JP2002128590A

JP2002128590A - 分子線エピタキシ装置用ルツボおよびそれを備えた分子線エピタキシ装置

Info

Publication number: JP2002128590A
Application number: JP2000320849A
Authority: JP
Inventors: Takamitsu Miyamune; 孝光宮宗
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2002-05-09
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: JP3841635B2

Abstract

(57)【要約】【課題】分子線材料の漏出を簡単な構造で確実に防止
することができる分子線エピタキシ装置用ルツボおよび
それを用いたＭＢＥ装置を提供する。【解決手段】分子線材料が充填される内ルツボ１の底
部１ｃを収容するように外ルツボ２を配置している。こ
れにより、仮に、内ルツボ１が割れてしまっても、内ル
ツボ１の底部１ｃが外ルツボ２に収容されているから、
内ルツボ１から流出した分子線材料は外ルツボ２で受止
められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶成長装置の１
部分であり、分子線材料が充填される分子線エピタキシ
（以下、ＭＢＥと言う）装置用ルツボおよびそれを備え
たＭＢＥ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、結晶製造技術の進歩は目覚しく、
半導体発光素子や高移動度電子素子に利用される化合物
半導体の成長法が実用化されている。この成長法として
は、液相エピタキシャル法、有機金属化学気相成長法、
ＭＢＥ法などが挙げられる。特にＭＢＥ法は、原子層レ
ベルでの膜厚・膜質・ドーパント制御などに優れている
ため、半導体発光素子や高移動度電子素子の製造方法と
して注目されており、半導体レーザの量産技術としても
既に実用化されている。

【０００３】以下、ＭＢＥ法を実施するＭＢＥ装置につ
いて説明する。

【０００４】図９に、ＭＢＥ装置の模式断面図を示す。
このＭＢＥ装置は、図９に示すように、結晶成長室１０
０と、この結晶成長室１００に収容され、成長基板１１
０を保持する基板ホルダ１０２と、この基板ホルダ１０
２に対向するように結晶成長室１００に取り付けられた
セル１１１,１１１とを備えている。このセル１１１,１
１１は、分子線発生装置であり、Ｇａ、Ａｓ、Ａｌなど
の分子線材料１１５が充填されたルツボ１０１,１０１
を装着する。また、上記セル１１１は、図１０に示すよ
うに、ルツボ１０１を加熱するヒータ１１６と、ルツボ
１０１の温度を検出する熱電対１１７とを有している。
このセル１１１のヒータ１１６により分子線材料１１５
が加熱されると、図９に示すように、分子線材料１１５
は分子線１１４となって成長基板１１０上に供給され
る。このとき、上記セル１１１の正確な温度制御によ
り、成長基板１１０上への材料分子線強度を制御してい
る。また、上記セル１１１,１１１と成長基板１１０と
の間にはシャッタ１１２,１１２を設けている。このシ
ャッタ１１２,１１２の開閉により、分子線供給のオン
・オフを行えるようになっている。さらに、上記成長基
板１１０への不純物混入を極力防ぐためイオンポンプな
どの高性能ポンプを取り付けたり、結晶成長室１００の
内壁に液体窒素を充填できるクライオパネル１１３を設
けている。結晶成長中は、そのクライオパネル１１３に
液体窒素を充填して、結晶成長室１００内の到達真空度
を極限まで高めている。

【０００５】以上のように、ＭＢＥ装置では、セル１１
１による精密な温度制御、シャッタ１１２の開閉、到達
真空度が高い(超高真空)状態の３つにより、非常に精密
な膜厚・膜質・組成制御が行える。

【０００６】図１１（ａ）にルツボ１０１の斜視図を示
し、図１１（ｂ）にルツボ１０１の断面図を示してい
る。上記ルツボ１０１は、図１１（ａ）,（ｂ）に示す
ように円錐形状をしている。また、上記ルツボ１０１の
材質として、高温の融解金属と反応しにくく、熱伝導率
・耐熱衝撃性にも優れたＰＢＮ(パイロリティック―ボ
ロンナイトライド)を一般に用いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ＭＢＥ装
置に使用されるルツボ１０１は、優れた特性を持つＰＢ
Ｎ製であっても割れることがあって、その割れた箇所か
ら分子線材料１１５が漏れ出るという問題がある。

