JPH04202098A - 立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜の製造方法 - Google Patents
立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH04202098A JPH04202098A JP2335904A JP33590490A JPH04202098A JP H04202098 A JPH04202098 A JP H04202098A JP 2335904 A JP2335904 A JP 2335904A JP 33590490 A JP33590490 A JP 33590490A JP H04202098 A JPH04202098 A JP H04202098A
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- Japan
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- thin film
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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。
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］
本発明は発光ダイオード等の発光素子に用いられる半導
体薄膜材料の製造方法に関し、とくに青色発光素子用材
料として良好な特性を示す立方晶系硫化カドミウム亜鉛
混晶薄膜の製造方法に関するものである。
体薄膜材料の製造方法に関し、とくに青色発光素子用材
料として良好な特性を示す立方晶系硫化カドミウム亜鉛
混晶薄膜の製造方法に関するものである。
［従来の技術］
従来の立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜を製造する
方法として、第２図に示すような分子線エピタキシー装
置を用い、超高真空容器２１内でルツボ２６内に装填し
た硫化カドミウム原料２６ａとルツボ２７内に装填した
硫化亜鉛原料２７ａを加熱蒸発させ、基板２４の表面に
立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜２５を形成するも
のが知られている。
方法として、第２図に示すような分子線エピタキシー装
置を用い、超高真空容器２１内でルツボ２６内に装填し
た硫化カドミウム原料２６ａとルツボ２７内に装填した
硫化亜鉛原料２７ａを加熱蒸発させ、基板２４の表面に
立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜２５を形成するも
のが知られている。
［発明が解決しようとする課題」
しかしながら上述のような従来の方法では、基板表面に
飛来してきた硫化カドミウムの付着係数が低いため、基
板表面に物理吸着した状態から硫化カドミウムが脱離し
、混晶中のカドミウム組成比の多い領域の混晶薄膜を形
成するのが困難であった。また、基板温度を下げて硫化
カドミウムの脱離を抑えることが考えられるが、基板温
度が低（なりすぎて、物理吸着した分子がマイグレーシ
ョンするのに十分なエネルギーが得られないために構造
的欠陥が発生するなどの課題を有していた。
飛来してきた硫化カドミウムの付着係数が低いため、基
板表面に物理吸着した状態から硫化カドミウムが脱離し
、混晶中のカドミウム組成比の多い領域の混晶薄膜を形
成するのが困難であった。また、基板温度を下げて硫化
カドミウムの脱離を抑えることが考えられるが、基板温
度が低（なりすぎて、物理吸着した分子がマイグレーシ
ョンするのに十分なエネルギーが得られないために構造
的欠陥が発生するなどの課題を有していた。
本発明は、前記従来技術の課題を解決するため、構造的
に欠陥のない立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜の製
造方法を提供することを目的きする。
