JPH06172082A - 結晶の製造方法とその製造装置 - Google Patents
結晶の製造方法とその製造装置Info
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- JPH06172082A JPH06172082A JP4321576A JP32157692A JPH06172082A JP H06172082 A JPH06172082 A JP H06172082A JP 4321576 A JP4321576 A JP 4321576A JP 32157692 A JP32157692 A JP 32157692A JP H06172082 A JPH06172082 A JP H06172082A
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- JP
- Japan
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- molecular beam
- crystal
- radical
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】硫黄、セレン、テルル、燐、ひ素、アンチモ
ン、セシウム、ルビジウムのうち少なくとも一つ以上の
物質からなる多量体ラジカルを分子線源として用いるこ
とにより、多量体蒸気を結晶成長に有効に作用させて結
晶成長の高効率化を達成する。 【構成】真空中で中に硫黄７を入れたオリフィス６のつ
いた密閉型のルツボ５をヒーター８で５０℃に加熱し、
かつＲＦコイル９により１００Ｗの高周波を印加してル
ツボ内で高周波放電をおこす。これを真空中に放出し
て、分子線エピタキシャル成長法の分子線源として用い
ることにより硫化亜鉛結晶を成長させる。
ン、セシウム、ルビジウムのうち少なくとも一つ以上の
物質からなる多量体ラジカルを分子線源として用いるこ
とにより、多量体蒸気を結晶成長に有効に作用させて結
晶成長の高効率化を達成する。 【構成】真空中で中に硫黄７を入れたオリフィス６のつ
いた密閉型のルツボ５をヒーター８で５０℃に加熱し、
かつＲＦコイル９により１００Ｗの高周波を印加してル
ツボ内で高周波放電をおこす。これを真空中に放出し
て、分子線エピタキシャル成長法の分子線源として用い
ることにより硫化亜鉛結晶を成長させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、分子線エピタキシャル
成長（molecular beam epitaxy；ＭＢＥ）法における成
長効率の高い結晶の成長法と、その成長に用いる原料の
製造装置に関するものである。
成長（molecular beam epitaxy；ＭＢＥ）法における成
長効率の高い結晶の成長法と、その成長に用いる原料の
製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＭＢＥ法は、レーザーダイオードなどの
光学素子やガリウム砒素などの化合物半導体などを作成
する手段として広く使用されている。
光学素子やガリウム砒素などの化合物半導体などを作成
する手段として広く使用されている。
【０００３】従来は、多量体を作り易い単体元素たとえ
ば硫黄、セレン、テルル、燐、ひ素、アンチモン、セシ
ウム、ルビジウムなどをＭＢＥ法の原料として使用する
場合、ルツボを用いて加熱蒸発させて分子線を得る方法
がとられている。
ば硫黄、セレン、テルル、燐、ひ素、アンチモン、セシ
ウム、ルビジウムなどをＭＢＥ法の原料として使用する
場合、ルツボを用いて加熱蒸発させて分子線を得る方法
がとられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら硫黄やセ
レンやテルルや燐やひ素やアンチモン、セシウム、ルビ
ジウムなどを加熱蒸発させて分子線を得る場合、成長に
あまり寄与しない多量体が多く発生し（たとえば硫黄の
場合、Ｓ2 、Ｓ4 、Ｓ6 、Ｓ8 などの混合蒸気が発生す
る）、成長効率が悪くなるといった問題点があった。す
なわち、単なる加熱蒸発では、たとえば硫黄や砒素等は
活性化しておらず、このことが成長膜への付着係数を低
下させ、成長速度が遅いという問題があった。
レンやテルルや燐やひ素やアンチモン、セシウム、ルビ
ジウムなどを加熱蒸発させて分子線を得る場合、成長に
