CS225509B1

CS225509B1 - Low-temperature formation of the single crystals of the gallium arsenide with the structure without mozaic blocks dislocations

Info

Publication number: CS225509B1
Application number: CS552782A
Authority: CS
Inventors: Arnost Ing Csc Hruby; Bedrich Ing Csc Stepanek
Original assignee: Hruby Arnost; Stepanek Bedrich
Priority date: 1982-07-20
Filing date: 1982-07-20
Publication date: 1984-02-13

Description

Způsob nízkoteplotního pěstování monokrystalů arsenidu gallia ee strukturou prostou mosaikových bloků a dislokaciMethod of low-temperature cultivation of single crystals of arsenide gallia ee by a structure free of mosaic blocks and dislocation

Vynález se týká způsobu a zařízení pro nízkoteplotní pěstování jakostních monokrystalů arsenidu gallia se strukturou prostou mosaikových bloků a dislokací transportem v parní fázi.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for the low-temperature cultivation of quality single crystals of gallium arsenide with a mosaic-free structure and dislocation by vapor phase transport.

Ve srovnání s různými postupy, kterými se často získávají krystaly s mnoha vadami, krystaly vytvořené pěstováním v parní fázi mají dokonalou strukturu a nízkou hustotu dislokací (J.J.Tietjen, R.B.Bnstrom, D.Richman! RCA Review, 21» 4, 635 /1970/). Tak je například znám způsob výroby monokrystalů transportem v parní fázi, který popsal A.C.Prior (Journal of the Blectrochemical Society 108 /1961/, 82). Podle něho se pěstují krystaly selenidu olova v ampuli kde na jednom konci je surovina zahřáta na sublimační teplotu a na druhém konci o cca 1,5 K chladnějším se pěstuje monokrystal. Tento způsob má nevýhodu, že vyžaduje, aby byl teplotní režim přesněCompared to the various processes often obtained with many defect crystals, the crystals produced by vapor phase cultivation have a perfect structure and low dislocation density (JJTietjen, RBBnstrom, D.Richman! RCA Review, 21 »4, 635 (1970)) ). Thus, for example, the method of producing single crystals by vapor phase transport is known, as described by A.C.Prior (Journal of the Blectrochemical Society 108 (1961), 82). According to him, crystals of lead selenide are grown in an ampoule where at one end the raw material is heated to the sublimation temperature and at the other end a single crystal is grown by about 1.5 K colder. This method has the disadvantage that it requires the temperature regime to be accurate

225 509225 509

22S M9 dodržen; nedostatkem jest, že růst zárodků krystalů není vždy možno kontrolovat, takže současně vyrůstá více krystalů, které· jsou malé, o rozměrech řádově jen 1.10 •'vr a doba růstu příliš dlouhá, obvykle kolem jednoho měsíce.22S M9 observed; the disadvantage is that the growth of the crystal nuclei is not always controllable, so that more crystals grow which simultaneously are small, of the order of only 1 · 10 < -1 > and the growth time is too long, usually about one month.

Je také znám způsob přípravy, který popsal P.B.Pochse (Journal of Applied Phýsics 31 /1960/, 1733)· Monokrystal sirníku kademnatého se pěstuje ve vertikálhí ampuli v peci o třech teplotních zónách,Also known is the preparation method described by P. B. Pochse (Journal of Applied Physics 31/1960 /, 1733). The cadmium sulfide monocrystal is grown in a vertical ampoule in an oven with three temperature zones,

I kde výchozí látka je umístěna ve spodní části a zárodek z něhož Se vytváří krystal je v horní zúžené části. Nevýhodou tohoto způsóbu >·''í· je jednak dlouhá pěstovací doba v rozmezí až několik měsíců, dále růst ve velkém teplotním gradientu vyžadujícím přesné ovládání teploty a kónečně okolnost, že průměr krystalu je nejvýše 2,5.10 m.Although the starting material is located in the lower portion and the seed from which the crystal is formed is in the upper narrowed portion. The disadvantages of this method are long cultivation times of up to several months, growth in a large temperature gradient requiring precise temperature control, and finally the fact that the crystal diameter is at most 2.5 x 10 m.