に欠陥のない立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜の製
造方法を提供することを目的きする。
［課題を解決するための手段］
前記目的を達成するため、本発明の立方晶系硫化カドミ
ウム亜鉛混晶薄膜の製造方法は、真空中で、基板表面に
硫黄分子線とカドミウム分子線と亜鉛分子線とを照射し
て薄膜を製造する方法において、前記硫黄分子線として
硫化水素を熱分解させて得たラジカル硫黄分子線を用い
、前記カドミウム分子線として金属カドミウムを加熱蒸
発させるか有機カドミウム化合物の気体を熱分解させる
かして得た分子線を用い、前記亜鉛分子線として金属亜
鉛を加熱蒸発させるか有機亜鉛化合物の気体を熱分解さ
せるかして得た分子線を用いたことを特徴とする。
ウム亜鉛混晶薄膜の製造方法は、真空中で、基板表面に
硫黄分子線とカドミウム分子線と亜鉛分子線とを照射し
て薄膜を製造する方法において、前記硫黄分子線として
硫化水素を熱分解させて得たラジカル硫黄分子線を用い
、前記カドミウム分子線として金属カドミウムを加熱蒸
発させるか有機カドミウム化合物の気体を熱分解させる
かして得た分子線を用い、前記亜鉛分子線として金属亜
鉛を加熱蒸発させるか有機亜鉛化合物の気体を熱分解さ
せるかして得た分子線を用いたことを特徴とする。
前記構成においては、基板としてガリウム砒素、ガリウ
ム燐、インジウム燐のうちいずれかの単結晶を用いるこ
とが好ましい。
ム燐、インジウム燐のうちいずれかの単結晶を用いるこ
とが好ましい。
また、前記構成においては、基板温度を２００℃以上５
００℃以下とすることが好ましい。
００℃以下とすることが好ましい。
［作用コ
前記本発明の構成によれば、反応性の高いラジカル硫黄
分子線を用いることにより硫黄を有効に薄膜中に取り入
れることができ、また、構成元素（硫黄、カドミウム、
亜鉛）を個別に供給することにより硫化カドミウム分子
の脱離が抑えることができる。その結果、構造欠陥が少
なく、高効率の青色発光素子を得ることができる。
分子線を用いることにより硫黄を有効に薄膜中に取り入
れることができ、また、構成元素（硫黄、カドミウム、
亜鉛）を個別に供給することにより硫化カドミウム分子
の脱離が抑えることができる。その結果、構造欠陥が少
なく、高効率の青色発光素子を得ることができる。
そして、ラジカルを用いることにより成長時の圧力を低
減できるために不純物の取り込まれが少なくなるという
作用と、成長時の基板温度を表面分子がマイグレーショ
ンを行なうのに十分な温度エネルギー領域で行なえるの
で構造的欠陥の発生が低減できるという作用がある。
減できるために不純物の取り込まれが少なくなるという
作用と、成長時の基板温度を表面分子がマイグレーショ
ンを行なうのに十分な温度エネルギー領域で行なえるの
で構造的欠陥の発生が低減できるという作用がある。
また前記した、基板としてガリウム砒素、ガリウム燐、
インジウム燐のうちいずれかの単結晶を用いるという本
発明の好ましい構成によれば、立方晶系硫化カドミウム
亜鉛のとり得る格子定数に近い格子定数をもっことがで
き、さらに構造欠陥を低くすることができる。
インジウム燐のうちいずれかの単結晶を用いるという本
発明の好ましい構成によれば、立方晶系硫化カドミウム
亜鉛のとり得る格子定数に近い格子定数をもっことがで
き、さらに構造欠陥を低くすることができる。
また前記した、基板温度を２００℃以上５００℃以下に
するという本発明の好ましい構成によれば、薄膜形成を
良好に行なうこ七ができる。
するという本発明の好ましい構成によれば、薄膜形成を
良好に行なうこ七ができる。
「実施例コ
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
第１図は本発明の製造方法の一実施例で用いられる分子
線エピタキシー装置の構造を示す概略図である。同図に
おいて１６および１７は通常の蒸発用ルツボで、それぞ
れ原料となる金属カドミラム１６ａおよび金属亜鉛１７
ａを装填しておき、加熱蒸発させてカドミウム分子線１
６ｃおよび亜鉛分子線１７ｃを得る。
線エピタキシー装置の構造を示す概略図である。同図に
おいて１６および１７は通常の蒸発用ルツボで、それぞ
