容器１６は垂直に置かれ、これに
よって、図１に示されるように、加熱要素３２により占
められる領域に相当する、るつぼ１８の上方領域Ｕのみ
を加熱コイル１４が囲むようにした。

【００９７】次に、加熱コイル１４に電力を供給して、
加熱要素３２に熱を誘起させ、熱を封入剤３０のペレッ
トに伝えた。封入剤３０は、初めは上部、すなわち、加
熱要素３２にもっとも近い部分で軟化および溶融し、つ
いで液体封入剤の第一層が、るつぼ１８の内容物を覆っ
た。最後に、封入剤３０は、図２に示されるように、完
全に溶融した。

【００９８】図４は、本発明による合成プロセスのおよ
その電力−時間図である。図４において、電力は、任意
のユニットで表されている。最初の線ｆ−ｇが、Ｂ₂Ｏ₃
封入剤３０の溶融に相当する。液化は、約３０分の時間
を有した。封入剤の溶融は、るつぼ１８の領域Ｄを加熱
することなく起こり、この領域の温度を反応体の揮発を
生じない値に維持した。線ｇ−ｈは、充填材料を覆うの
に必要な待機時間にほぼ相当する。

【００９９】出願人は、チャンバーの内容物を上述の窓
から観察することにより、充填材料の完全な被覆を確認
した。受け器２０内部のガリウムの量は、受け器２０を
溶融封入剤３０の上に浮かせるほどのものだった。ある
いは、受け器２０は、容器１６の壁に固定できる。

【０１００】次に、図２に示すように、容器１６を垂直
に移動させ、反応体２６と２８および溶融した封入剤３
０を収容したるつぼ１８の低領域Ｄを加熱コイルの範囲
内にした。ついで加熱コイル１４に対する供給電力を徐
々に上げ、反応体Ｃｄ２６とＴｅ２８を溶融させ、つい
で発熱反応させたが、この反応には光のフラッシュが伴
った。図４において、線ｈ−ｉは、反応段階の電力‐時
間の関係を示す。反応体２６と２８は、溶融したＢ₂Ｏ₃
封入剤３０で完全に被覆されてから初めて加熱され、そ
れにより反応段階中に気化により消失することから防げ
た。重要なこととして、反応体２６と２８の加熱は、そ
れらの固有導電性を利用することにより起こり、従っ
て、るつぼ１８を支えるために、電流を直接反応体内に
誘導し、黒鉛もしくは他の物質からできている加熱要素
の使用を避けた。

【０１０１】線ｉ−ｌは、反応段階とそれに続く溶融段
階（ｌ−ｍ）との間の休止に相当する。その時間は重要
ではなく、この段階は省略できる。次に、液体を溶融し
均質化し、反応体の完全な反応を確実にするために、加
熱コイル１４の電力をさらに増加し（線ｍ−ｎ）、反応
したＣｄＴｅ（ＣｄＴｅの融点は、Ｔ_CdTe＝１０９２
℃）を溶融させた。この状態の間、るつぼ１８を（シャ
フト２２と容器１６とにより）、５〜１０ｒｐｍ（毎分
回転数）の速度で約３０分間回転させた。線ｍ−ｎは、
溶融した化合物の均質化させるのに必要な段階に相当す
る）。

【０１０２】出願人は、適当な窓および透明な溶融封入
剤を通して、明るい黄色を発する反応化合物の溶融を観
察した。図４（線ｎ−ｐ）に示すように、加熱コイル１
４の電力を約１２０分間減少させ、他方同時に、図３の
ように第一容器１６を下方に移動させることにより、化
合物を冷却した。この状態で、反応したＣｄＴｅ３４は
凝固し、他方封入剤３０の層は、液体状態に維持され
た。

【０１０３】Ｂ₂Ｏ₃は、ＣｄＴｅの重量密度よりも小さ
い重量密度を有するので、封入剤３０の層は、ＣｄＴｅ
３４の反応化合物の上に浮かんだ。チャンバーの内容物
を前記窓から見ることにより、合成工程を監視し、制御
した。