Konečně je známa metoda pěstování krystalů v parní fázi popsaná A.Hrubým (A.O. č. 162.365) podle které ae monokrystal sirníku germanatého o průměru cca 2.10 m připraví ve svislé ampuli, v jejíž horní části je zásobník výchozí látky a na dně se vytvoří monokrystal·Finally, the method of growing vapor-phase crystals described by A.Hrubý (A.O. No. 162.365) is known, according to which ae a single crystal of germanium sulphide with a diameter of about 2.10 m is prepared in a vertical ampoule.

Ještě další způsob byl popsán A.Yamanakou a A.Matsubarou (USPAT TT VTYet another method has been described by A.Yamanaka and A.Matsubara (USPAT TT VT

č. 3*551.117). Týká se pěstování monokrystalů sloučenin typu A B v ampulích opatřených na pěstovacím konci otvorem o průměru asi 1.10“^m. Nevýhodou jest, že ve středu získaných monokrystalů během pěstování vzniká kapilární otvor.No. 3 * 551.117). It relates to the cultivation of single crystals of the A-type compounds in ampoules provided with an aperture of about 1.10 µm in diameter at the growing end. A disadvantage is that a capillary opening is formed in the center of the single crystals obtained during cultivation.

Všechny známé způsoby přípravy monokrystalů jsou založeny na ohřívání výchozího materiálu nad sublimační teplotu při čemž prostor nad zásobním materiálem jev podstatě udržován na konstantní teplotě o malém gradientu měřícím k místu růstu monokrystalu, kde se teplota udržuje mírně pod teplotou spontání nukleace. ZnačnáAll known methods for preparing single crystals are based on heating the starting material above the sublimation temperature while maintaining the space above the storage material at a constant low temperature gradient measuring the single crystal growth point, where the temperature is maintained slightly below the spontaneous nucleation temperature. Considerable

225 509 vzdálenost mezi zásobní výchozí látkou a pěstovaným monokrystalem však vyžaduje přesné dodržení pracovní teploty a také doba pěstování monokrystalu je poměrně dlouhá.However, the distance between the stock starting material and the cultivated single crystal requires precise observation of the working temperature, and the cultivation time of the single crystal is also relatively long.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny postupem podle vynálezu, jehož předmětem jest způsob nízkoteplotního pěstování monokrystalů arqenidu gallia se strukturou prostou mosaikových bloků a dislokací s hustotou nižší než 10²x cm“², za sníženého tlaku transportem v parní fázi, v uzavřené nádobce vertikálně posunovatelné v peci. s třemi nebo více nad sebou se nacházejícími a na sobě nezávislými teplotními zónami, při kterém se k výchozí látce přidává 0,1 až 10 mg transportního činidla a 1 až 100 mg elementárního arsenu počítáno na 1.10”°nr reakčního prostoru, při Čemž se ve spodní teplotní zóně o teplotě 1.020 až 1.120 K výchozí látka v uzavřené nádobce za stálého otáčení kolem podélné osy rychlostí 0,5 až 3 otáček/min. zvedá rychlostí 1 až 4.10 'm/den do střední zóny o teplotě 1.022 až 1.130 K, načež se ve třetí teplotní zóně o teplotě 1.020 až 1.120 K páry výchozí látky ochladí a usadí, na to se po vytvoření středového monokrystalického výčnělku teplota zóny udržuje v rozmezí 1.040 až 1.150 K, načež po vertikálním vzrůs tu vytvořeného monokrystalického výčnělku tvořícího zárodek monokrystalu a po zvětšení jeho objemu na monokrystal spojený s výchozí látkou pouze krčkem, se transport parní fáze zastaví. Podstatou vynálezu je pracovní postup, při kterém se jako transportní činidlo přidává bromid nebo chlorid arsenitý nebo halogenid amonia, antimonu, fosforu, gallia, chrómu, nebo oxychlorid chrómu nebo zirkonu. Tak například transportním činidlem může být chlorid amonný, jodid amonný, chlorid antimonitý, chlorid fosforečný, jodid gallitý, chlo rid chromítý, oxychlorid chromítý nebo oxychlorid zirkoničitý a další.The aforementioned drawbacks are overcome by the process of the invention, which relates to a method for low temperature cultivation of single crystals of gallium arqenide having a mosaic-block-free structure and a dislocation with a density of less than 10 ² x cm ² under reduced pressure by vapor phase transport. roast. with three or more superimposed and independent temperature zones, in which 0.1 to 10 mg of the transporting agent and 1 to 100 mg of elemental arsenic are added to the starting material, calculated on 1 * 10 " a lower temperature zone having a temperature of 1.020 to 1.120 K starting material in a closed container while continuously rotating about the longitudinal axis at a speed of 0.5 to 3 rpm. raises at a rate of 1 to 4.10 < RTI ID = 0.0 > m / day < / RTI > to the central zone at 1.022-1.130 K and then cools and settles in the third temperature zone at 1.020-1.120 K; in the range of 1.040 to 1.150 K, after the vertical rise of the monocrystalline protuberance forming the monocrystal nucleus and the expansion of the monocrystal volume to the monocrystal associated with the starting material only by the neck, the vapor phase transport is stopped. The present invention provides a process in which arsenic bromide or chloride or ammonium, antimony, phosphorus, gallium, chromium, or chromium or zirconium oxychloride is added as a transporting agent. For example, the transporting agent may be ammonium chloride, ammonium iodide, antimony trichloride, phosphorus trichloride, gallium iodide, chromium (III) chloride, chromium (III) oxychloride or zirconium oxychloride and others.