れ原料となる金属カドミラム１６ａおよび金属亜鉛１７
ａを装填しておき、加熱蒸発させてカドミウム分子線１
６ｃおよび亜鉛分子線１７ｃを得る。
また１８はガス分解セルで硫化水素ガス容器１８ａから
導入されたガスを熱エネルギーを利用したラジカル発生
装置によりラジカル化させて、ラジカル硫黄分子線１８
ｃを得る。
導入されたガスを熱エネルギーを利用したラジカル発生
装置によりラジカル化させて、ラジカル硫黄分子線１８
ｃを得る。
ここで、硫黄分子線の原料に硫化水素ガスを用いる理由
は、単体の硫黄（固体）は室温でもかなり高い蒸気圧を
有するため、高真空を得るのに不可欠な真空容器１１の
加熱脱ガス処理の過程で蒸発してしまうので実用的でな
いからである。
は、単体の硫黄（固体）は室温でもかなり高い蒸気圧を
有するため、高真空を得るのに不可欠な真空容器１１の
加熱脱ガス処理の過程で蒸発してしまうので実用的でな
いからである。
実際の薄膜成長は次のような手順で行なう。まず表面を
清浄にした基板１４を基板ホルダー１３に装着する。基
板材料としては立方晶系硫化カドミウム亜鉛のとり得る
格子定数に近い格子定数をもつガリウム砒素、ガリウム
燐、インジウム燐などの単結晶が好適であった。次に真
空容器１１を１０’Ｔｏｔｔ以下程度の以下具空まで排
気する。その後ルツボ１６および１７を例えば４００℃
程度に加熱し、適切な強度のカドミウム分子線１６ｃお
よび亜鉛分子線１７ｃが得られるようにする。
清浄にした基板１４を基板ホルダー１３に装着する。基
板材料としては立方晶系硫化カドミウム亜鉛のとり得る
格子定数に近い格子定数をもつガリウム砒素、ガリウム
燐、インジウム燐などの単結晶が好適であった。次に真
空容器１１を１０’Ｔｏｔｔ以下程度の以下具空まで排
気する。その後ルツボ１６および１７を例えば４００℃
程度に加熱し、適切な強度のカドミウム分子線１６ｃお
よび亜鉛分子線１７ｃが得られるようにする。
また流量調節弁１８ｄを開いてラジカル発生装置に硫化
水素ガスを流し、適切な強度のラジカル硫黄分子線１８
ｃが得られるようにする。ラジカル発生装置の温度は、
７００℃以上であれば硫化水素ガスをほぼ完全にラジカ
ル化することができた。
水素ガスを流し、適切な強度のラジカル硫黄分子線１８
ｃが得られるようにする。ラジカル発生装置の温度は、
７００℃以上であれば硫化水素ガスをほぼ完全にラジカ
ル化することができた。
次に基板１４を約６００℃に加熱して表面を更に清浄化
する。その後基板を結晶成長に適切な温度まで下げる。
する。その後基板を結晶成長に適切な温度まで下げる。
この場合には例えば３００℃とする。
この後シャッター１６ｂ、１７ｂ、１８ｂを同時に開き
、結晶成長を行なう。
、結晶成長を行なう。
以上のような方法で形成した立方晶系硫化カドミウム亜
鉛混晶薄膜は、ラジカルを用いたこ七により硫黄分子線
の反応性が高くなり、硫黄の取り込まれ率が高くなった
。その結果供給する硫化水素のガス量が少なくて済むた
め、膜中に取り込まれる不純物の量が抑えられ、アンド
ープ試料のキャリア密度が減少した。また、基板表面か
らの硫化カドミウム分子の脱離が抑えられるので、成長
時の基板温度を上昇させて、基板表面の原子のマイグレ
ーションが十分に行なわれる温度領域での結晶成長が可
能となり、格子欠陥が少なくなり、光学的特性において
は深い準位からの発光が減少し発光ピークの半値幅も狭
くなった。
鉛混晶薄膜は、ラジカルを用いたこ七により硫黄分子線
の反応性が高くなり、硫黄の取り込まれ率が高くなった
。その結果供給する硫化水素のガス量が少なくて済むた
め、膜中に取り込まれる不純物の量が抑えられ、アンド
ープ試料のキャリア密度が減少した。また、基板表面か
らの硫化カドミウム分子の脱離が抑えられるので、成長
時の基板温度を上昇させて、基板表面の原子のマイグレ
ーションが十分に行なわれる温度領域での結晶成長が可
能となり、格子欠陥が少なくなり、光学的特性において
は深い準位からの発光が減少し発光ピークの半値幅も狭
くなった。
なお、前記実施例ではカドミウム分子線の原料として金
属カドミウムを、亜鉛分子線の原料として金属亜鉛を用
いたが、この他ジメチルカドミウムやジエチルカドミウ