【０１０４】炉の加圧雰囲気が、装置の壁からの比較的
高い熱損失を確実にする高熱伝導率を有していたという
理由もあって、上記の装置は急速な冷却を可能とした。
ついで、加熱系に供給する高周波電力は、スイッチを切
られ、封入剤は冷却した。

【０１０５】加熱系および炉における水冷は、封入剤の
急速な冷却を可能にした。系が室温に戻ったときに、る
つぼ１８をチャンバー１２から取り出した。出願人は、
チャンバー１２の壁の上に反応体の凝結をなんら観察し
なかった。このことは、工程の間、封入剤３０からなん
らガス反応体の逃散がなかったことを示す。このことの
さらなる証明は、合成したＣｄＴｅ化合物の重量を量る
ことにより得られたが、それは、反応体２６と２８との
初期の量に対する重量のなんら有意な減少を示さなかっ
た。

【０１０６】出願人は、ドープした充填材料もしくは合
金の合成の場合、反応体もしくはドーパントの偏析を避
けるために、冷却速度を適度に増加できることを認めて
いる。これは、低い熱慣性を有する本発明の装置により
可能とされる。

【０１０７】上述したものとは異なる他の温度勾配も可
能で、当業者により容易に改変されるが、反応体もしく
はドーパントの偏析を避けるために、三成分および四成
分化合物もしくは合金の合成に、あるいはドーパントが
使用されるときに、特に有用である。ＣｄＴｅとは異な
る化合物の合成にチャンバー１２で用いられる圧力も、
当業者が容易に決定できる。

【０１０８】得られた多結晶性化合物を、イタリアのＥ
ＳＰＩから入手した市販の多結晶性化合物と比較した。
検出された各々の不純物について重量ｐｐｍ（ｐｐｍ
ｗ）での含有率を評価するために、これらの多結晶性化
合物を分析した（ｐｐｍｗ＝不純物の重量［μｇ］／化
合物の重量［ｇ］）。

【０１０９】表１は、実施された分析の結果を示す。第
一欄は、生じ得る不純物の化学記号を示し、第二欄およ
び第三欄は、それぞれ、多結晶性化合物の比較試料およ
び実施例１に記載の方法により生成されたものについて
のｐｐｍｗ値を示す。表の空欄は、測定可能量の不純物
が存在しないものに相当する。

【０１１０】

【表１】

【０１１１】表１から、比較の多結晶性化合物（特に、
元素Ｔｉ、Ｖ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｌ、Ｐｂ、
Ｂｉ）に見いだされる不純物の多くが、本発明の方法お
よび装置により製造された化合物には存在しないこと
が、明らかである。大量のＢおよびＳｅが本発明の多結
晶性化合物に存在するが、以下に述べるように、これら
のレベルは、単結晶の成長および性能に懸念をもたせる
ほどのものではない。特に、出願人は、Ｓｅは、Ｔｅ反
応体に存在するそれの不純物から生じ、従ってその存在
は、合成工程とは無関係であると、推測している。

【０１１２】さらに、ＳｅはＴｅと等電なので、その電
気特性は、これらの濃度では光学電子用途におけるＣｄ
Ｔｅの挙動に悪影響を及ぼさないようなものである。出
願人は、異なる提供者（ＪａｐａｎＥｎｅｒｇｙ）か
ら入手したＴｅ試料を用いて別のＣｄＴｅ多結晶の合成
を、本発明の前記方法により実施した。この場合、出願
人は、ＣｄＴｅ多結晶に、非常に少ない量、すなわち、
０．０５２ｐｐｍｗのＳｅを検出した。

