JPH09221400A - ＺｎＳｅ単結晶の製造方法およびその製造装置 - Google Patents
ＺｎＳｅ単結晶の製造方法およびその製造装置Info
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Abstract
ｎＳｅ多結晶体のみならず、高圧溶融法で作製したＺｎ
Ｓｅ多結晶体でも短期間のうちに固相成長させ得るＺｎ
Ｓｅ単結晶の製造方法の提供。 【構成】 気相法または高圧溶融法で作製されたＺｎＳ
ｅ多結晶体１をＺｎまたはＳｅとともに気密性耐熱容器
２に入れ真空封入したものをカーボン容器３につめ、ヒ
ーター５によって加熱制御される電気炉４において、Ｚ
ｎＳｅの相転移点（１４００℃）以上で融点（１５５０
℃）よりも低い温度に２〜１０時間保持した後、５０〜
２００℃／Hrの速度で冷却して単結晶化する。
Description
青緑色領域から青色領域まで発光可能な発光ダイオード
（ＬＥＤ）用またはレーザー用基板として用いられるＺ
ｎＳｅ単結晶体の製造方法および装置に関する。
合物半導体として、Ｚｎ、ＣｄとＳ、Ｓｅ、Ｔｅの組合
わせからなるII-VI 族化合物、特にＺｎＳｅは同じII-V
I 族のＺｎＳとともに、III-V 族化合物、例えばＧａＰ
やＧａＡｓなどでは困難な波長範囲をカバーする意味で
重要であり、基板用に使用するためにＺｎＳｅ多結晶体
を固相成長させて単結晶体を製造する方法としては、特
開昭６３−２３０５９９号「ＺｎＳｅ単結晶作製法」や
特開平３−７５２９１号「ＺｎＳｅ単結晶の製造方法」
に開示されるように、ＣＶＤ（化学堆積）法で製造した
ＺｎＳｅ多結晶体を不活性ガス、窒素、Ｈ2Ｓｅ あるい
はＳｅ雰囲気下、適当な温度分布に調整してその中を移
動させることによって単結晶化させる方法は公知であ
る。
造法では、５０mm程度の長さの単結晶を作製するのに２
０〜２５日の日数を要するように、結晶成長速度が極め
て遅いという欠点の他、用いる原料としてＺｎＳｅ多結
晶体がＣＶＤ法で製造されたものであれば、上記ＺｎＳ
ｅ単結晶体の製造法によって固相成長させることが可能
であるが、高圧溶融法で得られたＺｎＳｅ多結晶体は使
用できなかった。
のために成長に要する日数が長いこと、および（２）成
長原料であるＺｎＳｅ多結晶体がＣＶＤ法等の気相法で
作製されたものに限られるという欠点があった。
ＶＤ（物理蒸着）法等の気相法で作製したＺｎＳｅ多結
晶体のみならず、高圧溶融法で作製したＺｎＳｅ多結晶
体も原料として使用できる上製造工程を簡略した新規な
製造方法を提供することにある。
を解決するために鋭意研究したところ、高圧溶融法で得
られた多結晶体が１４００℃を越えると急に粒成長を行
うことや、同様に従来の気相法で得られた多結晶体も１
４００℃以上では非常に速い速度で粒成長をすることを
見いだし、特定条件下で単結晶化できる製造法を提出す
ることができた。
ＺｎＳｅ多結晶体とＺｎもしくはＳｅとを封入した後、
熱処理炉中でＺｎＳｅの相転移点以上融点未満の温度で
熱処理を行ない、容器内のＺｎＳｅ多結晶体を固相成長
させながら単結晶化させることを特徴とするＺｎＳｅ単
結晶体の製造方法であり、この場合相転移点以上融点未
満の温度である熱処理は、好ましくは１４００℃〜１５
２０℃の温度域であり、第２に、ＺｎＳｅ多結晶体を真
空封入する気密性耐熱容器と、該耐熱容器を固定して収
納するカーボン容器と、該カーボン容器と耐熱容器を加
熱するヒーターとを具備していることを特徴とするＺｎ
Ｓｅ単結晶の製造装置を提供するものである。
１の概略図に示すように、ＺｎＳｅ多結晶体１をＺｎま
たはＳｅと共に真空封入する気密性耐熱容器２と、該耐
熱容器を装入するカーボン容器３とを熱処理する電気炉
４とから構成される。
気相法や高圧溶融法で作製したＺｎＳｅ多結晶体１をＺ
ｎまたはＳｅと共に例えば石英製のような気密性耐熱容
器２に入れ真空封入する。
に入れて固定したものを、電気炉４内に装入し、炉底に
設けたヒーター５により加温しながら１４５０℃一定に
制御して２〜１０時間熱処理を施した後、５０〜２００
℃／hrの速度で冷却することにより双晶が少ない単結晶
が得られる。
容器は、１４５０℃程度の温度になると軟化するという
問題を有しているため、本発明法では内側から４気圧程
度の圧力をかけ、外側をその圧力に耐える容器で保持す
ることにより、石英製容器でも使用できるように工夫し
ている。
り、また約１４００℃に相転位点を有するため、従来Ｚ
ｎＳｅの高圧溶融法での単結晶育成を困難にするが、こ