ム、ジメチル亜鉛やジエチル亜鉛などの、構成元素を含
む有機化合物ガスを用いても同様の効果が得られた。
属カドミウムを、亜鉛分子線の原料として金属亜鉛を用
いたが、この他ジメチルカドミウムやジエチルカドミウ
ム、ジメチル亜鉛やジエチル亜鉛などの、構成元素を含
む有機化合物ガスを用いても同様の効果が得られた。
また、薄膜形成中の基板温度は２００’Ｃ以上５ｏｏ’
ｃ以下が好適であった。２００ ’Ｃ未満では基板表面
原子のマイグレーションが十分に行われないので各原子
が正確な格子位置に安定せず、また５００℃をこえる温
度では原子の再蒸発が過剰になり原子の空孔が生じるの
で、何れの場合も完全な結晶が得られなくなるためであ
る。
ｃ以下が好適であった。２００ ’Ｃ未満では基板表面
原子のマイグレーションが十分に行われないので各原子
が正確な格子位置に安定せず、また５００℃をこえる温
度では原子の再蒸発が過剰になり原子の空孔が生じるの
で、何れの場合も完全な結晶が得られなくなるためであ
る。
以上説明した通り、本実施例は、硫化カドミウム亜鉛混
晶を構成する元素（硫黄、カドミウム、亜鉛）を個別に
供給し、また硫黄源として反応性の高いラジカル硫黄分
子線を用いることにより、硫黄の取り込まれ率を向上さ
せ、硫化カドミウムの脱離を抑えることにより、結晶の
純度的にも構造的にも品質の優れた立方晶系硫化カドミ
ウム亜鉛混晶薄膜を形成することができる。その結果、
高効率の青色発光素子の実現へとつながり、その実用的
効果は大きい。
晶を構成する元素（硫黄、カドミウム、亜鉛）を個別に
供給し、また硫黄源として反応性の高いラジカル硫黄分
子線を用いることにより、硫黄の取り込まれ率を向上さ
せ、硫化カドミウムの脱離を抑えることにより、結晶の
純度的にも構造的にも品質の優れた立方晶系硫化カドミ
ウム亜鉛混晶薄膜を形成することができる。その結果、
高効率の青色発光素子の実現へとつながり、その実用的
効果は大きい。
［発明の効果］
以上説明したように、真空中でラジカル硫黄分子線とカ
ドミウム分子線と亜鉛分子線を基板表面に照射して立方
晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜を得るという発明によ
れば、硫黄の取り込まれ率を向上させ、硫化カドミウム
の脱離を抑えることにより、結晶の純度的にも構造的に
も品質の優れた立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜を
形成することができる。
ドミウム分子線と亜鉛分子線を基板表面に照射して立方
晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜を得るという発明によ
れば、硫黄の取り込まれ率を向上させ、硫化カドミウム
の脱離を抑えることにより、結晶の純度的にも構造的に
も品質の優れた立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜を
形成することができる。
第１図は本発明の第１の実施例における立方晶系硫化カ
ドミウム亜鉛混晶薄膜を作製する分子線エピタキシー装
置の構造を示す概略図、第２図は従来例で用いられる分
子線エピタキシー装置の構造を示す概略図である。 １１・・・真空容器、１２・・・超高真空排気装置、１
３・・・基板ホルダー、１４・・・基板、１５・・・硫
化カドミウム亜鉛混晶薄膜、１６・・・カドミウム用ル
ツボ、１６ａ・・・金属カドミウム、１６ｂ・・・シャ
ッター、１６ｃ・・・カドミウム分子線、１７・・・亜
鉛用ルツボ、１７ａ・・・金属亜鉛、１７ｂ・・・シャ
ッター、１７ｃ・・・亜鉛分子線、１８・・・ラジカル
発生装置、１−８ａ・・・硫化水素ガス容器、１８ｂ・
・・シャッター、１８Ｃ・・・ラジカル硫黄分子線、１
８ｄ・・・ガス流量調節弁、２１・・・真空容器、２２
・・・超高真空排気装置、２３・・・基板ホルダー、２
４・・・基板、２５・・・硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜
、２６・・・硫化カドミウム用ルツボ、２６ａ・・・硫
化カドミウム、２６ｂ・・・シャッター、２６ｃ・・・