【０１１３】さらに、下に示すように、Ｂは気相成長方
法においては取り込まれない。Ｇ．Ｗ．Ｂｌａｃｋｍｏ
ｒｅ等、“Ｂｏｒｏｎｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｉｎ
Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ−ＧｒｏｗｎＣｄＴｅ”
Ｊ．ｏｆＣｒｙｓｔａｌＧｒｗｏｔｈ、ｐｐ．３
３５〜３４０、第８巻（１９８７）は、Ｂ₂Ｏ₃封入剤を
用いて液体封入チョクラルスキー法により成長させたＣ
ｄＴｅインゴットの化学分析は、その材料が９０ｐｐｍ
ａ以下の硼素を含み、硼素分布は非均一であることを示
すと記載している。本論文の著者は、この物質における
低キャリヤー濃度および高電気移動度の観察は、硼素の
ほとんどが電気的に活性でないという理論をも支持する
ことに注目している。本論文において、濃度は、原子ｐ
ｐｍ“ｐｐｍａ”で表される。

【０１１４】本発明により実施例１で得られた多結晶性
ＣｄＴｅは３．４ｐｐｍｗの硼素濃度を有し、これは７
５．４８ｐｐｍａに相当する。換算式は、１ｐｐｍａ＝
Ｍ（ＣｄＴｅ）／Ｍ（Ｂ）×１ｐｐｍｗ＝２４０／１
０．８１ｐｐｍｗ＝２２．２ｐｐｍｗ（式中、Ｍ（Ｃｄ
Ｔｅ）はＣｄＴｅの式量であり、Ｍ（Ｂ）は硼素の原子
量である）。

【０１１５】出願人は、前記論文で分析された物質の硼
素濃度は、本発明により合成された試料の硼素濃度より
も高いことを認めている。他の検出された不純物（Ｎ
ａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｍ
ｏ）については、本発明の方法および装置により製造さ
れた化合物中に見いだされる量は、すべて市販されるＥ
ＳＰＩ製品における量よりも実質的に低い。

【０１１６】表１に示される分析結果によれば、ＥＳＰ
Ｉから入手した多結晶性化合物は、９９．９８％に相当
する純度、すなわち、約４Ｎの純度を有する。しかし、
本発明の方法および装置により製造された多結晶性化合
物は、９９．９９９７％に相当する純度、すなわち、５
Ｎよりも高い純度を有する。

【０１１７】記載した合成方法は、どの成長方法にも匹
敵できる。下記実施例に記載する装置および成長方法
は、例証するものであり、本発明の実施に使用するのに
特に有利である。

【０１１８】実施例１Ａ出願人は、２０％のＺｎ量を有するＣｄＺｎＴｅ合金
（第II−II−ＶI族）を合成した。Ｚｎは、Ｔ_m＝４１
９．５℃の融点を有する。

【０１１９】好ましい方法の第一段階、充填材料の調製
段階において、化学量論量の反応体Ｃｄ、Ｚｎ、Ｔｅ、
すなわち、１３９．３７ｇのＣｄ、２０．２７ｇのＺｎ
および１９７．７８ｇのＴｅを、るつぼ１８に入れた。

【０１２０】充填材料は、３５７．４２ｇの全重量を有
する。約３０ｇのＢ₂Ｏ₃封入剤のペレット３０を、反応
体の上に置いた。反応体は、るつぼ１８の低領域Ｄを占
めた。

【０１２１】加熱要素３２を収容した受け器２０を、封
入剤３０のペレットの上に置いた。加熱要素３２は、約
６０ｇの液体ガリウムからなっていた。封入剤３０およ
び受け器２０は、るつぼ１８の上方領域Ｕを占めた。

【０１２２】図１〜４を参照して実施例１に詳細に記載
した方法と類似の方法で、合成プロセスが実施された。
方法パラメーター（温度、時間、圧力等）は、公知の技
術により採用した。

【０１２３】Ｚｎの偏析を避けるために、加熱コイル１
４の電力を適度に減少させ、それと同時に、図３に示す
ように、第一容器１６を下方に移動させることにより、
冷却を実施した。

