JPH01119596A - Ａｓ分子線源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、薄膜結晶をエピタキシャル成長させる分子線
エピタキシャル成長装置に使用するＡｓ分子線源に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来のＡｓ分子線源の構成を第２図に示す。

図示のように、ルツボ２を囲んで容器！８内に熱シール
ド板１１と抵抗による原料加熱用ヒータ３が配置され、
ルツボ２の底部には熱電対１３が取付けら゛れ、そのリ
ード線は容器！８の下品に設けた熱シールド板１１の通
孔を通して外側に引出される。＋４はルツボ２の開口部
前方に設置されるシャッターで、ンヤッター１４は回転
軸＋４’によって、ルツボ２の開口部を覆い、あるいは
開口部を開放するように回転することができる。

固体Ａｓ原料１を入れたルツボ２は原料加熱用ヒータ３
で加熱され、ルツボ２の温度は熱電対Ｉ３によってＭｌ
ｌ＋定され、Ａｓ分子線のオン・オフ制御はシャンター
１４で行われ、分子線強度はＡｓ原料の温度によって制
御される。

なお、このようなＡｓ分子線源は従来成長室に設置され
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述のような構成ををするＡｓ分子線源には
次のような問題があった。

（１１分子線強度を調整する際に、固体Ａｓ原料の温度
が安定してＡｓ分子線強度が一定になるまでに長時間を
要するので、Ａｓ原料の温度による分子線強度の調整が
むつかしい。

（２）Ａｓ原料の温度を一定に保っていてもＡｓ原料の
消費にともない分子線強度が次第に減少するという経時
変化がある。

（３）Ａｓ分子線源が成長室に取り付けられているため
、分子線源の大型化には側限があり、−度に充填できる
Ａｓ原料のｍを増やすことにも限界がある。Ａｓ原料の
再充填時には成長室内を大気にさ４らさねばならないた
め、再充填後に再び成長室内を超高真空にまで排気する
のに非常に長い時間を必要とする。

以上のような問題点を解決するため、これまでは、固体
Ａｓ原料を用いず、アルシン（ＡｓＨ３）ガスをＡｓ原
料として、ガスボンベから、リークバルブまたはマスフ
ローを介してガスの圧力や流■を調整して成長室内に導
入し、成長室でアルシンガスを高温で熱分解することに
よりＡｓ分子線を得る、ガスソースのＡｓ分子線源が使
われている。しかし、この方法ではアルシンという毒性
ガスを使用するため作業の安全性の面で非常に大きな問
題があった。

［発明の構成コ 本発明は従来のアルシンガス使用による安全性の面での
問題を避け、固体Ａｓ原料を分子線源として用いるもの
であるが、前記（１）、　（２）、　（３）で示したよ
うな問題点を解決し、きわめて効率よく薄膜結晶をエピ
タキシャル成長させる、分子線エピタキシャル成長装置
に使用するＡｓ分子線源を提供するものである。

以下、第１図に示す実施例により本発明を説明する。図
は、本発明が適用された分子線エピタキシャル成長装置
を概略的に示している。

第２図と同一部分は同一符号で示す。ルツボ２を囲んで
Ａｓ昇華室４が形成される。Ａｓ昇華室４は一方でゲー
トバルブ！５を介して１゛Ｃ空ｉｌｌ気装置８と配管１
７によって連結され、他方で、バリアブル・リークバル
ブ５を介して成長室６と配管１Ｂで連結される。

ルツボ２に対応し、Ａｓ昇華室４の外側に固体Ａｓ原料
加熱用ヒータ３が配置される。また、Ａｓ昇華室４より
成長室６に至る配管１Ｂおよびバリアブル・リークバル
ブ５を囲んで加熱用ヒータ７が配置される。

なお、図において、９はホルダーに保持された基板を示
し、１０は液体窒素シュラウドを示し、■は加熱用ヒー
タ７に対する熱シールド板を示し、ルツボ２はその底部
に熱電対！３を具えている。

［動作］ 本Ａｓ分子線源は、上記のような構造となっているから
、Ａｓ昇華室４内の固体Ａｓ原料ｌがＡｓ原料加熱用ヒ
ータ３によって加熱され、昇華したＡｓ蒸気がＡｓ昇華
室４内に充満する。このＡｓ蒸気をバリアブル・リーク
バルブ５の開閉によりその流■を制御して成長室６内へ
Ａｓ分子線として導入することができる。