あまり寄与しない多量体が多く発生し（たとえば硫黄の
場合、Ｓ2 、Ｓ4 、Ｓ6 、Ｓ8 などの混合蒸気が発生す
る）、成長効率が悪くなるといった問題点があった。す
なわち、単なる加熱蒸発では、たとえば硫黄や砒素等は
活性化しておらず、このことが成長膜への付着係数を低
下させ、成長速度が遅いという問題があった。
【０００５】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、多量体蒸気を結晶成長に有効に作用させて結晶成長
の高効率化を達成することを目的とする。
め、多量体蒸気を結晶成長に有効に作用させて結晶成長
の高効率化を達成することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の結晶の製造方法は、分子線エピタキシャル
成長方法を用いた結晶の製造方法であって、硫黄、セレ
ン、テルル、燐、ひ素、アンチモン、セシウム、ルビジ
ウムのうち少なくとも一つ以上の物質からなる多量体ラ
ジカルを分子線源として用いたことを特徴とする。
め、本発明の結晶の製造方法は、分子線エピタキシャル
成長方法を用いた結晶の製造方法であって、硫黄、セレ
ン、テルル、燐、ひ素、アンチモン、セシウム、ルビジ
ウムのうち少なくとも一つ以上の物質からなる多量体ラ
ジカルを分子線源として用いたことを特徴とする。
【０００７】次に本発明の装置は、分子線エピタキシャ
ル成長方法を用いた結晶の製造装置であって、硫黄、セ
レン、テルル、燐、ひ素、アンチモン、セシウム、ルビ
ジウムのうち少なくとも一つ以上の物質を加熱蒸発さ
せ、高周波を印加することにより得られた高周波プラズ
マを真空中に放出する多量体ラジカル分子線を発生する
手段を少なくとも備えたことを特徴とする。
ル成長方法を用いた結晶の製造装置であって、硫黄、セ
レン、テルル、燐、ひ素、アンチモン、セシウム、ルビ
ジウムのうち少なくとも一つ以上の物質を加熱蒸発さ
せ、高周波を印加することにより得られた高周波プラズ
マを真空中に放出する多量体ラジカル分子線を発生する
手段を少なくとも備えたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】前記した本発明方法の構成によれば、硫黄、セ
レン、テルル、燐、ひ素、アンチモン、セシウム、ルビ
ジウムのうち少なくとも一つ以上の物質からなる多量体
ラジカルを分子線源として用いたことにより、多量体蒸
気を結晶成長に有効に作用させて結晶成長の高効率化を
達成することができる。すなわち、硫黄、セレン、テル
ル、燐、ひ素、アンチモン、セシウム、ルビジウムなど
の多量体ラジカルをＭＢＥ成長の分子線源として用いた
場合には、ラジカルが化学的に活性であるために多量体
の結晶成長に関する化学反応が促進され、成長速度が増
大するという作用がある。
レン、テルル、燐、ひ素、アンチモン、セシウム、ルビ
ジウムのうち少なくとも一つ以上の物質からなる多量体
ラジカルを分子線源として用いたことにより、多量体蒸
気を結晶成長に有効に作用させて結晶成長の高効率化を
達成することができる。すなわち、硫黄、セレン、テル
ル、燐、ひ素、アンチモン、セシウム、ルビジウムなど
の多量体ラジカルをＭＢＥ成長の分子線源として用いた
場合には、ラジカルが化学的に活性であるために多量体
の結晶成長に関する化学反応が促進され、成長速度が増
大するという作用がある。
【０００９】また、硫黄、セレン、テルル、燐、ひ素、
アンチモン、セシウム、ルビジウムなどは加熱すると容
易に多量体蒸気となる。その多量体蒸気に高周波を印加
すると多量体は高周波のエネルギーを吸収し、ラジカル
状態へと遷移して準安定化するという作用がある。そし
て、密閉容器中で多量体ラジカルを形成して真空中に放
出することにより、多量体ラジカル分子線を形成するこ
とができるという作用がある。本発明の装置はこの作用
を有効に発揮できる。
アンチモン、セシウム、ルビジウムなどは加熱すると容
易に多量体蒸気となる。その多量体蒸気に高周波を印加
すると多量体は高周波のエネルギーを吸収し、ラジカル
状態へと遷移して準安定化するという作用がある。そし
て、密閉容器中で多量体ラジカルを形成して真空中に放
出することにより、多量体ラジカル分子線を形成するこ
とができるという作用がある。本発明の装置はこの作用
を有効に発揮できる。
【００１０】