【０１２４】系が室温に戻ったときに、るつぼ１８をチ
ャンバー１２から取り出した。この場合にも、出願人
は、チャンバー１２の壁上になんら反応体の凝結を観察
しなかった。このことは、工程の間、封入剤３０からな
んらガス反応体の逃散がなかったことを示す。このこと
のさらなる証明は、合成されたＣｄＺｎＴｅ化合物の重
量を量ることにより得られたが、それは、反応体の初期
の量に対する重量におけるなんら有意な減少を示さなか
った。

【０１２５】実施例２出願人は、本発明の方法および装置により合成した多結
晶性化合物から、２つのＣｄＴｅ単結晶を成長させた。
両方の結晶（結晶１および結晶２）を、Ｙｅｌｌｉｎ，
Ｎ．による前記論文、およびＳｚａｐｉｒｏ，Ｓ．，
“ＶａｐｏｒＴｒａｎｓｐｏｒｔｏｆＮｏｎｓｔ
ｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃＣｄＴｅｉｎＣｌｏｓ
ｅｄＡｍｐｏｕｌｅｓ”，Ｊ．ｏｆＣｒｙｓｔａｌ
Ｇｒｏｗｔｈ、第9巻、第２〜３号、ｐｐ．５５５〜
６０に記載されるＰＶＴ（物理的蒸気移送）法により成
長させた。図５に示すように、実施例１に記載の方法お
よび装置により調製した１０〜２０ｇの多結晶性ＣｄＴ
ｅ３４を、引張ロッド３８に接続した石英アンプル３６
内部に置き、１０^-5ｍｂａｒよりも大きい減圧を伴って
密閉した。ついで、多結晶性ＣｄＴｅ３４を収容した石
英アンプル３６を、図６に示す型の温度分布を有する垂
直炉（図示せず）の内部に置いた。ついで、図に示され
るような温度分布の炉に対して最初に置かれた石英アン
プル３６を、引張ロッド３８により、この炉に対して上
方に移動させた。従って、ＣｄおよびＴｅ蒸気の過飽和
により、アンプル内の圧力が物質移動を妨げないように
なったら初めて、固相の凝縮を起こす。表２は、合成し
た多結晶性試料および記載した気相法により成長させた
２つの結晶において測定された硼素の濃度値を示す。Ｂ
（多結晶における主要不純物）の値は、気相で成長した
結晶における大きさの１／２ほど減少し、Ｂが気相成長
においては取り込まれていないことを示す。このように
して得られた結晶は、６／７Ｎの純度を有した。

【０１２６】

【表２】

【０１２７】Ｙｅｌｌｉｎ、およびＳｚａｐｉｒｏの論
文第５５６ページで注目しているように、もし多結晶性
充填材料の化学量論比が０．０１モル％よりも大きい割
合でＣｄの方にシフトしたら、物質移送成長は完全に阻
止され、またもし多結晶性充填材料の化学量論比が０．
０４モル％よりも大きい割合でテルルの方にシフトした
ら、成長速度はかなり減少する。繰り返された実験チャ
ンバーのテストは、本発明の方法および装置により合成
された多結晶性ＣｄＴｅ化合物は、密閉アンプル内での
物質移送成長を可能とすることを証明し、従って多結晶
性ＣｄＴｅ化合物は、これらのレベルよりもいくぶん低
い化学量論比シフトを有することを示す。

【０１２８】出願人は、本発明の方法および装置により
合成された他の多結晶性化合物も低い化学量論比シフト
（例えば、正確な化学量論比）を有し、それは、反応体
が有意な気化が起こる温度に達する前に封入され得ると
いう事実のためである、と決定づけた。

【０１２９】実施例３図７は、図１を参照して記載されたものと類似の方法で
の多結晶性化合物の合成を可能とし、また垂直ブリッジ
マン法による次の段階で単結晶を成長させる装置を示
す。