このとき、配管１８及びバリアブル・リークバルブ５を
別の加熱用ヒータ７により固体Ａｓ原料１の温度よりも
高温に保持することにより、前記リークバルブ５や配管
１８の内壁にＡｓが蒸若して堆積することはない。

Ａｓ、昇華室４に取り付けられた真空排気装置８は、Ａ
ｓ原料１の再充填時にＡｓ昇華室４内を超高ｆ〔空にま
で真空排気するためのものであり、この時、バリアブル
・リークバルブ５は閉じられており、ゲートバルブ１５
の開閉により排気を行なったり、やめたりすることがで
きる。

［実施例］ 本Ａｓ分子線源を使用し、薄膜結晶を分子線エピタキシ
ャル成長させた例を示す。

Ａｓ９？、華室内のＰＢＮ製ｋ　７ボに約５００ｇの固
体Ａｓ原料を充填し、真空排気装置でＡｓ昇華室内を超
高１１空まで排気した。その後、分子線エピタキシャル
成長を行なわせるため、配管及びバリアブル・リークバ
ルブを加熱用ヒータで４００　’Ｃに加熱、保持してお
き、ＡｓＦ？−華室内の真空ｔｎ気をやめて、Ａｓ原料
加熱用ヒータにより固体Ａｓ原料の温度を２２０　’Ｃ
まで昇温して一定温度に保持し、ＡＳ昇華室内をＡｓの
蒸気で充満させた。次に成長室内の基板の直前の位置に
置かれたイオンゲージ（第１図に図示していない）によ
り測定した分子線強度が、例えばｌ　ｘ　ＩＰ’　ｍｂ
ａ　ｒとなるように、バリアブル・リークバルブを調整
してＡｓの蒸気を成長室内に分子線として導入した。

この分子線強度の調整はリークバルブの開閉のみで行な
えるため、通常のＡｓ分子線源に比べて極めて短時間で
容易に行なうことができた。

本Ａｓ分子線源と、別途成長室に設置されており、分子
線強度の調整を行なった通常のＧａ分子線源＋２．　Ａ
Ｑ分子線源を用いて、６５０℃程度の成長温度に加熱さ
れた（　１０Ｇ）　ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓやＡＱＧ
ａＡｓのエピタキシャル薄膜結晶を連続して何回も成長
させた。

従来のＡｓ分子線源では、その大型化が困難であったた
め１回の固体Ａｓ原料の充填により約１μｍのエピタキ
シャル薄膜を１００回程度しか成長できなかったが、本
実施例のＡｓ分子線源では連続して約４００回の成長を
行なえた。さらに、固体Ａｓ原料の再充填時にも、成長
室内を大気にさらす必要はない。また、本実施例のＡｓ
分子線源では、固体Ａｓ原料の消費にともなうＡｓ分子
線強度の経時的変化は殆んど見られなかった。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明ではアルシンのようなｉ！
ｉ性ガスを使用することなく、比較的取り扱いの安全な
固体Ａｓ原料を用いて、分子線強度の調整が容易で、分
子線強度の経時変化が殆んどないＡｓ分子線源が得られ
る。

また、分子線源の大型化が可能となり、−度に多量のＡ
ｓ原料を充填でき、Ａｓ原料の再充ｌｎの回数を減らす
ことができるので、分子線エピタキンヤル成長装置の稼
動率を著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を断面図で示す。 第２図は、従来のＡｓ分子線源を断面図で示す。 １・・・固体Ａｓ原料、２・・・ルツボ、３・・・Ａｓ
原料加熱用ヒータ、４・・・Ａｓ昇華室、５・・・バリ
アブル・リークバルブ、６・・・成長室、７・・・加熱
用ヒータ、８・・・真空排気装置、９・・・基板、！０
・・・液体窒素シュラウド、１１・・・熱シールド板、
＋２・・・従来の分子側ＬＩ３・・・熱電対、１４・・
・シャッター、＋５・・・ゲートバルブ。。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）分子線エピタキシャル成長装置に用いるＡｓ分子
   線源であって、固体Ａｓ原料を収納するＡｓ昇華室を備
   え、該Ａｓ昇華室を配管によりバリアブル・リークバル
   ブを介して前記成長装置の成長室と連結するとともに、
   配管によりゲートバルブを介して真空排気装置と連結し
   、前記昇華室及び前記昇華室より前記成長室に至る配管
   、バリアブル・リークバルブにそれぞれ加熱用ヒータを
   配置したことを特徴とするＡｓ分子線源。