JPS5983915A - 揮発性化合物の多結晶体および単結晶体の成長方法 - Google Patents

揮発性化合物の多結晶体および単結晶体の成長方法

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JPS5983915A
JPS5983915A JP58159144A JP15914483A JPS5983915A JP S5983915 A JPS5983915 A JP S5983915A JP 58159144 A JP58159144 A JP 58159144A JP 15914483 A JP15914483 A JP 15914483A JP S5983915 A JPS5983915 A JP S5983915A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は1つの観点においては: 少くとも内側表面層が熱分解黒鉛から構成されている黒
鉛ルツボを少くとも一片の揮発性物質の装入物でほぼ満
たし; この満たされているルツボを、前記装入物に対向してい
る少くとも表面層が熱分解黒鉛から構成されている着脱
自在な黒鉛の蓋で閉鎖し;前記着服自在な蓋とは反対側
の前記溝たされているルツボの端部に前記揮発性化合物
の融点より極め【僅か高い温度の狭い加熱器を作用さけ
て、前記ルツボの前記端部に前記揮発性化合物の狭い融
解量を形成し; 前記狭い融解量と前記揮発性化合物装入物との界面に前
記狭い加熱器を作用さ「ることにより前記揮発性化合物
装入物を経て前記蓋の方向に前記狭いr!A解圏を漸次
移動さぜるど共に、前記狭い融解圏の対向する界面を漸
次冷却して、前記ルツボ内の前記装入物のほと/Vどη
べてか多結晶体に変換されるまで前記揮発性化合物の多
結晶体を前記蓋の方向に成長さゼる ことにより揮発性化合物の多結晶体を成長さけ−る方法
に関するものである。
本発明は他の観点においては: 少くども内側表面層が熱分解黒鉛から構成されている黒
鉛ルツボ内に前記ルツボをほぼ満たり大きさJ3よび形
状の1個の揮発1i化合物の多結晶体を入れ; このルツボを前記多結晶体に対向している少くとも表面
層が熱分解黒鉛から構成されている着脱自在な黒鉛の蓋
で閉鎖し; 前記着脱自在な蓋とは反対側の前記多結晶体の端部に前
記揮発性化合物の融点より低い5〜100℃の温度範囲
の狭い加熱圏作用さけて、前記多結晶体の前記端部に前
記揮発性化合物の融点より低い約5〜100℃の温度範
囲の狭い高温圏を形成し; 前記狭い高温圏と前記多結晶体との界面に前記狭い加熱
圏を漸次作用させることにより前記多結晶体を経て前記
蓋の方向に前記狭い高渇圏を漸次移動させると共に、前
記狭い高温圏の対向りる界面の温度を漸次低下さけて、
前記ルツボ内の前記多結晶体のほとんどすべてが単結晶
体に変換されるまで前記揮発性化合物の単結晶体を前記
蓋の方向に成長させる ことにより揮発性化合物の単結晶体を成長させる方法に
関するものである。
かかる方法はK 、 K 、D ubenskiy等「
3ov、J。
0ptical  1−echnoloOV J36(
2)  :  118〜121゜1月号(1969)に
記載されている。
この方法ではブリッジマン技術を使用づることによりレ
レン化亜鉛のような2.6化合物の単結晶を融成物から
生成している。しかしこのプロセス中に大きい内圧が生
じるので約20〜1000気圧またはこれ以上にわたる
高い外圧を用いる必要がある。この結果高価な設備を使
用することか必要となり、人形結晶を製造するのが極め
で固結である。
さらに高圧を用いると生成した結晶中に気泡のような好
ましくない混在物が生じ、■ネルギー消費が極めて大き
くなる。