【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。以下の実施例では、多量体ラジカル原料とし
て硫黄を用い、硫化亜鉛結晶をＭＢＥ成長する場合につ
いて示す。
説明する。以下の実施例では、多量体ラジカル原料とし
て硫黄を用い、硫化亜鉛結晶をＭＢＥ成長する場合につ
いて示す。
【００１１】実施例１ 図１は本発明の結晶の製造方法で用いられるＭＢＥ成長
装置の構造を示す概略図である。同図において３ａは通
常のルツボに入った金属亜鉛であり、加熱蒸発させて亜
鉛分子線３ｃを得る。また４ａは多量体硫黄ラジカル製
造装置であり、詳細は実施例２で述べるが、真空中で動
作させることにより多量体硫黄ラジカル分子線４ｃを得
る。
装置の構造を示す概略図である。同図において３ａは通
常のルツボに入った金属亜鉛であり、加熱蒸発させて亜
鉛分子線３ｃを得る。また４ａは多量体硫黄ラジカル製
造装置であり、詳細は実施例２で述べるが、真空中で動
作させることにより多量体硫黄ラジカル分子線４ｃを得
る。
【００１２】結晶の成長手順としては、まず、表面を清
浄化したＧａＡｓ基板２ａを真空容器１ａ内の基板ホル
ダー２ｂに装着し、１０-9Torr程度の超高真空まで排気
する。その後基板２ａを約６００℃に加熱して１０分間
保持して表面酸化膜を除去する。その後基板２ａを、例
えばII-VI 族化合物半導体の結晶成長に適した２００℃
から５００℃の範囲の温度に下げて安定させる。ここで
は基板温度をたとえば３００℃とし、亜鉛のルツボの温
度は４００℃、硫黄のルツボの温度は５０℃、ルツボに
印加した高周波の出力は１００Ｗとした。そして分子線
シャッター３ｂ、４ｂを開け、亜鉛分子線３ｃ、多量体
硫黄ラジカル分子線４ｃを基板２ａ上に同時に照射して
硫化亜鉛薄膜を形成した。
浄化したＧａＡｓ基板２ａを真空容器１ａ内の基板ホル
ダー２ｂに装着し、１０-9Torr程度の超高真空まで排気
する。その後基板２ａを約６００℃に加熱して１０分間
保持して表面酸化膜を除去する。その後基板２ａを、例
えばII-VI 族化合物半導体の結晶成長に適した２００℃
から５００℃の範囲の温度に下げて安定させる。ここで
は基板温度をたとえば３００℃とし、亜鉛のルツボの温
度は４００℃、硫黄のルツボの温度は５０℃、ルツボに
印加した高周波の出力は１００Ｗとした。そして分子線
シャッター３ｂ、４ｂを開け、亜鉛分子線３ｃ、多量体
硫黄ラジカル分子線４ｃを基板２ａ上に同時に照射して
硫化亜鉛薄膜を形成した。
【００１３】以上のような方法で形成した硫化亜鉛は、
原料温度、基板温度などの成長条件が同じで高周波出力
のみをかけない場合に比較して、成長速度が約１．５倍
に増加し、高効率の成長が達成できた。またこの硫化亜
鉛は、通常の方法で形成された硫化亜鉛と比較しても、
結晶性や光学的特性や電気的特性においていずれも同等
の特性を示した。
原料温度、基板温度などの成長条件が同じで高周波出力
のみをかけない場合に比較して、成長速度が約１．５倍
に増加し、高効率の成長が達成できた。またこの硫化亜
鉛は、通常の方法で形成された硫化亜鉛と比較しても、
結晶性や光学的特性や電気的特性においていずれも同等
の特性を示した。
【００１４】なお、上述の実施例では亜鉛分子線の原料
として金属亜鉛を用いたが、このほかジメチル亜鉛
［（ＣＨ3 ）2 Ｚｎ］やジエチル亜鉛［（Ｃ2 Ｈ5 ）2
Ｚｎ］などの構成元素を含む有機金属ガスを用いても同
様の効果が見られた。
として金属亜鉛を用いたが、このほかジメチル亜鉛
［（ＣＨ3 ）2 Ｚｎ］やジエチル亜鉛［（Ｃ2 Ｈ5 ）2
Ｚｎ］などの構成元素を含む有機金属ガスを用いても同
様の効果が見られた。
【００１５】ここで、上述の実施例では硫化亜鉛の形成
について説明したが、この他硫黄と化合物を形成する何
れの原料との組合せにおいても、増加比率の大小は存在
するが成長速度の増加がみられ、結晶学的・電気的・光
学的な諸物性は通常の方法で形成した場合に比べても劣
るものはなかった。
について説明したが、この他硫黄と化合物を形成する何
れの原料との組合せにおいても、増加比率の大小は存在
するが成長速度の増加がみられ、結晶学的・電気的・光
学的な諸物性は通常の方法で形成した場合に比べても劣
るものはなかった。
【００１６】またここで、多量体を形成する材料として
硫黄の実施例をあげたが、この他セレン、テルル、燐、
ひ素、アンチモン、セシウム、ルビジウムを用いてその