225 509225 509

Vynález je založen na poznatku, že ampuli umístěnou v homogenním izotermním poli svislého reakčního prostoru o teplotě T, lze postupně zdvíhat za stálého otáčení, nejprve směrem ke krátké teplejší zóně o teplotě T + Agl» ^na<t° ke krátké chladnější zóně o teplotě T - ÁgZ ^a konečně opět do izotermního prostředí o teplotě nejméně T a to takovou rychlostí, že horní úroveň zásobní výchozí látky se trvale nachází na rozhraní dolní izotermní zóny o teplotě I a krátké teplejší zóny o teplotě T + Δ^ϊ.» přičemž rozdíly teploty Δ-μΤ a Δ₂£ ^lze regulovat tak, aby se nad zásobní výchozí látkou vytvořil nejprve zárodek kuželovitého tvaru, pak tenkého krčku zasahujícího až do chladnější zóny o teplotě T - Δ^ a posléze masivního monokrystalu.The invention is based on the discovery that an ampoule located in a homogeneous isothermal field of a vertical reaction space at temperature T can be gradually lifted while rotating, first toward a short warmer zone of T + Ag1 ^{to <} t ° to a short colder zone of T - ggZ ^and finally again to an isothermal environment at a temperature of at least T at such a rate that the upper level of the feed stock is permanently at the interface of the lower isothermal zone at temperature I and the short warmer zone at T + Δ ^ ϊ. Τ-μΤ and Δ ₂ £ ^{can be} controlled to form a cone-shaped embryo above the stock starting substance, then a thin neck reaching into the cooler zone at T - Δ ^ and then a massive single crystal.

- Výhodou pěstování monokrystalů transportem v parní fázi podle vynálezu je velmi krátká transportní dráha materiálu, takže pěstovací doba se zkrátí z dosavadních několika týdnů jen na dny, čímž se dosáhne podstatně větších výtěžků monokrystalů. Další výhoda je, že není nutno vkládat zárodek, který se samočinně vytvoří ze zásobní látky a z něhož pak vyroste kvalitní masivní monokrystal —2 o průměru až 4.10 m s dokonalou strukturou.The advantage of cultivating single crystals by the vapor phase transport according to the invention is the very short material transport path, so that the cultivation time is reduced from the previous few weeks to only days, thus achieving substantially higher yields of single crystals. Another advantage is that there is no need to load the embryo, which is automatically created from the stock and from which then grows a solid massive single crystal - 2 with a diameter of up to 4.10 m with a perfect structure.