【０１３０】図１の容器１６および平底石英るつぼ１８
を、合成および成長させられる物質（例、ＣｄＴｅ）の
種単結晶４４を入れることができるハウジングもしくは
ポケット４６を中心に有する容器４２およびるつぼ４０
と、取り替えることができる。

【０１３１】いったん封入剤（例、Ｂ₂Ｏ₃）３０が溶融
すると、るつぼ４０は、反応体（例、Ｃｄ２６およびＴ
ｅ２８）を溶融し、実施例１に記載されるような反応生
成物を得るために、図２に示すように上げられる。この
時点まで、ＣｄＴｅの種４４は固体のままであるが、そ
れは、ＣｄＴｅの融点が、反応温度よりも高いからであ
る。次に、温度を上げ、ＣｄＴｅを溶融する。この段階
において、加熱は、導入されるＣｄＴｅ種４４を完全に
は溶融しないように実施すべきである。これは、適度の
サイズおよび／または配置の誘導加熱コイル１４を用い
て、および多結晶の溶融段階（図４、ｌ−ｍ、ｍ−ｎ）
の間加熱勾配を制御することにより、可能である。つい
で、成長が、典型的な垂直ブリッジマン法におけるよう
に起こる。

【０１３２】種結晶４４は、るつぼ４０を容器４２の移
動により下げることで実現される適度の冷却の間、溶融
した化合物が成長できる格子構造を生成する。冷却の
間、種結晶４４および成長した結晶は、対応する融点よ
りも低い温度であるが、他方上方の成長しつつある化合
物は、溶融状態で保たれる。

【０１３３】適切な熱勾配と成長時間は、当業者には明
らかである。適切な温度分布を得るために、適当な形の
追加の加熱要素を、るつぼ４０の周りに導入できる。

【０１３４】実施例４図８は、実施例１に記載の方法と類似の方法で、本発明
の別の実施態様による多結晶性化合物の合成を可能と
し、チョクラルスキー法により単結晶を成長させる装置
を示す。この目的を達成するために、図１の受け器２０
を、受け器２０の外径すなわち３．５ｃｍと類似する外
径および所望の単結晶の直径（例えば、２．５ｃｍ）よ
りも大きいかあるいは等しい内径を有する黒鉛リング３
２と、取り替えることができる。環を、Ｂ₂Ｏ₃の表面上
で浮かぶがしかしるつぼ１８に対して回転しないように
搭載できる。

【０１３５】ついで、実施例１に概要を述べた方法によ
り合成が進行するが、ただし、熱は黒鉛リング３２によ
りＢ₂Ｏ₃内に誘起させる。合成が起こり、るつぼ内のＣ
ｄＴｅが溶融したならば、成長が、チョクラルスキー法
により、例えば、液体ＣｄＴｅを適当な温度に維持し
て、種単結晶４４を炉１０の上部に位置する可動ロッド
４８にしっかりと取り付けることにより、直ちに起こ
る。ロッドを、黒鉛リング３２の穴を通して液体の化合
物中に突っ込み、徐々に溶融混合物から種を上げること
により、成長は進行する。

【０１３６】図７および図８の装置は、成長界面の領域
の温度勾配を変更するために、るつぼ内に配置される適
当な遮蔽部材を含むことができる。装置で使用される適
当な遮蔽部材は、例えば、欧州特許ＥＰ第５０９，３１
２号の図５および６に記載される。例えば、リング状の
この部材は、加熱コイルから発生する放射を遮断し、充
填材料に正しい熱勾配を与える。

【０１３７】とりわけ、本発明は、結晶の合成および成
長に数多くの利点を提供する。これらの利点には、記載
された方法および装置が、要素の完全な反応と正確な化
学量論比を保証することが含まれる。さらに、本方法に
よれば、生成物の量の制限がなく、無蒸気損失がなく、
安全であり（ＣｄおよびＴｅは癌を起こし得る）、合成
時間が短く、かつ簡単な装置を用いる。