【０００８】以下、ルツボ割れの原理を説明する。

【０００９】上記分子線材料１１５が、燐や砒素などの
昇華材料を除いた金属材料である場合は、図１２（ａ）
に示すように、充填直後は固体であるが、昇温が開始さ
れ温度が材料の融点を越えると液化し始める。そして、
図１２（ｂ）に示すように、結晶成長時には分子線材料
１１５は液体状態になっている。すなわち、結晶性長時
においてルツボ１０１内には液体金属があることにな
る。だが、上記セル１１１の温度を一旦材料金属の融点
以下に下げると、分子線材料１１５（材料金属）が固化
し始める。その分子線材料１１５の相変化に伴って、図
１３の矢印Ａ方向の引っ張りもしくは圧縮応力がルツボ
１０１に加わる。その後、上記セル１１１を昇温させる
と、固化していた分子線材料１１５が再び液化し、ルツ
ボ１０１に加えられていた応力が緩和する。このような
昇温・降温の熱サイクルが繰り返されると、図１４に示
すように、ルツボ１０１に亀裂が入り、その亀裂から液
体状態の分子線材料（金属材料）１１５が染み出して、
ヒータ１１６・熱電対１１７を汚染する。液体金属であ
る分子線材料１１５がセル１１１のヒータ１１６や熱電
対１１７に付着するとルツボ１０１を意図通りに昇温で
きなくなるばかりか、最悪、ヒータ線や熱電対１１７が
断線しセル１１１自体が使い物にならなくなる。特に上
記分子線材料がＡｌである場合は熱サイクルによるルツ
ボ割れの傾向が強い。

【００１０】では、上記ルツボ１０１を常に高温に保て
れば割れを防げるということになるが、それは不可能で
ある。なぜなら、人間の誤動作や停電などによりルツボ
１０１の温度は簡単に金属材料の融点以下に下がってし
まうからである。さらに、メンテナンス作業に伴いルツ
ボ１０１の温度を下げざるを得ないこともある。つま
り、上記ＭＢＥ装置の運用上、ルツボ１０１への昇温・
降温の熱サイクルは必ず生じてしまうのである。よっ
て、結晶性長時に液化する分子線材料をルツボ１０１に
充填する場合は、ルツボ割れの危険を常に考慮に入れな
ければならない。

【００１１】上記ルツボ割れを防ぐ方法としては、単純
にルツボ１０１の肉厚を厚くすることが考えられるが、
ＰＢＮはその特性上厚くし過ぎると層分離を起こし、結
果的には強度が低下してしまう。このため、ＰＢＮ製の
ルツボ１０１の厚さには０．５〜２．０ｍｍという適正
値があり、肉厚を厚くするという強度補強方法には限界
がある。

【００１２】また、上記分子線材料１１５に均一に熱が
加えられないと、分子線材料１１５から生じる分子線量
が変化するため、成長基板１０２に対して安定した分子
線供給が行えなくなる。このように、供給する分子線１
１４がふらつくと、意図どおりの結晶成長ができなくな
る。要するに、上記ルツボ１０１の温度を均一に保ち分
子線材料１１５に安定した熱量を加えられるかどうか
で、成長する素子の特性は大きく変化してしまうのであ
る。