Příklad nízkoteplotního pěstování monokrystalů transportem v parní fázi podle vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde obr. č. 1 představuje schématický řez podélnou osou pěstovacího zařízení podle vynálezu, na obr. č. 2 je uvedeno výškové rozložení teplotních pásem v pěstovacím zařízení a na obr. č. 3 je znázorněn postupný růst monokrystalu pěstovaného podle vynálezu v zatavené nádobce. *An example of low temperature cultivation of single crystals by vapor phase transport according to the invention is shown in the accompanying drawings, wherein Fig. 1 is a schematic cross-section of the longitudinal axis of the cultivation device according to the invention; No. 3 shows the gradual growth of a single crystal grown according to the invention in a sealed container. *

Na obr. 1 nízkoteplotní zařízení pro pěstování monokrystalůIn Fig. 1, a low temperature single crystal plant

225 509 transportem v parní fázi podle vynálezu sestává z vertikální křemenné topné trubice 1 teplotěsně uzavřené zátkami z keramické pórovité hmoty 2» která je ovinuta elektrickým odporovým drátem 2 tak, že vytváří čtyři na sobě nezávislé teplotní zóny I až IV.The 225 509 vapor phase transport according to the invention consists of a vertical quartz heating tube 1 thermally sealed by a plug of ceramic porous material 2, which is wrapped with an electric resistance wire 2 to form four independent temperature zones I to IV.

V topné trubici 1 je pomocí dvou přídržných křemenných kapilár 2 upevněna křemenná ampule 6, v jejíž spodní části je umístěna výchozí látka 2» polykrystalický arsenid gallia· Topná trubice 1 upevněná ve středu izolačního pláště 8 z duralového plechu je utěsněna těsnicí vložkou £ z keramické vaty. Křemenná ampule 6, křemenná trubice 1 a duralový izolační pláší 8 jsou souosé. Spodní část přídržné křemenné kapiláry 2 Ó^e spojena se zařízením umožňujícím rotaci ampule 6 kolem podélné osy a horní část přídržné křemenné kapiláry 2 j® upevněna k zařízení, které ampuli 6 řízenou rychlostí zdvíháIn the heating tube 1, a quartz ampoule 6 is fixed by means of two holding quartz capillaries 2, at the bottom of which there is a starting material 2 »polycrystalline arsenide gallium · The heating tube 1 fastened in the middle of the dural sheet . The quartz ampoule 6, the quartz tube 1 and the duralumin insulating sheath 8 are coaxial. The bottom part retaining silica capillary 2 by ^E connected to a device allowing rotation of the vial 6 along the longitudinal axis and an upper portion retaining the quartz capillaries 2 J® attached to the device that the vial 6 a controlled lifting speed

Teplotní zóny I až IV jsou vytvořeny třemi na sobě nezávislými elektrickými vinutími a to spodním vinutím 2» středním vinutím 10 a horním vinutím 11. V prostoru horního konce vinutí 2 ^u výchozí látky 2 je upevněn spodní termočlánek 12, v prostoru středního vinutí 10 se nachází· střední termočlánek 12 a.v prostoru mezi středním 10 a horním vinutím 11 je upevněn horní termočlánek 14.The temperature zones I to IV are formed by three independent electrical windings, namely the lower winding 2, the middle winding 10 and the upper winding 11. In the area of the upper end of the winding 2 ^{near the} starting material 2 is lower thermocouple 12; A middle thermocouple 12 and an upper thermocouple 14 is mounted in the space between the middle 10 and the upper winding 11.

Elektrický příkon elektrického topného vinutí spodního 2, střed ního 10 a horního 11 je automaticky regulován spodním 12, středním 13 a horním termočlánkem 14 tak, že spodní teplotní zóna I je udržována těsně pod teplotou spontánní nukleace zásobní výchozí látky 2 na teplotě T (1.020 - 1.120 K) (obr.3). Teplota střední dolní teplotní zóny II je udržována o teplotu Δ,-JT (2 - 10 K) nad teplotou T (1.020 - 1.120 K) spodní teplotní zóny I, takže výsledná teplota T + Δ 3^{e na}^· teplotou spontánní nukleace výchozího materiálu 2· Teplota horní střední teplotní zóny III je udržována o teplotuThe electrical power input of the lower 2, middle 10 and upper 11 electrical heating coils is automatically controlled by the lower 12, intermediate 13 and upper thermocouple 14 such that the lower temperature zone I is maintained just below the spontaneous nucleation temperature of the stock 2 at T (1.020 - 1.120 K) (fig.3). The temperature of the middle lower temperature zone II is maintained by a temperature of Δ, -JT (2 - 10 K) above the temperature T (1.020 - 1.120 K) of the lower temperature zone I, so that the resulting temperature T + Δ 3 ^{e na} ^ · the spontaneous nucleation temperature of the starting material 2 · The temperature of the upper middle temperature zone III is maintained by the temperature