【０１３８】本発明の好ましい実施態様の上記記載は、
例示と説明を与えるが、本発明を網羅すると意図するも
のでも、本発明を開示された形に限定すると意図するも
のでもない。改変および変形は、上記教示に照らして可
能であるし、あるいは本発明の実施から得ることも可能
である。前記記載には、実験を通して得られる特定のデ
ータ値が含まれる。これらの値は、例としてのみ役立
ち、本発明の真の範囲は、特許請求の範囲およびその同
等物によってのみ定義される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様と一致する、多結晶性化合物
を合成するために使用される装置の断面図であり、封入
剤が溶融する前の段階を示す。

【図２】図１と類似する断面図であり、封入剤が溶融し
て反応体を囲んだ後の段階を示す。

【図３】図２と類似する断面図であり、封入された反応
体が溶融した後の段階を示す。

【図４】本発明の方法を実施する間の、ＣｄＴｅについ
ての加熱コイルの電力対時間を示すグラフである。

【図５】単結晶の密閉アンプルＰＶＴ成長のための従来
装置の断面図である。

【図６】単結晶のＰＶＴ成長のための炉の典型的な熱分
布を示すグラフである。

【図７】本発明の別の実施態様の図１におけるものと類
似する断面図であり、反応体の下の底部に種ポケットを
有する改良された容器を示す。

【図８】本発明の別の実施態様の図１と類似する断面図
であり、封入された溶融体に種結晶を挿入するために容
器の上に配置されたロッドを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591011856 ＰｉｒｅｌｌｉＣａｖｉｅＳｉｓｔｅｍｉＳ．ｐ．Ａ (72)発明者ミンチェン・チャイタリア共和国イ−43100 パルマ，ヴィア・ソラリ 30 (72)発明者タマシュ・ゲレグハンガリー共和国ハー−2000 センテンドレ，ベルチ・ウートチャ 18 (72)発明者ジョヴァンニ・ズッカリイタリア共和国パルマ，イ−43058 ソルボロ，ピアッツァーレ・マルケシ・ラタッタ 10 (72)発明者アンドレア・ザッペッティーニイタリア共和国イ−42100 レッジョ・エミリア，ヴィア・チ・ピサカーネ９