本発明の目的は2.6化合物おJ:び3.5化合物の人
形多結晶体の新規′cWiれた製造方法を得ることにあ
る。
本発明の他の目的は揮発性の2.6化合物および3.5
化合物の人形単結晶体の新規で優れた製造方法を得るこ
とにある。
本発明のさらに他の目的は大きい外圧を用いずに揮発性
の2,6化合物および3.5化合物の人形結晶体を製造
する新規な方法を1qることにある。
本発明のこれらおよび他の目的は以下の説明から明らか
である。
本発明においで、本発明の1つの観点におりる方法は: 前記揮発性化合物装入物を経て前記狭い融解圏を移動さ
ける前に、前記揮発性化合物の小部分を揮発さけ、前記
ルツボおよび前記着nQ自在な蓋の隣接表面上で凝縮さ
Lj ’U、これらの間に一時的な封鎖を形成し、 前記多結晶体を形成した後に前記ルツボおよび前記着脱
自在な蓋の隣接表面から前記封鎖を蒸発さける ことを特徴とする。
狭い加熱圏を使用し、ルツボおよび蓋を熱分解黒鉛で被
覆すると共に、ルツボと蓋との間に一時的な封鎖を形成
覆ることにより、従来使用されていた20〜100気圧
および1000気圧までの、あるいは1000気圧より
大きい圧力である大きい外圧を使用づる必要を回避する
ことができる。本発明方法は大気圧で実施(゛ることか
できる。
しかし、常圧では材料の損失が起るので20気圧以下の
比較的高い外部雰囲気を使用するのが好ましい。本発明
方法は窒素またはアルゴンのような不活性雰囲気中で行
うのが好ましい。
ルツボおよび蓋を熱分解黒鉛で被覆すると、この被覆は
装入物から黒鉛を通る材料の拡散を防止づる作用をづる
ので、^い外圧を使用する必要が小さくなるほか、!V
成した多結晶体のルツボ表面への付着を防止覆る作用を
するので、ルツボl)目らの多結晶体の取出しが筒中に
なる。
揮発性化合物装入物は任意の固体形態例えば粉末形態、
小さいヂトンク(cbunk )形態、または単一片の
形態とづることかできるが、ルツボ内の材料濃度を最大
にづ−るために装入物を粉末形態するのが好ましい。
狭い加熱器を作る任意の方法を使用りることができるが
、高周波(RF)コイルを使用づるのがRし好都合であ
る。
好ましいクイブのルツボは相手ねじを右づる蓋をねじ込
むことができるねじ(=J聞口を右りる。かかる形態の
構造である場合には揮発性装入物からの材料がス1応づ
るねし山間に凝縮り−ることにJ、り優れた封鎖が形成
され、この封鎖をこわずど(高周波コイルで封鎖を加熱
して蒸発さけることにより)、蓋をルツボから容易に分
離ツることかできる。
さらに、ねじ(=J間口の近くで、断面積が最大になる
ように内部が先■Iになっているルツボを使用り゛るこ
とにより、多結晶体をルツボから容易に1ぺらゼて取出
1−ことができる。
本発明方法により製造した多結晶体を検査した結果、こ
れらの多結晶体が汚染物を有意に会右していないことが
分った。
本発明り法は任意の揮発性の2.6化合物または3,5
化合物に適用できるが、この方法は次の化合物: 7n
 S、 Zn Se 、 Zn so、2seo、8 
7n Te 、Cd S、Cd Se 、Cd so、
5seO,5。
Cdo21−1po8Te 、  I n P 、 G
a A sおよび” 0.7 G”0.3△”0.6 
Po、4を用いた場合に最も有用であることが分った。
融解圏は装入物を経’C5〜50mm/時の速度で移動
させるのが好ましい。
ZjlSeの場合には1520℃より極めて僅か高い加
熱同温度を使用して速度を約22mll1/時どづるの
が好ましい。
本発明の第2の観点によれば、揮発性化合物の人形多結
晶体を製造づる上述の本発明方法を変形した方法よって
これらの多結晶体を処理り−ることにより揮発性化合物
の人形多結晶体から揮発性化合物の単結晶体を製造する