225 509225 509

Δ₂Τ (2 - 10 K) pod teplotou T (1.020 - 1.120 K) spodní teplotní zóny I, takže výsledná teplota T -Δ₂Τ je pod teplotou spontánní nukleace výchozí látky 7.. Konečně teplota horní teplotní zóny IV je udržována na teplotě rovné T nebo vyšší (cca o 20 - 30 K) než je teplota spodní teplotní zóny I. Během celého pěstování monokrystalu rozhraní mezi spodní teplotní zónou I a dolní střední teplotní zónou II splývá s horní úrovní zásobní výbhozí látky 2» to je ampule se pohybuje rychlostí 1 - 4.10”^m/den směrem nahoru v závislosti na ubývání zásobního materiálu 2» takže povrch arsenidu gallia je neustále v prostoru rozhraní teplotních zón I a II. Postup podle vynálezu probíhá taktos v homogenním teplotním izotermním poli topné trubice 1, teplejší spodní střédní teplotní zóna II ležící pod chladnější horní střední teplotní zónou III působí v ampuli 6 dostředné proudění par výchozí látky 2· Poněvadž horní úroveň zásobní výchozí látky 2 j® ^v Prostoru spodního okraje teplejší dolní střední teplotní zóny II, dochází k odpařování výchozí látky 2 ^v nejteplejším místě křemenné ampule 6 a ke stoupání vznikajících par podél jejích sten. Když páry výchozí látky 2 dosáhnou chladnější horní střední teplotní zónu III, dojde k jejich ochlazení, dostřednému proudění a zpětnému poklesu v oblasti podélné osy křemenné ampule 6 (obr. 3a). Chladnější přesycené páry výchozí látky 2 deponují transportovaný arsenid gallia uprostřed horní pLochy zásobní výchozí látky 2» takže dochází k vzniku středového výstupku (obr. 3b). Po určité době - řádově po několika hodinách se vytvoří nejprve středový kuželový výstupek, zárodek monokrystalu (obr. 3c) a tento se pozvolna zúžuje až do prostorů chladnější horní střední teplotní zóny III. V této zóně nedochází již k odpařováníΔ ₂ Τ (2 - 10 K) below the temperature T (1.020 - 1.120 K) of the lower temperature zone I, so the resulting temperature T-Δ ₂ Τ is below the spontaneous nucleation temperature of the starting substance 7. Finally, the temperature of the upper temperature zone IV is maintained temperature equal to or higher (about 20 - 30 K) than the temperature of the lower temperature zone I. During the whole single crystal cultivation the interface between the lower temperature zone I and the lower middle temperature zone II coincides with the upper level it moves at a rate of 1 - 4.10 " m / day upwards depending on the depletion of the storage material 2 ' The process according to the invention proceeds in a homogeneous taktos isothermal temperature field of the heating tube 1, the warmer lower middle temperature zone II situated beneath the cooler upper middle temperature zone III with ampule 6 concentric vapor flow of starting material 2 · Since the upper level of the supply of starting material 2 ⁱⁿ Area J® at the lower edge of the warmer lower middle temperature zone II, the starting material 2 evaporates ^{at the} hottest point of the quartz ampoule 6 and the rising vapors rise along its walls. When the vapors of the starting material 2 reach the cooler upper middle temperature zone III, they are cooled, centered and returned in the region of the longitudinal axis of the quartz vial 6 (FIG. 3a). The cooler supersaturated vapors of the starting material 2 deposit the transported gallium arsenide in the middle of the upper surface of the stock starting material 2, thus forming a central protrusion (Fig. 3b). After some time - in the order of several hours, the central conical protrusion, the single crystal nucleus is formed (Fig. 3c) and this constricts gradually to the cooler upper middle temperature zone III. Evaporation no longer occurs in this zone

