JPH03183683A - 電気炉 - 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１ 本発明は電気炉に関し、さらに詳しくはフローティング
ゾーン法で単結晶を育成する際に用いる電気炉に関する
。

［従来の技術］ フローティングゾーン法で単結晶を育成するのに用いる
電気炉はｂＯ熱の方法によって高周波炉と抵抗炉とに分
けられる。高周波炉は電源に費用がかかり、場所もやや
広いところを要求される。抵抗炉は実験者が自分の計画
どおり手作りできる良さかあり、電源も安価で場所もそ
れ程広くなくてすむ等の長所がある。

フローティングゾーン法による電気炉の概略は第３図に
示すとありで、第３図（ａ）のように原料１と単結晶２
の間にメルトゾーン３を形成するためにヒータ４を設け
るが、このヒータによって形成される温度分布は第３図
（ｂ）のようにピーク性の狭い加熱範囲Ａのものとなる
。

［発明が解決しようとする課題］ 育成される結晶の組成を均一にするには、ヒタの加熱で
作られるメルトゾーンの温度が所定の値に長時間保持さ
れなければならない。また、温度分布もピーク性の幅狭
いものでなければならない。抵抗炉の場合はこの温度制
御のために熱電対５が設置される。

しかしながら、温度分布がピーク性で平坦な部分がない
ため、温度制御器の時定数の許容範囲が狭くなり正確な
時定数か得にくいため、出力がいわゆるハンチングを起
こし不安定となる。そして結果として、メルトゾーンの
温度が所定の値に安定しなくなるという欠点があった。

これを安定させるために、温度分布に平坦性を持たせる
方法かあるが、それはメルトゾーン３の幅（第３図では
縦方向の長ざ）を大きくしなければならず、このことは
結晶組成のずれを招くことになる。ちなみにメルトゾー
ンの幅は、一般にゾーンの直径とほぼ同じか、それ以下
としている。

本発明は以上述べたような従来の課題を解決するために
なされたもので、メルトゾーンの温度が安定して組成変
動の極めて少ない単結晶を得ることのできる単結晶育成
用の電気炉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］ 本発明は、７０−ティングゾーン法による単結晶育成に
用いられる電気炉において、幅狭いピーク性の加熱温度
範囲を有するメルトゾーン形成相の第１のヒータと、幅
広い平坦な加熱温度範囲を有する温度制御用の第２のヒ
ータとを備え、該第１のヒータと第２のヒータは熱的に
干渉せず、かつ電気的に直列に接続するように配置した
ことを特徴とする電気炉である。

［作用］ 第１図は本発明の電気炉について、実施例を兼ねてその
構成を示したものである。同図に示すように、本発明の
電気炉においては、ヒータ構成は二つのヒータ１４ａお
よび１４ｂからなっており、そのうち第１のヒータ１４
ａはゾーンメルト用で従来どおり単結晶２と原料１の間
にメルトゾーン３を形成するための幅狭いピーク性の加
熱範囲Ａを持ち、もう一つの第２のヒータ１４ｂは温度
制御用で幅広い平坦な加熱範囲Ｂを持ち、ヒータ１４ａ
とは熱的に干渉しないよう充分な距離をもって直列に配
置されている。温度制御用の熱電対１５ｂはヒタ１４ｂ
の傍に配置され、またヒータ１４ａの傍にはモニタ用の
熱電対１５ａか設置されている。

以上のように構成された電気炉を用いた結晶育成は次の
ように行う。メルトゾーン３が所定の温度になるように
モニタ熱電対１５ａを児ながら温度制御用ヒータ１４ｂ
に電力を供給し、メルトゾーン３が所定の温度になった
ならば通常のごとくフローティングゾーン法で単結晶育
成の手順を行えばよい。

ヒータ１４ｂは幅広い平坦な加熱範囲Ｂを持っているの
で温度制御器の時定数の許容範囲が広く、極めて安定な
温度制御が行われる。そのためヒータ１４ｂを流れる電
流は安定しており、したがってメルトゾーン形成相のヒ
ータ１４ａに流れる電流も安定なため、メルトゾーン３
の温度も極めて安定な温度が確保できる。

［実施例］ 次に本発明の実施例について詳細に説明する。

単結晶育成の対象としたのはｎ−Ｖｌ族化合物半導体の
テルル化水銀カドミウム（口ｇｏ８Ｃｄ□、２Ｔｅ）で
ある。原料としてテルル化水銀（目ｑＴｅ）とテルル化
カドミウム（ＣｄＴｅ）をモル比で４＝１となるように
混合・融解して多結晶化したものを用いた。メルトゾー
ン用の材料はテルルを過剰にしたテルル化水銀カドミウ
ムであって、融解温度が５００’Ｃとなるように組成を
調整した。また、種子結晶としてはテルル化カドミウム
（ＣｄＴｅ）の（１１１）面が水平面となるように調整
されたものを用いた。これら三つを第２図に示すように
、内径１０　ｍｍ、長さ１５０　ｍｍの石英アンプル７
に種子結晶６、メルトゾーン材料１３、原料１の順に重
ねて真空封入した。

このように準備したアンプルを第１図（ａ）のように二
つのヒータ１４ａおよび１４ｂからなる抵抗式の電気炉
内に吊し、モニタ熱電対１５ａが５００℃を示すように
制御用ヒータ１４ｂを制御した。この時、制御用熱電対
１５ｂは５１５°Ｃを示し、温度の安定度は±０．１°
Ｃて極めて安定していた。モニタ熱電対１５ａは±０．
４°Ｃのゆらぎがあったか、従来法の１７１０以下の安
定度であった。このゆらぎはヒータ付近の空気の対流に
よるものであると考えられる。

単結晶の育成はメルトゾーンの移動か１時間当たり０．
３ｍｍと唸るような早さでアンプル７をゆつくり吊り下
げていった。原料の長さ６０　ｎｏｎをメルトゾーン３
が完全に通過するまで、即ちメルトゾーン３が原料の上
端に達するまで行った。

終了後、育ｌｉ、された単結晶をアンプルから取り出し
、スライスして長さ方向について組成の変動（水銀とカ
ドミウムのモル比の変化の様子）を調べたところ、従来
法の１／１０程度に小さくなっていることか判明した。

このことから加熱用のヒータの他に温度制御用のヒータ
を設けたことによる効果か明らかになった。

［発明の効果１ 以上詳述したように、本発明の電気炉を用いて抵抗式の
フローティングゾーン式単結晶育成法により単結晶を育
成すると、安定な温度制御が可能となり、その結果、メ
ルトゾーンの温度が安定となって組成変動の極めて少な
い単結晶を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気炉の一実施例の概略構成図と炉内
の温度分布図、第２図は石英アンプル内の原料の構成図
、第３図は従来技術による電気炉の一例の概略構成図と
炉内の温度分布図である。 １・・・原料　　　　　　　２・・・単結晶３・・・メ
ルトゾーン ４、１４ａ　、　１４ｂ　・Ｌ−タ ５、１５ａ　、　１５ｂ　−・・熱電対６・・・種子結
晶　　　　　７・・・石英アンプル１３・・・メルトゾ
ーン材料

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フローティングゾーン法による単結晶育成に用い
   られる電気炉において、幅狭いピーク性の加熱温度範囲
   を有するメルトゾーン形成用の第１のヒータと、幅広い
   平坦な加熱温度範囲を有する温度制御用の第２のヒータ
   とを備え、該第１のヒータと第２のヒータは熱的に干渉
   せず、かつ電気的に直列に接続するように配置したこと
   を特徴とする電気炉。