ことができる。単結晶体を製造する本発明方法はニ ー 前記多結晶体を軽で前記狭い高温間を移動させる面
に、前記多結晶体の小部分を揮発さU、前記ルツボおよ
び前記着1]t2自在な蓋の隣接表面上で凝縮させてこ
れらの間に一時的な封鎖を形成し、 前記単結晶体を形成した後に前記ルツボおJ:び前記着
脱自在な蓋の隣接表゛面から前記生り鎖を蒸発さける ことを特徴とする。
多結晶体を経て高温間を移動さけ8速度は約0.5〜1
0mm/時が好ましい。揮発性化合物が7n Scであ
る場合には、多結晶体を紅で移動4る高温間の移動速度
を約1.5!11+1/時とすると共に狭い高温間を約
1420℃とするのが全く有用である。
多結晶体の製造に適用できる外側雰囲気に関する同様な
条(iが単結晶体の製造にも適用できる。
多結晶体製造の際に達成されると同様な利点がこの方法
による単結晶体製造の際に達成される。
次に本発明を図面を参照し−(例について説明する。添
付図面は本発明方法により多結晶体を製造覆るのに適当
な揮発性化合物の装入物を収容している蓋を嵌着したル
ツボの断面図である。
添(=J図面に示づように、47.850の微粉砕した
ZIiSe粉末の装入物1を黒鉛ルツボ2内に入れる。
このルツボにはねじ何間1」の近(で内側にねじ山が設
りられており、また内側が熱分解黒鉛3C被覆されてい
て、ねじ何間]」に向け(断面が拡大する先細内部室を
有している。
満たされている黒鉛ルツボ2をねじイ」黒鉛封鎖用柱4
で゛閉鎖し、この栓4も熱分解黒鉛の被覆5で被覆した
装入物を入れたルツボ2を制御された大気圧の炉室(図
示せず)内の三回転高周波誘導コイル6の内側に同いた
。この炉室を排気して空気を除去し、窒素を700KP
aの圧力まで満たした。
高周波コイル6がルツボ2内の装入物1の丁度下方に位
置するようにルツボ2を配置した。
7n3eが融解することが知られている点(1520°
C)まC・電圧を漸次上背しl〔。この設定点は130
0+<Wであることが分った。このようにして長さ 1
 、5 cmの加熱圏を作った。
ルツボ2を22 m m /′時の速度で]イル6を経
てF降させた。ルツボ2は適当な手段(図示けず)によ
り約1Orpmで回転さけて加熱が均一になるのを助け
た。
開始時点ではルツボ2の底部のみが加熱されるので、装
入物1の底において生成した融解量7から若干の材料が
蒸発し、ルツボ2の雌ねじと封鎖用柱4のkjFねじと
の間で凝縮して、ルツボ2とねじi=J栓4どの間に封
鎖8が形成した。
加熱圏を生成づる高周波」イル6をねじ部に対向させる
と、封鎖はねじ部から蒸発してこわれた。
次いでこのルツボを放冷し、次いでねじをゆるめて封鎖
用柱4をはずした。生成した長さ3 、2 C1lの多
結晶インゴットを検査のために取出した。
この多結晶インゴットは頂部が凹状であることが分った
普通ルツボを濡らさない祠わ1から作ったインボッ1〜
は凸状、ずなわら中心が高かった。
生成しICインゴットの頂部が凹状(中心が低い)理由
は、封鎖が形成されでいる結果アンプル(am++ul
 )の内側に圧力が発生覆るからである。
生成したインボッ1へを検査のために取出した。
このインボッ1〜は見掛()上完全に稠密で無孔性の人
形粒状多結晶材料から構成されていることが分つ Iこ
 。
約0,6gの材料がこの工程における揮発によって失わ
れた。
今度は再結晶工程を行うlCめに同じ栓を右づる同じル
ツボ内にこのインボッ1−を戻した。この再結晶工程の
揚台には、速度を1.5mm/時とした点を除いて前回
と同様にして、高周波コイル6を経てルツボ2を下降さ
せた。さらに加熱された圏の温度を約1420℃に維持
した。このようにして、インボッ1〜に狭い高温間が生