れは融液を固化する時の単結晶化と相転位点を通過する
時の単結晶化の両者を同時に実現しなければならないと
ころに大きな障害があることに因る。
ることによりＺｎＳｅ多結晶体の相転移点通過時の単結
晶化のみを検討すればよいことから、従来の高圧溶融法
に比較して容易に単結晶育成ができるようになった。
本発明法において相転移点（１４００℃）以上、融点
（約１５５０℃）未満としたが、実施例では好ましい範
囲として１４００℃〜１５２０℃の範囲内で試験を行っ
た。
度域（約１０００℃前後）よりもかなり高温であること
や、相転移に伴うエネルギーを固相成長の駆動力として
利用可能であるため、ＺｎＳｅ多結晶原料としては従来
のＣＶＤ法やＰＶＤ法等の気相法で作製された小粒から
なるＺｎＳｅ多結晶体に限定されず、部分的に大粒界の
結晶部分を有する高圧溶融法作製のＺｎＳｅ多結晶体で
あっても同様に使用できる。
するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではな
い。
造を示す概略図であって、この図を参照して以下説明す
る。
体１を１０mmφ×５０mmＬの棒状に加工したものを処理
原料とし、この原料を臭素−メタノール溶液（濃度１
％）でエッチングした後、４０mgの６Ｎ金属Ｓｅと共に
内径１３mmの石英管からなる気密性耐熱容器２に真空封
入した。
ボン容器３内に設置した後、該カーボン容器内の雰囲気
をＮ2 gas を送入して窒素雰囲気とすると共に室内圧を
４気圧に調整した。
ン容器３を約１０℃/cm の温度勾配を有する電気炉に入
れ、２００℃／Hrで１４５０℃〜１５００℃まで加熱し
て２時間保持した後、２００℃／Hrの割合で炉温を冷却
した。
ころ、結晶は数本の双晶部分があるだけでほぼ単結晶と
なっていることを確認した。
１０mmφ×５０mmＬの棒状に加工したものを原料とし
て、これを臭素−メタノール溶液（濃度１％）でエッチ
ングしたものを、６Ｎ金属Ｚｎ４０mgと共に内径１３mm
の石英管２に封入して、実施例１同様図１に示す電気炉
４に入れた。
００℃まで加熱して、１０時間保持した後、５０℃／Hr
の割合で冷却した。冷却後石英管からサンプルを取り出
したところ、実施例１と同様に結晶は数本の双晶部分が
あるだけで、ほぼ単結晶となっていることを確認した。
で作製したＺｎＳｅ多結晶体を電気炉に入れ、熱処理温
度を１３５０℃〜１４００℃の範囲にした以外は、実施
例１に示す熱処理条件に従って試験を行った。
ｎＳｅ多結晶は全く粒成長が見られなかった。
ｎＳｅ多結晶体を用いて実施例１に示す手順で電気炉中
に配置した後、電気炉温度を１３５０℃〜１４００℃の
範囲で熱処理した他は、全て実施例と同様に行った。
ころ、ＺｎＳｅ多結晶は粒成長が見られるものの１mm角
程度の粒界の大きさほどにしか成長しておらず、しかも
その粒界の中には多数の積層欠陥が見られた。
れば、ＺｎＳｅ多結晶体を用いて相転移点以上融点未満
という特定条件下で粒成長させて結晶成長させることに
よって単結晶体を製造するもので、ＣＶＤ法等の気相法
によって得られたＺｎＳｅ多結晶体ばかりでなく、従来
使用できないとされている高圧溶融法作製のＺｎＳｅ多
結晶体からも目的とする単結晶体を非常に短時間でかつ
安価に製造できるという生産上の利益が得られる。
Claims (3)
- 【請求項１】 気密性容器内にＺｎＳｅ多結晶体とＺｎ
もしくはＳｅとを封入した後、熱処理炉中でＺｎＳｅの
相転移点以上融点未満の温度で熱処理を行い、容器内の
ＺｎＳｅ多結晶体を固相成長させながら単結晶化させる
ことを特徴とするＺｎＳｅ単結晶の製造方法。 - 【請求項２】 上記相転移点以上融点未満の温度で行う
熱処理の温度が１４００℃〜１５２０℃である請求項１
記載のＺｎＳｅ単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 ＺｎＳｅ多結晶体を真空封入する気密性
耐熱容器と、該耐熱容器を固定して収納するカーボン容
器と、該カーボン容器と耐熱容器を加熱するためのヒー
ターとを具備していることを特徴とするＺｎＳｅ単結晶
の製造装置。
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- 1996-02-15 JP JP5248696A patent/JP3821508B2/ja not_active Expired - Fee Related
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