225 509 výchozí látky J, ale jen k jejímu ukládání. Z kuželového výstupku se postupně vytváří tenký monokrystalický krček (obr. 3d), který se pak pozvolna rozšiřuje v masivní monokrystal arsenidu gallia (obr. 3e), aniž se dotýká vnitřních stěn křemenné ampule 6. Zvyšování teploty ve středním pásmu, to jest v teplotní zóně II, má za následek zúžování krčku, naopak snižování teploty vede k jeho rozšiřování. Aby byla zajištěna homogenizace teplotního režimu v celém průřezu ampule 6, ampule 6 se plynule otáčí rychlostí 0,5-3 ot./min.225 509 starting material J, but only to store it. A conical protrusion gradually forms a thin single crystal neck (Fig. 3d), which then gradually expands into a massive single crystal of arsenide of gallium arsenide (Fig. 3e), without touching the inner walls of the quartz ampoule. zone II, results in a neck narrowing, while lowering the temperature leads to its widening. In order to ensure homogenization of the temperature regime throughout the cross-section of the vial 6, the vial 6 is rotated continuously at a speed of 0.5-3 rpm.

V praxi jsou rozdíly teplot a Δ ₂T zpravidla stejné absolutní hodnoty. Přesné dodržení absolutní výše teploty T není podmínkou a obvyklé kolísání o ± 5 K není na závadu pokud dochází ke kolísání všech čtyř teplotních zón současně. Oproti tomu udržení rozdílu teploty Δ_χΤ a Δ ₂Z mezi jednotlivými teplotními zónami je důležité a nemá všeobecně překročit t 2 Κ. V zásadě Δ^Τ a Δ₂£ pro arsenid gallia by mělo být v rozmezí 2 - 10 K a výše teploty T 1.020 až 1.120 KIn practice, temperature differences and Δ ₂ T are usually the same absolute values. Accurate adherence to the absolute temperature T is not a requirement and the usual ± 5 K fluctuation is not defective if all four temperature zones fluctuate simultaneously. On the other hand, maintaining the temperature difference Δ _χ Τ and Δ ₂ Z between the individual temperature zones is important and should not generally exceed t 2 Κ. In principle, Δ ^ Τ and Δ ₂ £ for gallium arsenide should be between 2 - 10 K and above T 1.020 to 1.120 K

K povzbuzení růstu monokrystalu arsenidu gallia se do ampule přidávají činidla, která usnadňují a zrychlují transport materiálu, neboí tenze par arsenidu gallia při teplotě 1.020 - 1.120 K je řádově několik 1.10^ Pa, takže skutečné pěstování monokrystalu by trvalo příliš dlouho, řádově až týdny. V případě tohoto vynálezu přidává se na —6 3To stimulate the growth of the single crystal of arsenide gallium, reagents are added to the ampoule to facilitate and accelerate the transport of the material, since the vapor pressure of the gallium arsenide at 1.020-1.120 K is of the order of several 1.10. In the case of the present invention, it is added to 36 3

1.10 nr reakčního prostoru 0,1 - 10 mg a 1 - 100 mg elementárního arsenu, které zkrátí dobu skutečného růstu na několik dní.1.10 nr reaction space 0.1 - 10 mg and 1 - 100 mg of elemental arsenic, which shortens the actual growth time to several days.

RTG - topografií v paralelním svazku při použití dvoukrystalového spektrometru lze zjistit, že monokrystal vypěstovaný podle vynálezu je prostý mozaikové struktury. Hustota dislokací zjištěná chemickým leptáním je řádu 10° - 10^/cm².X-ray topography in a parallel beam using a two-crystal spectrometer shows that the single crystal grown according to the invention is free from mosaic structures. The dislocation density determined by chemical etching is of the order of 10 ° - 10 ^ / cm ² .

Největší výhodou postupu podle tohoto vynálezu je jeho úspornost po stránce finanční i energetické.The greatest advantage of the process according to the invention is its cost and energy efficiency.

- 8 225 509- 8 225 509

Velikost pěstovaných krystalů je omezena jen velikostí dané aparatury.The size of the grown crystals is limited only by the size of the apparatus.

