JPS5930800A - ＰｂＴｅＳｅ単結晶の液相エピタキシヤル成長方法 - Google Patents
ＰｂＴｅＳｅ単結晶の液相エピタキシヤル成長方法Info
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- JPS5930800A JPS5930800A JP57140333A JP14033382A JPS5930800A JP S5930800 A JPS5930800 A JP S5930800A JP 57140333 A JP57140333 A JP 57140333A JP 14033382 A JP14033382 A JP 14033382A JP S5930800 A JPS5930800 A JP S5930800A
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- layer
- pbtese
- forming
- filled
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
- C30B19/02—Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux
- C30B19/04—Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux the solvent being a component of the crystal composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/46—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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】
（ａ） 発明の技術分野
本発明はＰｂＴｅＳｅより成る半導体単結晶の液相エピ
タキシャル成長方法の改良に関するものである。
タキシャル成長方法の改良に関するものである。
（ｂ） 技術の背景
鉛を含む化合物半導体結晶、例えば鉛・錫・テ）し／Ｖ
（Ｐ’ｂｌ −ｚｓｎｚＴｅ ）や鉛・硫黄・セレン
（ＰｂＳ１ ｙ、Ｓｅｚ ）等はエネルギーギャップが
狭いので一般に赤外線レーザ素子のような光電変換素子
材料として用いられている。
（Ｐ’ｂｌ −ｚｓｎｚＴｅ ）や鉛・硫黄・セレン
（ＰｂＳ１ ｙ、Ｓｅｚ ）等はエネルギーギャップが
狭いので一般に赤外線レーザ素子のような光電変換素子
材料として用いられている。
ところで最近テルル化鉛（、ＰｂＴｆ３ ）の化合物半
導体結晶玉に鉛・テルル ）の化合物半導体結晶をバッファ層として形成し、その
上に鉛・錫・チルＩしく Ｐ’ｂ１−ｘｓｎｘＴｅ ）
の化合物半導体結晶を活性層として形成し、更にその上
にＰｂＴｅ １−Ｘｓｅｚの結晶を閉じ込め層として順
次液相エピタキシャル成長方法で形成する格子整合型半
導体レーザ素子が形成されるようになっている。
導体結晶玉に鉛・テルル ）の化合物半導体結晶をバッファ層として形成し、その
上に鉛・錫・チルＩしく Ｐ’ｂ１−ｘｓｎｘＴｅ ）
の化合物半導体結晶を活性層として形成し、更にその上
にＰｂＴｅ １−Ｘｓｅｚの結晶を閉じ込め層として順
次液相エピタキシャル成長方法で形成する格子整合型半
導体レーザ素子が形成されるようになっている。
この格子整合型レーザ素子は活性層とバッファ層、閉じ
込め層を形成するそれぞれの結晶の格子定数がほぼ等し
い蹟であるので、格子不整合による結晶欠陥が少なく、
レーザ発振を開始するしきい随電流密度が低下する利点
がある。
込め層を形成するそれぞれの結晶の格子定数がほぼ等し