化合物を形成する場合には、増加比率の大小は存在する
が、いずれも成長速度の増加が見られ、諸物性は通常の
方法で形成した場合に比べても劣るものはなかった。
硫黄の実施例をあげたが、この他セレン、テルル、燐、
ひ素、アンチモン、セシウム、ルビジウムを用いてその
化合物を形成する場合には、増加比率の大小は存在する
が、いずれも成長速度の増加が見られ、諸物性は通常の
方法で形成した場合に比べても劣るものはなかった。
【００１７】以上説明した通り、多量体硫黄蒸気に高周
波を印加することにより、活性な多量体硫黄ラジカル分
子線が得られ、これが結晶成長に有効に寄与して硫化亜
鉛の結晶成長速度が増大し、また硫化亜鉛結晶の特性は
高周波を印加しないものと比較しても同等であった。
波を印加することにより、活性な多量体硫黄ラジカル分
子線が得られ、これが結晶成長に有効に寄与して硫化亜
鉛の結晶成長速度が増大し、また硫化亜鉛結晶の特性は
高周波を印加しないものと比較しても同等であった。
【００１８】実施例２ 図２は本発明で用いられる多量体ラジカル製造装置の構
造を示す概略図である。この装置は前記実施例１におい
て使用されている。同図において５はオリフィス６のつ
いた密閉型のルツボであり、中に硫黄，セレン，テル
ル，燐，ひ素，アンチモン，セシウム，ルビジウムなど
の固体７をいれる。本実施例では硫黄を用いた。８はル
ツボ全体を加熱するためのヒーターであり、９は高周波
を印加するためのコイルである。
造を示す概略図である。この装置は前記実施例１におい
て使用されている。同図において５はオリフィス６のつ
いた密閉型のルツボであり、中に硫黄，セレン，テル
ル，燐，ひ素，アンチモン，セシウム，ルビジウムなど
の固体７をいれる。本実施例では硫黄を用いた。８はル
ツボ全体を加熱するためのヒーターであり、９は高周波
を印加するためのコイルである。
【００１９】実際の動作は次のようにして行う。本実施
例では原料として硫黄を用いているが、硫黄は室温でも
十分に蒸気圧が高いために、原料蒸発用ヒーター８によ
る加熱は少なくてよい。ここではヒーター８に電流を流
してルツボを加熱し、ルツボ５の温度を５０℃にし、高
周波コイル５に１３．５６ＭＨｚ、１００Ｗの高周波を
印加してルツボ５内で硫黄多量体蒸気に無電極高周波放
電を起こさせた。放電のスペクトルを観測した場合、各
多量体（Ｓ2 、Ｓ4 、Ｓ6 、Ｓ8 ）のそれぞれのラジカ
ル状態から基底状態へと選移するときの特有の波長の輝
線が多く観測され、ラジカル状態の多量体硫黄が形成さ
れている様子が観測された。印加高周波の出力はここで
は１００Ｗとしたが、ルツボ内の蒸気が放電を起こすよ
うな高周波出力であればどんな出力条件でもラジカル状
態の多量体の形成が可能であった。
例では原料として硫黄を用いているが、硫黄は室温でも
十分に蒸気圧が高いために、原料蒸発用ヒーター８によ
る加熱は少なくてよい。ここではヒーター８に電流を流
してルツボを加熱し、ルツボ５の温度を５０℃にし、高
周波コイル５に１３．５６ＭＨｚ、１００Ｗの高周波を
印加してルツボ５内で硫黄多量体蒸気に無電極高周波放
電を起こさせた。放電のスペクトルを観測した場合、各
多量体（Ｓ2 、Ｓ4 、Ｓ6 、Ｓ8 ）のそれぞれのラジカ
ル状態から基底状態へと選移するときの特有の波長の輝
線が多く観測され、ラジカル状態の多量体硫黄が形成さ
れている様子が観測された。印加高周波の出力はここで
は１００Ｗとしたが、ルツボ内の蒸気が放電を起こすよ
うな高周波出力であればどんな出力条件でもラジカル状
態の多量体の形成が可能であった。
【００２０】本実施例では多量体ラジカルとして硫黄を
用いたが、この他セレン、テルル、燐、ひ素、アンチモ
ン、セシウム、ルビジウムを用いても同様に多量体ラジ
カルが形成されることが確認できた。なお、各原料によ
って蒸気圧が違うために、ルツボ内で放電を起こすため
に必要な原料蒸発用ヒーターの加熱温度は違ってはいる
が、だいたい１×１０-4Torr以上１０Torr以下の圧力範
囲において高周波真空放電が観測され、多量体ラジカル
の形成が可能であった。
用いたが、この他セレン、テルル、燐、ひ素、アンチモ
ン、セシウム、ルビジウムを用いても同様に多量体ラジ
カルが形成されることが確認できた。なお、各原料によ
って蒸気圧が違うために、ルツボ内で放電を起こすため
に必要な原料蒸発用ヒーターの加熱温度は違ってはいる