成したが融解量は生成しなかった。
この高温間は、インゴットから、蓋とは反対側の先端に
おいて受用の材料を蒸発さけるのに充分な高い温度Cあ
った。この材料はルツボ2のねじ山と栓4のねじ山との
間で凝縮してこれらの部Hの間に封鎖を形成した。加熱
圏を経“Cルツボを多結晶インボッ1〜と共に下降させ
るにつれて、再結晶が起って単結晶インボッl−が封鎖
のh向に成長した。
加熱圏を経てインゴットを下降さける操作を加熱圏及び
封鎖の近くにくるまで続【ノ、ここで封鎖を蒸発さけた
。次いで電力を遮断し、ルツボ2を放冷し、このルツボ
2から栓4を取りはずした。
インボッ]〜はルツボがら取出した際に人形単結晶であ
ることが分った。生成したインボッ1−はさらに使用り
るためにいつでもつ1バーに切IJJi−することがで
きた。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明方法に使用するルツボの一例の断面図
である。 1・・・微粉砕したZn5e粉末の装入物2・・・ルツ
ボ     3・・・熱分解黒鉛4・・・封鎖用柱(ね
じ付栓) 5・・・熱分解黒鉛の被覆 6・・・高周波誘導コイル 7・・・融FIY圏     8・・・封鎖部。 特許出願人   エヌ・ベー・フィリップス・フルーイ
ランペンファブリケン 第1頁の続き ■Int、 C1,3識別記号   庁内整理番号29
/46           7417−4 C0発 
明 者 ティー・エフ・マツクギ−アメリカ合衆国ニュ
ーヨーク州 10510オツシニング4ビー・チ ャーター・サークル・アパート メント71 手続補正書 昭和58年11月16日 1、事件の表示 昭和58年 特 許 願第15914+4=  号2、
発明の名称 揮発性化合物の多結晶体および単結晶体の
成長方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称エフ・べ−・フィリップス・ フルーイランペンファブリケン 7、補正の内容(別紙の通り) 1、明細書第1頁第4行〜第6頁第4行の特許請求の範
囲を次の通りに訂正づる。 [2、特許請求の範囲 1、−少くとも内側表面層が熱分解黒鉛から構成されて
いる黒鉛ルツボを少くとも一片の揮発性物質の装入物で
ほぼ満たし; −この満たされているルツボを、前記装入物に対向して
いる少くとも表面層が熱分解黒鉛から構成されている着
脱自在な黒鉛の蓋で閉鎖しニ ー前記@脱自在な蓋とは反対側の前記溝たされているル
ツボの端部に前記揮発性化合物の融点より極めて僅か高
い温度の狭い加熱圏を作用さけて、前記ルツボの前記端
部に前記揮発性化合物の狭い融解面を形成し;−前記狭
い融解面と前記揮発性化合物装入物どの界面に前記狭い
加熱圏を作用さけることにより前記揮発性化合物装入物
を経て前記蓋の方向に前記狭い融解面を漸次移動させる
と共に、前記狭い融解面の対向する界面を漸次冷7.I
Jシて、前記ルツボ内の前記装入物のほとんどすべてが
多結晶体に変換されるまで前記揮発性化合物の多結晶体
を前記蓋の方向に成長させる ことにより揮発性化合物の多結晶体を成長させるに当り
、 一前記揮発性化合物装入物を紅で前記狭い融解面を移り
Jさける前に、前記揮発性化合物の小部分を揮発させ、
前記ルツボおよび前記着脱自在な蓋の隣接表面上で凝縮
させて、これらの間に一時的な封鎖を形成し、−前記多
結晶体を形成した後に前記ルツボおよび前記着脱自在な
蓋の隣接表面から前記封鎖を蒸発させる ことを特徴とする揮発性化合物の多結晶体の製造方法。 2、揮発性化合物をZn S、Z+13c 。 Zn S、2Seo、8. Zn Te 、 Cd S
。 CdSe、CdS  Se  、GtJ  l−1CI
U、5    0.5      0.2    0.