い蹟であるので、格子不整合による結晶欠陥が少なく、
レーザ発振を開始するしきい随電流密度が低下する利点
がある。
（Ｃ） 従来技術と問題点
このような格子整合型半導体レーザ素子の従来の製造方
法について第１図を用いながら説明する。
法について第１図を用いながら説明する。
第１図はこのような格子整合型レーザ素子を形成するた
めの液相エピタキシャル成長装置の断面図で図示するよ
うに直方体形状のカーボンよりなる支持台１の凹所２に
はＰｂＴｅの基板８が埋設されている。一方線支持台ｌ
上をスライドして移動するスライド部材４には貫通孔状
の液だめ５，６゜７を設け、練液だめ５内には基板３上
に形成すべきバッファ層形成用のＰｂＴｅ１−ｚｓｅｚ
の材料８を、液だめ６には活性層形成用のｐｂｌ−ＸＳ
ｎＸＴｅの材料９を、液だめ７には閉じ込め層形成用の
ＰｂＴｅ １−ＸＳｅＸの材料１０をそれぞれ充填する
。
めの液相エピタキシャル成長装置の断面図で図示するよ
うに直方体形状のカーボンよりなる支持台１の凹所２に
はＰｂＴｅの基板８が埋設されている。一方線支持台ｌ
上をスライドして移動するスライド部材４には貫通孔状
の液だめ５，６゜７を設け、練液だめ５内には基板３上
に形成すべきバッファ層形成用のＰｂＴｅ１−ｚｓｅｚ
の材料８を、液だめ６には活性層形成用のｐｂｌ−ＸＳ
ｎＸＴｅの材料９を、液だめ７には閉じ込め層形成用の
ＰｂＴｅ １−ＸＳｅＸの材料１０をそれぞれ充填する
。
その後練支持台１とスライド部材４とよりなる面相エピ
タキシャル成長装置を水素（Ｈ２）ガス算囲気の反応管
内に挿入し該反応管を加熱炉にて加熱して液だめ５．６
．７内の材料を溶融する。
タキシャル成長装置を水素（Ｈ２）ガス算囲気の反応管
内に挿入し該反応管を加熱炉にて加熱して液だめ５．６
．７内の材料を溶融する。
その後スライド部材４を矢印入方向に移動し基板３上に
液だめ５を静置してから加熱炉の湿度を低下せしめて基
板上にバッファ層としてｐｂ’ｒｅ１−）（ＳｅＸの結
晶層を形成し、次いで更にスライド部材４を矢印Ａ方向
に移動し基板３上にτ夜だめ６を静置してから加熱炉の
温度を低下せしめて基板上に活性層としてＰｂ１−Ｘｓ
ｎｚＴｅの結晶層を形成する。
液だめ５を静置してから加熱炉の湿度を低下せしめて基
板上にバッファ層としてｐｂ’ｒｅ１−）（ＳｅＸの結
晶層を形成し、次いで更にスライド部材４を矢印Ａ方向
に移動し基板３上にτ夜だめ６を静置してから加熱炉の
温度を低下せしめて基板上に活性層としてＰｂ１−Ｘｓ
ｎｚＴｅの結晶層を形成する。
その後更にスライド部材４を矢印入方向に移動し基板８
土に液だめ７を静置してから加熱炉の温度を低下せしめ
て基板上に閉じ込め層としてＰｂＴｅ１−Ｘ５ｅＸの結
晶層を形成していた。
土に液だめ７を静置してから加熱炉の温度を低下せしめ
て基板上に閉じ込め層としてＰｂＴｅ１−Ｘ５ｅＸの結
晶層を形成していた。
ところで従来バッファ層および閉じ込め層形成用材料と
しては、液だめ内に鉛（Ｐｂ）、セレン（Ｓｅ）、チル
ｚｖ（Ｔｅ）の材料をそれぞれ別個に所定の重量秤量し
て充填するか、あるいはＳｅとＴｅをあらかじめ合金の
形として形成し、このＳｅとＴｅの合金とＰＩ）、 Ｔ
ｅとをそれぞれ所定の重量秤量して液だめ内に充填する
方法をとっていた。
しては、液だめ内に鉛（Ｐｂ）、セレン（Ｓｅ）、チル
ｚｖ（Ｔｅ）の材料をそれぞれ別個に所定の重量秤量し
て充填するか、あるいはＳｅとＴｅをあらかじめ合金の
形として形成し、このＳｅとＴｅの合金とＰＩ）、 Ｔ
ｅとをそれぞれ所定の重量秤量して液だめ内に充填する
方法をとっていた。
しかしこのようにＳｅとＰｂとＴｅとを混会し、該混合
した材料を液だめ内に充填して該材料を溶融する方法で
は、Ｓｅが酸化されやすい材料であるので容易に酸化物