が、だいたい１×１０-4Torr以上１０Torr以下の圧力範
囲において高周波真空放電が観測され、多量体ラジカル
の形成が可能であった。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、硫黄、
セレン、テルル、燐、ひ素、アンチモン、セシウム、ル
ビジウムのうち少なくとも一つ以上の物質からなる多量
体ラジカルをＭＢＥ成長の分子線源として用いることに
より、高効率の結晶成長が可能となり、デバイスに用い
る結晶成長法として実用的に有用である。
セレン、テルル、燐、ひ素、アンチモン、セシウム、ル
ビジウムのうち少なくとも一つ以上の物質からなる多量
体ラジカルをＭＢＥ成長の分子線源として用いることに
より、高効率の結晶成長が可能となり、デバイスに用い
る結晶成長法として実用的に有用である。
【００２２】また、本発明は、硫黄、セレン、テルル、
燐、ひ素、アンチモン、セシウム、ルビジウムのうち少
なくとも一つ以上の物質を加熱蒸発してかつ高周波を印
加することにより、容易に多量体ラジカルを形成するこ
とができ、多量体ラジカルを用いる結晶成長法に有用で
ある。
燐、ひ素、アンチモン、セシウム、ルビジウムのうち少
なくとも一つ以上の物質を加熱蒸発してかつ高周波を印
加することにより、容易に多量体ラジカルを形成するこ
とができ、多量体ラジカルを用いる結晶成長法に有用で
ある。
【図１】本発明の一実施例における分子線エピタキシャ
ル成長装置の構造をしめす概略図である。
ル成長装置の構造をしめす概略図である。
【図２】本発明の別の実施例における多量体ラジカル製
造装置の構造を示す概略図である。
造装置の構造を示す概略図である。
１ａ 真空容器 １ｂ 超高真空排気装置 ２ａ 基板 ２ｂ 基板ホルダー ３ａ ルツボに入った金属亜鉛 ３ｂ シャッター ３ｃ 亜鉛分子線 ４ａ 多量体ラジカル製造装置 ４ｂ シャッター ４ｃ 多量体硫黄ラジカル分子線 ５ 密閉型のルツボ ６ オリフィス ７ 硫黄 ８ 原料蒸発用ヒーター ９ 高周波（ＲＦ）コイル
Claims (2)
- 【請求項１】 分子線エピタキシャル成長方法を用いた
結晶の製造方法であって、硫黄、セレン、テルル、燐、
ひ素、アンチモン、セシウム、ルビジウムのうち少なく
とも一つ以上の物質からなる多量体ラジカルを分子線源
として用いたことを特徴とする結晶の製造方法。 - 【請求項２】 分子線エピタキシャル成長方法を用いた
結晶の製造装置であって、硫黄、セレン、テルル、燐、
ひ素、アンチモン、セシウム、ルビジウムのうち少なく
とも一つ以上の物質を加熱蒸発させ、高周波を印加する
ことにより得られた高周波プラズマを真空中に放出する
多量体ラジカル分子線を発生する手段を少なくとも備え
たことを特徴とする結晶の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4321576A JPH06172082A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 結晶の製造方法とその製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4321576A JPH06172082A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 結晶の製造方法とその製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172082A true JPH06172082A (ja) | 1994-06-21 |
Family
ID=18134107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4321576A Pending JPH06172082A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 結晶の製造方法とその製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06172082A (ja) |
-
1992
- 1992-12-01 JP JP4321576A patent/JPH06172082A/ja active Pending
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