硫化カドミウム分子線、２７・・・硫化亜鉛用ルツボ、
２７ａ・・・硫化亜鉛、２７ｂ・・・シャッター、２７
ｃ・・・硫化亜鉛分子線。 代理人の氏名 弁理士 池内寛幸 はか１名１１・・・
真空容器 １２・・・超高真空排気装置
ドミウム亜鉛混晶薄膜を作製する分子線エピタキシー装
置の構造を示す概略図、第２図は従来例で用いられる分
子線エピタキシー装置の構造を示す概略図である。 １１・・・真空容器、１２・・・超高真空排気装置、１
３・・・基板ホルダー、１４・・・基板、１５・・・硫
化カドミウム亜鉛混晶薄膜、１６・・・カドミウム用ル
ツボ、１６ａ・・・金属カドミウム、１６ｂ・・・シャ
ッター、１６ｃ・・・カドミウム分子線、１７・・・亜
鉛用ルツボ、１７ａ・・・金属亜鉛、１７ｂ・・・シャ
ッター、１７ｃ・・・亜鉛分子線、１８・・・ラジカル
発生装置、１−８ａ・・・硫化水素ガス容器、１８ｂ・
・・シャッター、１８Ｃ・・・ラジカル硫黄分子線、１
８ｄ・・・ガス流量調節弁、２１・・・真空容器、２２
・・・超高真空排気装置、２３・・・基板ホルダー、２
４・・・基板、２５・・・硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜
、２６・・・硫化カドミウム用ルツボ、２６ａ・・・硫
化カドミウム、２６ｂ・・・シャッター、２６ｃ・・・
硫化カドミウム分子線、２７・・・硫化亜鉛用ルツボ、
２７ａ・・・硫化亜鉛、２７ｂ・・・シャッター、２７
ｃ・・・硫化亜鉛分子線。 代理人の氏名 弁理士 池内寛幸 はか１名１１・・・
真空容器 １２・・・超高真空排気装置
Claims (3)
- （１）真空中で、基板表面に硫黄分子線とカドミウム分
子線と亜鉛分子線とを照射して薄膜を製造する方法にお
いて、前記硫黄分子線として硫化水素を熱分解させて得
たラジカル硫黄分子線を用い、前記カドミウム分子線と
して金属カドミウムを加熱蒸発させるか有機カドミウム
化合物の気体を熱分解させるかして得た分子線を用い、
前記亜鉛分子線として金属亜鉛を加熱蒸発させるか有機
亜鉛化合物の気体を熱分解させるかして得た分子線を用
いたことを特徴とする立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶
薄膜の製造方法。 - （２）基板としてガリウム砒素、ガリウム燐、インジウ
ム燐のうちいずれかの単結晶を用いた請求項１記載の立
方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜の製造方法。 - （３）基板温度を２００℃以上５００℃以下とした請求
項１または２記載の立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄
膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2335904A JPH04202098A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2335904A JPH04202098A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04202098A true JPH04202098A (ja) | 1992-07-22 |
Family
ID=18293672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2335904A Pending JPH04202098A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 立方晶系硫化カドミウム亜鉛混晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04202098A (ja) |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2335904A patent/JPH04202098A/ja active Pending
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