PříkladExample

Do křemenné ampule 6 O průměru jí = 0,04 m a délce 0,2 m se vpraví 100 g polykrystalického arsenidu gallia polovodičové čistoty. Ampule se vyčerpá na tlak 1.10“^Pa a současně se zahřívá na teplotu v rozmezí 800 až 900 K až prchavé látky a adsorbované plyny vytékají a ustaví se stálá hodnota vakua, Materiál se za sníženého tlaku ochladí na pokojovou teplotu a do ampule se přidá 0,5 mg jodidu arsenu a 10 mg arsenu na 1.10 ar volného reakčního prostoru·100 g of polycrystalline gallium arsenide of semiconductor purity is introduced into a quartz ampoule 6 having a diameter of = = 0.04 m and a length of 0.2 m. The ampoule is depleted to a pressure of 1 · 10 < 3 > Pa and at the same time heated to 800-900 K until volatiles and adsorbed gases flow out and a constant vacuum is established. Cool the material to room temperature under reduced pressure. , 5 mg arsenic iodide and 10 mg arsenic per 1.10 ar free reaction space ·

Na to se ampule znovu vyčerpá na vakuum 1.10^Pa, avšak bez zahřívání. Po ustavení stálé hodnoty vakua se ampule zataví a umístí do pece pro pěstování monokrystalů. Teplota ve spodní teplotní zóně I a horní teplotní zóně IV se upraví na hodnotu 1.050 K. Současně se teplota v dolní střední zóně II upraví na teplotu 1.058 K a teplota v horní střední teplotní zóně III na hodnotu 1.042 K. Křemenná ampule 6 a arsenidem gallia a transportními činidly se zdvíhá rychlostíFor this purpose, the vial is again pumped to a vacuum of 10 bar, but without heating. After a constant vacuum has been established, the ampoules are sealed and placed in a single crystal furnace. The temperature in the lower temperature zone I and the upper temperature zone IV is adjusted to 1.050 K. At the same time, the temperature in the lower middle zone II is adjusted to 1.058 K and the temperature in the upper middle temperature zone III is 1.042 K. and with the transport agents, it rises at speed

2.10“^m/den za současného otáčení rychlostí 1 ot/min. Během 4 dnů2.10 "^ m / day while rotating at 1 rpm. Within 4 days

Λ Ί se takto vypěstuje monokrystal gallia arsenidu o průměru já = 0,03 m a délce 0,03 m.Gall Ί a single crystal of gallia arsenide with a diameter of I = 0,03 m and a length of 0,03 m is thus grown.

RTG - topografií v paralelním svazku při použití dvoukrystalového spektrometru se zjistí, že vytvořený monokrystal arsenidu gallia je prostý bloků i zrn mozaikové struktury. Hustota dislokací, zjiš2 2 těná chemickým leptáním, je řádově 1.10 /cm .X-ray topography in a parallel beam using a two-crystal spectrometer reveals that the mono-crystal of arsenide gallium formed is free from blocks and grains of mosaic structure. The density of dislocations determined by chemical etching is of the order of 1.10 / cm.

Claims

Object of the invention

225 509 (1) Method of low-temperature cultivation of single-crystals of arsenide gallium with mosaic-block-free structure and dislocation with density less than 10 x Cm under reduced pressure by vapor phase transport, in closed vessel vertically displaceable in an oven with three or more mutually independent temperature zones, wherein the starting material is added 0.1 to 10 mg of the transport agent and from 1 to 100 mg of elemental arsenic calculated Ι.ΙοΆιΓ to ^{5 rea} kčního p _R0S -jj _0ru> PFI whereby in the lower temperature zone having a temperature 1.020 to 1.120 K starting material in a closed container with constant rotation about the longitudinal axis at a speed of 0.5 to 3 rpm. rising rate of 1 to 4.10 ^_ ^ m / day in the middle zone of 'a temperature of from 1.022 to 1.130 A and then in a third temperature zone having a temperature from 1.020 to 1.120 K pairs starting material is cooled and deposited on it after the forming of a monocrystalline protrusion zone temperature maintaining between 1,040 and 1,150 K, after the vertical growth of the monocrystalline protuberance forming the monocrystal nucleus and the expansion of the monocrystalline volume to the monocrystal associated with the neck only, the vapor phase transport is stopped, characterized in that the transport agent is bromide or arsenic chloride; ammonium, antimony, phosphorus, gallium, amine or chromium or zirconium oxychloride halides.

(2) The method of claim 1 wherein the transporting agent is ammonium chloride, ammonium iodide, antimony chloride, phosphorus pentachloride, gallium iodide, chromium chloride, chromium oxychloride or zirconium chloride.