8Te 、[n p、QaΔSおよびIno、7Qao
。3Δ”0..6 PC+、!からなる群から選定する
特許請求の範囲第1項記載の方法。 3.1〜20気圧の不活性外部雰囲気を使用り−る特許
請求の範囲第1項記載の方法。 4、前記装入物を経て約5〜50mm/時の速度で前記
融解面を移動させる特許請求の範囲第1項記載の方法。 5、前記揮発性化合物がZn5eであり、前記狭い加熱
圏の温度が1520℃より高い特許請求の範囲第1項記
載の方法。 6、Zn5e装入物を経て約22mm/時の速度で前記
融解面を移動させる特許請求の範囲第5項記載の方法。 7、−少くとも内側表面層が熱分解黒鉛から構成されて
いる黒鉛ルツボ内に前記ルツボをほぼ満たり大きさおよ
び形状の1個の揮発性化合物の多結晶体を入れ; −このルツボを前記多結晶体に対向している少くども表
面層が熱分解黒鉛から構成されている着脱自在な黒鉛の
蓋で閉鎖し;−前記盾1112自在な蓋とは反対側の前
記多結晶体の端部に前記揮発性化合物の融点より低い5
〜100℃の温度範囲の狭い加熱圏を作用させて、前記
多結晶体の前記端部に前記揮発性化合物の融点より低い
約5〜100℃の温度範囲の狭い高温器を形成し; −前記狭い高温器と前記多結晶体との界面に前記狭い加
熱圏を漸次作用させることにより前記多結晶体を経て前
記蓋の方向に前記狭い高温器を漸次移動させると共に、
前記狭い高温器の対向りる界面の温度を漸次低下さけて
、前記ルツボ内の前記多結晶体のほとんどすべてが単結
晶体に変換されるまで前記揮発性化合物の甲結晶1本を
前記蓋の方向に成長させることにより揮発性化合物の単
結晶体を成長させるに当り、 −前記多結晶体を紅で前記狭い高温器を移動させる前に
、前記多結晶体の小部分を揮発さけ、前記ルツボおよび
前記着1]t2自在な蓋の隣接表面トで凝縮させてこれ
らの間に一時的な封鎖を形成し、 前記単結晶体を形成した後に前記ルツボおよび前記i 
n+x自在な蓋の隣接表面から前記封鎖を蒸発さける ことを特徴と刀る揮発性化合物の単結晶体の成長方法。 8、揮発性化合物をZll 3.7n Se 。 Zn SO,2Se、、g、  7n l−e 、 C
d S。 Cd Se 、 Cd So、5So、5. Cd、2
H(Io、81’e 、In P、Qa AsおよびI
r+ o 、7G”0.3△”0.6 PflJからな
る群から選定づる特許請求の範囲第7項記載の方法。 9.1〜20気(Eの不活性外部雰囲気を使用7る特許
請求の範囲第7項記載の方法。 10、前記多結晶体を経て約0.5〜10.0mm/時
の速度で前記高濡圏を移動させる特許請求の範囲第7項
記載の方法。 11、揮発性化合物がZn Seであり、前記狭い高温
圏の温度が約1420℃である特許請求の範囲第7 I
fi記載の方法。 12、前記多結晶体を経て1.5111111/時の速
度で前記高温圏を移動させる特8′F請求の範囲第11
項記載の方法。」

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、−少くども内側表面層が熱分解黒鉛から構成されて
    いる黒鉛ルツボを少くとも一片の揮発↑1物質の装入物
    でほぼ満たし; −この満たされているルツボを、前記装入物に対向して
    いる少くとも表面層が熱分解黒鉛から構成されている着
    脱自在な黒鉛の蓋で閉鎖し; 一前記者1悦自在な蓋とは反対側の前記溝たされている
    ルツボの端部に前記揮発性化合物の融点より極めて僅か
    高い温度の狭い加熱図を作用させて、前記ルツボの前記
    端部に前記揮発性化合物の狭い融lfi!圏を形成し;
    −前記狭い融解圏と前記揮発性化合物装入物との界面に
    前記狭い加熱図を作用させることにより前記揮発性化合
    物装入物を経て前記蓋の方向に前記狭い融解圏を漸次移
    動させると共に、前記狭い融解圏の対向する界面を漸次
    冷ff1l Lで、前記ルツボ内の前記装入物のほとん
    どすべてが多結晶体に変換されるまで前記揮発性化合物
    の多結晶体を前記蓋の方向に成長さける ことにより揮発性化合物の多結晶体を成長さけるに当り