が溶液表面や溶液中に混入する不部会を生じる。
した材料を液だめ内に充填して該材料を溶融する方法で
は、Ｓｅが酸化されやすい材料であるので容易に酸化物
が溶液表面や溶液中に混入する不部会を生じる。
またＳｅをあらかじめＴｅと溶融してＳｅとＴｅの合金
をまず形成してから、この合金とＰｂ、 Ｔｅとを所定
爪混合して液だめ内に充填して溶融する方法も考慮した
が、この方法でも液だめ内の溶液上や溶液中にＳｅの酸
化物が混入しやすい。このように液だめ内の溶液上や溶
液中に素材の酸化物が形成されると、基板上にエビクキ
シャル結晶が成長できないかまたは成長できても結晶欠
陥の多い素子形成に不都合なエビタキシャｌし結晶しか
形成できない不都合を生じる。
をまず形成してから、この合金とＰｂ、 Ｔｅとを所定
爪混合して液だめ内に充填して溶融する方法も考慮した
が、この方法でも液だめ内の溶液上や溶液中にＳｅの酸
化物が混入しやすい。このように液だめ内の溶液上や溶
液中に素材の酸化物が形成されると、基板上にエビクキ
シャル結晶が成長できないかまたは成長できても結晶欠
陥の多い素子形成に不都合なエビタキシャｌし結晶しか
形成できない不都合を生じる。
（■ 発明の目的
本発明は上述した欠点を除去し、バッファ層。
閉じ込め層形成用の液だめ内の溶液に上述した酸化物が
混入しないようにした新規なＰｂＴｅＳｅ結晶層の液相
エピタキシャル成長方法の提供を目的とするものである
。゛ （ｅ） 発明の構成 かかる目的を達成するための本発明の方法は、あらかじ
め形成したＰｂ５ｅの単結晶を素材として用い、該Ｐｂ
５ｅの単結晶に所定量のＰｂとＴｅを添加して溶融した
溶液でｐｂ’ｒｅｓｅの単結晶層を成長させることを特
徴とするものである。
混入しないようにした新規なＰｂＴｅＳｅ結晶層の液相
エピタキシャル成長方法の提供を目的とするものである
。゛ （ｅ） 発明の構成 かかる目的を達成するための本発明の方法は、あらかじ
め形成したＰｂ５ｅの単結晶を素材として用い、該Ｐｂ
５ｅの単結晶に所定量のＰｂとＴｅを添加して溶融した
溶液でｐｂ’ｒｅｓｅの単結晶層を成長させることを特
徴とするものである。
（ｊ 発明の実施例
以下図面を用いながら本発明の一実施例につき詳細に説
明する。
明する。
第２図は本発明の詳細な説明するための図である。
図示するように本発明の方法はｐｂとｓｅの材料をそれ
ぞれ等モルずつ秤量してから先端Ｂが尖った石英製のア
ンプル１１中に充填したのち、該アンプル内を排気して
一端を溶融して封止する。
ぞれ等モルずつ秤量してから先端Ｂが尖った石英製のア
ンプル１１中に充填したのち、該アンプル内を排気して
一端を溶融して封止する。
その後練アンプｌし１１を１２のような温度分布を有す
る縦型の環状炉内へ所定の速度で矢印Ｃのように下降さ
せ、アンプ／し１１内のＰｂとＳｅの材料を溶融してか
ら、アンプＩし１１の先端部Ｂより順次融液を固化する
いわゆるブリッジマン法を用いてｐｂｓｅの化合物合金
の単結晶１３を形成する。このようにするとＳｅ゛の酸
化物等の不要な材料はＰｂとＳｅの融液１４内へ残留す
るようになり、先端部Ｂより固化した単結晶１３中へは
殆んど入り込まないので高純度なＰｂ５ｅの化合物合金
が得られ、また合金形成後もＰｂ５ｅは酸化しにくい。
る縦型の環状炉内へ所定の速度で矢印Ｃのように下降さ
せ、アンプ／し１１内のＰｂとＳｅの材料を溶融してか
ら、アンプＩし１１の先端部Ｂより順次融液を固化する
いわゆるブリッジマン法を用いてｐｂｓｅの化合物合金
の単結晶１３を形成する。このようにするとＳｅ゛の酸
化物等の不要な材料はＰｂとＳｅの融液１４内へ残留す
るようになり、先端部Ｂより固化した単結晶１３中へは
殆んど入り込まないので高純度なＰｂ５ｅの化合物合金