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記工程を含んでなる、高純度および正
確な化学量論比の第II−ＶI族もしくは第III−Ｖ族多結
晶性化合物を製造する方法：ａ）封入剤を、前記封入剤を溶融するに十分な第一温度
に加熱し；ｂ）化学量論量の少なくとも２つの反応体を、溶融状態
の前記封入剤で囲み（封入の間、前記反応体は、前記反
応体の１つ以上のものの気化を起こすに十分な温度に達
しない）；そしてｃ）多結晶性第II−ＶI族もしくは第III−Ｖ族化合物を
形成する。
【請求項２】工程（ｂ）が、さらに、前記封入剤によ
り囲まれる前記反応体を、前記反応体を溶融し、前記反
応体を互いに反応させて反応生成物を形成するに十分な
第二温度に加熱し；そして前記反応生成物を、前記反応
生成物が溶融するに十分な第三温度に、かつ前記反応生
成物が合成し均質化するに十分な時間、加熱することを
含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】下記工程を含んでなる、高純度および正
確な化学量論比の多結晶性化合物を製造する方法：ａ）化学量論量の少なくとも２つの反応体を第一領域に
置き；ｂ）前記反応体を完全に囲むに十分な量の封入剤を前記
封入剤が溶融状態にあるときに第二領域に置き（前記第
二領域は溶融状態の前記封入剤の前記第一領域への移動
に適し、前記第一および第二領域は互いに別々に加熱さ
れ得る）；ｃ）前記第一および第二領域の周りにガス雰囲気を造
り、前記雰囲気を、選択された最大操作温度において、
実質的に前記反応体のほとんどの揮発分の蒸気圧以上の
圧力に加圧し；ｄ）前記第一領域を加熱せずに、前記第二領域を前記封
入剤が溶融するに十分な第一温度に加熱し（前記第一領
域は、前記反応体の気化を避けるに十分な温度に維持さ
れ、それによって、前記封入剤を溶融状態で前記第二領
域から前記第一領域に移動させて前記反応体を囲ませ
る）；ｅ）前記封入剤に囲まれた前記反応体を、前記反応体が
溶融し、前記反応体が互いに反応して反応生成物を形成
するに十分な第二温度に加熱し；そしてｆ）前記反応生成物を、前記反応生成物が溶融するに十
分な第三温度に、かつ前記反応生成物が合成し均質化す
るに十分な時間、加熱する。
【請求項４】下記工程を含んでなる、高純度および正
確な化学量論比の多結晶性化合物を製造する方法：ａ）化学量論量の少なくとも２つの反応体を容器の第一
領域に置き；ｂ）前記反応体を完全に囲むに十分な量の封入剤を、前
記封入剤が溶融状態にあるときに、前記容器の第二領域
に置き（前記第二領域は溶融状態の前記封入剤の前記第
一領域への移動に適し、前記第二領域は前記第一領域の
真上に隣接しており、前記第一および第二領域は、互い
に別々に加熱され得る）；ｃ）前記容器を密閉され垂直に配置されたチャンバー内
に置き；ｄ）前記容器の周りにガス雰囲気を造り、前記雰囲気
を、選択された最大操作温度において、実質的に前記反
応体のほとんどの揮発分の蒸気圧以上の圧力に加圧し；ｅ）前記第二領域を前記封入剤が溶融するに十分な第一
温度に加熱し、他方前記第一領域を、前記反応体の気化
を避けるに十分な温度に維持し、それによって、前記封
入剤を溶融状態で前記第二領域から前記第一領域に移動
させて、前記反応体を囲ませ；ｆ）前記封入剤に囲まれた前記反応体を、前記反応体が
溶融し前記反応体が互いに反応して反応生成物を形成す
るに十分な第二温度に加熱し；そしてｇ）前記反応生成物を、前記反応生成物が溶融するに十
分な第三温度に、かつ前記反応生成物が合成し均質化す
るに十分な時間、加熱する。
【請求項５】工程（ｇ）の後にさらに下記工程を含ん
でなる、請求項４に記載の方法：ｈ）前記封入剤に囲まれた前記反応生成物を、前記反応
生成物の融点以下であるがしかし前記封入剤の融点以上
である温度に冷却し；そしてｉ）前記反応生成物を前記封入剤から分離させる。
【請求項６】前記反応体が、少なくとも１つの第II族
元素および少なくとも１つの第ＶI族元素を含んでな
る、請求項４に記載の方法。
【請求項７】前記反応体が、少なくとも１つの第III
族元素および少なくとも１つの第Ｖ族元素を含んでな
る、請求項４に記載の方法。
【請求項８】前記反応体がＣｄおよびＴｅである、請
求項６に記載の方法。
【請求項９】請求項４に記載の方法により製造され