    、 一前記揮発性化合物装入物を経て°前記狭い融解圏を移
    動させる前に、前記揮発性化合物の小部分を揮発させ、
    前記ルツボおよび前記着脱自在な蓋の隣接表面上で凝縮
    させて、これらの間に一時的な封鎖を形成し、−前記多
    結晶体を形成した後に前記ルツボおよび前記着脱自在な
    蓋の隣接表面から前記封鎖を蒸発させる ことを特徴とする揮発性化合物の多結晶体の製造方法。 2、揮発性化合物をZll 3. Zn Se 。 Zn So、□Seo、9. Zn Te 、 Cd 
    S 。 CdSe、   CdS     Se     、 
      Cd     HclO,50J       O
    ,20,81−e 、  I n P、 GaAsおに
    びI n o、7G ao、3ASO,6PO,4から
    なる群から選定づる特許請求の範囲第1項記載の方法。 3.1〜20気圧の不活性外部雰囲気を使用づる特許請
    求の範囲第1項記載の方法。 4、前記装入物を経て約5〜50mm/時の速度で前記
    a解圏を移動させる特許請求の範囲第1項記載の方法。 5、前記揮発性化合物がZn5eであり、前記狭い加熱
    器の温度が1520℃より高い特晶′4請求の範囲第1
    項記載の方法。 G、Zn5e装入物を経て約22mm/時の速度で前記
    融解量を移動させる特許請求の範囲第5項記載の方法。 7、−少くとも内側表面層が熱分前照1))から構成さ
    れている黒鉛ルツボ内に前記ルツボをほぼ満たす大きさ
    および形状の1個の揮発性化合物の多結晶体を入れ; −このルツボを前記多結晶体に対向している少くとも表
    面層が熱分解黒鉛から構成されている着脱自在な黒鉛の
    蓋で閉鎖し;前記着脱自在な蓋とは反対側の前記多結晶
    体の端部に前記揮発性化合物の融点より低い5〜100
    ℃の温度範囲の狭い加熱器を作用さ1IC1前記多結晶
    体の前記端部に前記揮発性化合物の融点より低い約5〜
    100℃の温度範囲の狭い高温間を形成し; 前記狭い高温間と前記多結晶体との界面に前記狭い加熱
    器を漸次作用させることにより前記多結晶体を経て前記
    蓋の方向に前記狭い高温間を漸次移動さけると共に、前
    記狭い高温間の対向づる界面の温度を漸次低下さけて、
    前記ルツボ内の前記多結晶体のほとんどづべてか単結晶
    体に変換さ杵るまで前記揮発性化合物の甲結晶体を前記
    蓋の方向に成長させることにより揮発性化合物の単結晶
    体を成長させるに当り、 前記多結晶体を経て前記狭い高温間を移動させる前に、
    前記多結晶体の小部分を揮発させ、前記ルツボおよび前
    記着脱自在な蓋の隣接表面上で凝縮させてこれらの間に
    一時的な封鎖を形成し、 一前記単結晶体を形成した後に前記ルツボおよび前記着
    脱自在な蓋の隣接表面から前記封鎖を蒸発させる ことを特徴とする揮発性化合物の単結晶体の成長方法。 8、揮発性化合物をZn S、Zn Se 。 ZIISOolseo、9.7n 1−e 、 Cd 
    S。 CdSe、   CdS     Se     、 
      Cdo、2 ト1(1,80,50,1) Te 、I n P、GaAsおよび口’0.7 G”
    0.3Δso、o Po、4からなる鼾から選定づる特
    許請求の範囲第7項記載の方法。 9.1〜20気圧の不活性外部雰囲気を使用づる特許請
    求の範囲第7項記載の方法。 10、前記多結晶体を経て約0.5〜10.0m111
    /時の速度で前記高温間を移動させる特許請求の範囲第
    7項記載の方法。 11、揮発性化合物がln 3eであり、前記狭い高温
    間の温度が約1420℃である特許請求の範囲第7項記
    載の方法。 12、前記多結晶体を経て 1.5mm/時の速度で前
    記高温間を移動さける特許請求の範囲第11項記載の方
    法。
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