が得られ、また合金形成後もＰｂ５ｅは酸化しにくい。
またこのように形成されたＰｂ５ｅの単結晶内には、第
８図に示すように結晶成長方向が異なる結晶間で発生す
る結晶粒界１５が多数形成され結晶に入り込んだ場合こ
の結晶粒界へｐｂとＳｅの酸化物等の不純物が多く偏析
しているのでこの結晶粒界の部分を除去してＰｂ５ｅの
合金材料を得るようにするとよい。
８図に示すように結晶成長方向が異なる結晶間で発生す
る結晶粒界１５が多数形成され結晶に入り込んだ場合こ
の結晶粒界へｐｂとＳｅの酸化物等の不純物が多く偏析
しているのでこの結晶粒界の部分を除去してＰｂ５ｅの
合金材料を得るようにするとよい。
また酸化物等の不純物は融液１４内へ入り込みやすくア
ンプルの先端Ｂに近い程、酸化物等の少ない高純度なＰ
ｂ５ｅの単結晶が得られるので、先端部Ｂに近いＰｂ５
ｅの単結晶を利用すると高品質のパンファ層、閉じ込め
層形成用材料が得られる。
ンプルの先端Ｂに近い程、酸化物等の少ない高純度なＰ
ｂ５ｅの単結晶が得られるので、先端部Ｂに近いＰｂ５
ｅの単結晶を利用すると高品質のパンファ層、閉じ込め
層形成用材料が得られる。
このようにして得られたＰｂ５ｅ化合物合金を所定量秤
量し、次いでＰＩ）、 Ｔｅをも所定量秤量して該Ｐｂ
５ｅの合金とＴｅとＰＩ）とを第１図に示したバッファ
層形成用液だめ５内と閉じ込め層形成用液だめ７内とに
充填する。一方液だめ６にはｐｂｌ ｚｓｎｚＴｅの材
料を充填し、支持台にはＰｂＴｅの基板を埋設した状態
で支持台とスライド部材とよりなる液相エピタキシャル
成長装置をＨ２ガス雰囲気の反応管中に挿入し、該反応
管を加熱炉にて加熱する。
量し、次いでＰＩ）、 Ｔｅをも所定量秤量して該Ｐｂ
５ｅの合金とＴｅとＰＩ）とを第１図に示したバッファ
層形成用液だめ５内と閉じ込め層形成用液だめ７内とに
充填する。一方液だめ６にはｐｂｌ ｚｓｎｚＴｅの材
料を充填し、支持台にはＰｂＴｅの基板を埋設した状態
で支持台とスライド部材とよりなる液相エピタキシャル
成長装置をＨ２ガス雰囲気の反応管中に挿入し、該反応
管を加熱炉にて加熱する。
このようにして前述したようにｐｂ’ｒｅの基板上にバ
ッファ層、活性層、閉じ込め層を順次形成してエビタキ
シャｌし結晶層を形成する。
ッファ層、活性層、閉じ込め層を順次形成してエビタキ
シャｌし結晶層を形成する。
このようにすればバッファ層形成用溶液、閉じ込め層形
成用溶液には殆んどＳｅの酸化物が混入せず、したがっ
て高品質のエピタキシャル結晶層が得られ、このような
エピタキシャル結晶を用いて赤外線レーザを形成すれば
素子形成の歩留が向土する利点を生じる。
成用溶液には殆んどＳｅの酸化物が混入せず、したがっ
て高品質のエピタキシャル結晶層が得られ、このような
エピタキシャル結晶を用いて赤外線レーザを形成すれば
素子形成の歩留が向土する利点を生じる。
■ 発明の効果
以上述べたように本発明の方法によれば液だめ内の溶液
にＳｅの酸化物等が混入せず、高品質のエピタキシャル
層が得られ、このようなエビタキシャ）ｖ層を有する基
板を用いてレーザ素子を形成すれば特性の良い半導体レ
ーザ素子が得られる利点を生じる。
にＳｅの酸化物等が混入せず、高品質のエピタキシャル
層が得られ、このようなエビタキシャ）ｖ層を有する基
板を用いてレーザ素子を形成すれば特性の良い半導体レ
ーザ素子が得られる利点を生じる。
第１図は従来の半導体レーザ素子の製造方法に用いる装
置の断面図、第２図は本発明の液相エピタキシャル成長
方法の過程の一例を示す概略図、Ｉ！５４．ｆｙ３１＋
ｉ Ｐｂ５ｅ、ｎ ４に＠シフ」尺’ｆＸ、Ｅ 示Ｊ
１ｑイい。 図において、１は支持台、２は凹所、８ Ｈｐｂ’ｒｅ
の基板、４はスライド部材、５，６．７は液だめ、８は