た、多結晶性化合物。
【請求項１０】化合物が少なくとも約５Ｎの純度を有
する、請求項９に記載の多結晶性化合物。
【請求項１１】さらに下記工程を含んでなる、請求項
４に記載の方法により製造された多結晶性化合物から高
純度および正確な化学量論比の単結晶を製造する方法：
ハウジング内の種単結晶を前記容器の前記第一領域内に
置き；工程（ａ）〜（ｇ）を実施し；そして前記容器を
前記チャンバーに対して次第に下げ、それによって前記
第一領域の温度を徐々に低下させ、前記単結晶を成長さ
せる。
【請求項１２】下記工程を含んでなる、封入された反
応体組成物を製造する方法：ａ）封入剤を、前記封入剤が溶融するに十分な第一温度
に加熱し；そしてｂ）化学量論量の少なくとも２つの反応体を、前記反応
体が前記反応体のうちの１つ以上のものの気化が起こる
のに十分な温度に達する前に、溶融状態の前記封入剤で
囲む（前記反応体は、少なくとも１つの第II族元素およ
び少なくとも１つの第ＶI族元素を含んでなる）。
【請求項１３】少なくとも１つの第II族元素および少
なくとも１つの第ＶI族元素を含んでなり、少なくとも
約９９．９９８％の純度を有し、前記化合物を構成する
元素のいずれも、約０．０１モル％より多くは化学量論
組成から逸脱しない、多結晶性化合物。
【請求項１４】少なくとも１つの第III族元素および
少なくとも１つの第Ｖ族元素を含んでなり、少なくとも
約９９．９９８％の純度を有し、前記化合物を構成する
元素のいずれも、約０．０１モル％より多くは化学量論
組成から逸脱しない、多結晶性化合物。
【請求項１５】下記工程を含んでなる、高純度および
正確な化学量論比の単結晶を製造する方法：ａ）封入剤を、前記封入剤が溶融するに十分な第一温度
に加熱し；ｂ）化学量論量の少なくとも２つの反応体を、前記反応
体が前記反応体のうちの１つ以上のものの気化が起こる
のに十分な温度に達する前に、溶融状態の前記封入剤で
囲み（前記反応体は、少なくとも１つの第II族元素およ
び少なくとも１つの第ＶI族元素を含んでなる）；ｃ）前記封入剤に囲まれた前記反応体を、前記反応体が
溶融し、そして前記反応体が互いに反応して反応生成物
を形成するに十分な第二温度に加熱し；ｄ）前記反応生成物を、前記反応生成物が溶融するに十
分な第三温度に、かつ前記反応生成物が合成し均質化す
るに十分な時間、加熱し；そしてｅ）前記反応生成物から単結晶を形成する。
【請求項１６】下記工程を含んでなる、高純度および
正確な化学量論比の単結晶を製造する方法：請求項１２
に記載の方法により封入された反応生成物を製造し；前
記反応生成物を溶融状態に加熱し；種単結晶を前記反応
生成物に挿入し；そして前記種単結晶を前記溶融した反
応生成物から徐々に引き上げる。
【請求項１７】少なくとも１つの第II族元素および少
なくとも１つの第ＶI族元素を含んでなり、少なくとも
約９９．９９９８％の純度を有する、単結晶性化合物。
【請求項１８】少なくとも１つの第III族元素および
少なくとも１つの第Ｖ族元素を含んでなり、少なくとも
約９９．９９９８％の純度を有する、単結晶性化合物。
【請求項１９】下記を含んでなる、高純度および正確
な化学量論比を有する多結晶性化合物を製造するための
装置：少なくとも１つのチャンバーを有する炉；反応体
を収容するための第一領域、ならびに封入剤および前記
封入剤のためのヒーターを収容するための少なくとも第
二領域を有する前記チャンバー内の容器；前記チャンバ
ー内の前記容器を回転可能にかつ垂直に支持し移動させ
るための手段；および前記容器の前記第一領域および第
二領域のためのそれぞれ独立したヒーター。
【請求項２０】下記を含んでなる、高純度および正確
な化学量論を有する多結晶性化合物を製造するための装
置：少なくとも１つの垂直に配置されたチャンバーを有
する炉；反応体を収容するための第一領域、ならびに前
記第一領域の真上に隣接していて封入剤および前記封入
剤を加熱するための加熱要素を収容するための第二領域
を有する前記チャンバー内の容器；前記チャンバー内の
前記容器を回転可能にかつ垂直に支持し移動させるため
の、モーターに接続された部材；および前記容器の前記
第二領域を囲んでいるときには前記容器の前記第一領域
を加熱せずに前記加熱要素内に電流を誘導し、かつ前記
容器の前記第一領域を囲んでいるときには前記反応体内
に電流を誘導するための、誘導加熱コイル。