バッファ層形成用材料、９は活性層形成用材料、１０は
閉じ込め層形成用材料、１１はアンプμ、１２は温度分
布、■３はＰｂ５ｅ ノ単結晶、１４はＰｂ５ｅの融液
、１５は結晶粒界、Ａはスライド方向を示す矢印、Ｂは
先端部、Ｃはアンプルの移動方向を示す矢印である。
置の断面図、第２図は本発明の液相エピタキシャル成長
方法の過程の一例を示す概略図、Ｉ！５４．ｆｙ３１＋
ｉ Ｐｂ５ｅ、ｎ ４に＠シフ」尺’ｆＸ、Ｅ 示Ｊ
１ｑイい。 図において、１は支持台、２は凹所、８ Ｈｐｂ’ｒｅ
の基板、４はスライド部材、５，６．７は液だめ、８は
バッファ層形成用材料、９は活性層形成用材料、１０は
閉じ込め層形成用材料、１１はアンプμ、１２は温度分
布、■３はＰｂ５ｅ ノ単結晶、１４はＰｂ５ｅの融液
、１５は結晶粒界、Ａはスライド方向を示す矢印、Ｂは
先端部、Ｃはアンプルの移動方向を示す矢印である。
Claims (1)
- あらかじめ形成したＰｂ５ｅの単結晶に所定量のＴｅと
ｐｂを添加して溶融した溶液を用いて鉛を含む化合物半
導体結晶玉にＰｂＴｅＳｅの単結晶層を形成するように
したことを特徴とするＰｂＴｅＳｅ単結晶の液相エピタ
キシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57140333A JPS5930800A (ja) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | ＰｂＴｅＳｅ単結晶の液相エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57140333A JPS5930800A (ja) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | ＰｂＴｅＳｅ単結晶の液相エピタキシヤル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5930800A true JPS5930800A (ja) | 1984-02-18 |
Family
ID=15266381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57140333A Pending JPS5930800A (ja) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | ＰｂＴｅＳｅ単結晶の液相エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5930800A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111200055A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-26 | 同济大学 | 一种高性能PbTe基N型热电材料及其制备方法 |
-
1982
- 1982-08-11 JP JP57140333A patent/JPS5930800A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111200055A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-26 | 同济大学 | 一种高性能PbTe基N型热电材料及其制备方法 |
| CN111200055B (zh) * | 2020-01-13 | 2023-11-03 | 同济大学 | 一种高性能PbTe基N型热电材料及其制备方法 |
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