【００１３】さらに、Ａｌなどには高温側に融液が移動
するという性質がある。このため、Ａｌなどを分子線材
料１１５として使用した場合、図１５に示すように、ル
ツボ１０１の開口部１０１ａ付近の温度を高くし過ぎる
と、分子線材料１１５がルツボ１０１の内面を這い上が
る。その結果、上記分子線材料１１５がルツボ１０１か
らこぼれてセル１１１が破損してしまう。また、上記分
子線材料１１５がルツボ１０１の内面を這い上がると、
這い上がった分子線材料１１５の影響によって、溶融状
態の分子線材料１１５の表面（液面）が不安定になり、
分子線１１４のふらつきを引き起こす。このように、上
記ルツボ１０１の内面において分子線材料１１５の這い
上がりは、セル１０１の破壊および分子線１１４のふら
つきを生じさせるので好ましくない。

【００１４】そこで、本発明の課題は、分子線材料の漏
出を簡単な構造で確実に防止することができるＭＢＥ装
置用ルツボおよびそれを用いたＭＢＥ装置を提供するこ
とにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のＭＢＥ装置用ルツボは、分子線材料が充填
される内ルツボと、この内ルツボの少なくとも一部を収
容する外ルツボとを備えたことを特徴としている。

【００１６】上記構成のルツボによれば、万が一、上記
内ルツボが割れたとしても、内ルツボの少なくとも一部
が外ルツボに収容されているから、内ルツボから漏れ出
た分子線材料が外ルツボで受止められる。つまり、上記
外ルツボによって分子線材料の外部への染み出しを防
ぐ。したがって、上記分子線材料の漏出を簡単な構造で
確実に阻止できる。

【００１７】また、一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ル
ツボは、上記内ルツボが上記外ルツボに熱的に接触して
いることを特徴としている。

【００１８】上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツ
ボによれば、上記内ルツボと外ルツボとが熱的に接触し
ているから、内ルツボと外ルツボとの温度差が無くな
り、内ルツボと外ルツボとの熱的均一性を保てる。した
がって、上記外ルツボを介して内ルツボ内の分子線材料
に熱量を安定して供給できる。

【００１９】また、一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ル
ツボは、上記内ルツボの側部全体が上記外ルツボに熱的
に接触していることを特徴としている。

【００２０】上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツ
ボによれば、上記内ルツボの側部全体が上記外ルツボに
熱的に接触しているから、内ルツボと外ルツボとの温度
差が無くなり、内ルツボと外ルツボとの熱的均一性を確
実に保てる。したがって、上記内ルツボの分子線材料に
熱量を安定して供給できる。

【００２１】また、一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ル
ツボは、上記内ルツボの外面は、上記内ルツボの材質よ
り熱的エミッシビティが低いコート材で覆われていると
共に、上記外ルツボの外面は、上記外ルツボの材質のよ
り熱的エミッシビティ（放射率）が低いコート材で覆わ
れていることを特徴としている。

【００２２】上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツ
ボによれば、上記内ルツボの外面を、内ルツボの材質よ
り熱的エミッシビティが低いコート材で被覆すると共
に、外ルツボの外面を、外ルツボの材質のより熱的エミ
ッシビティが低いコート材で被覆しているから、内ルツ
ボおよび外ルツボの熱は外部に放出されにくく、内ルツ
ボ内の分子線材料を効率よく加熱できる。

【００２３】また、上記内ルツボおよび外ルツボの熱は
外部に放出されにくいから、内ルツボおよび外ルツボの
温度が均一に保たれ、分子線材料に熱量を安定して供給
することができる。

【００２４】また、一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ル
ツボは、上記内ルツボの外面のみが、上記内ルツボの材
質より熱的エミッシビティが低いコート材で覆われてい
ることを特徴としている。

【００２５】上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツ
ボによれば、内ルツボの外面のみを、内ルツボの材質よ
り熱的エミッシビティが低いコート材で被覆しているか
ら、内ルツボの熱は外部に放出されにくく、内ルツボの
分子線材料を効率よく加熱できる。

【００２６】また、上記内ルツボの熱は外部に放出され
にくいから、内ルツボの温度が均一に保たれ、分子線材
料に安定した熱量を供給することができる。

【００２７】また、上記ＭＢＥ装置用ルツボを例えば結
晶成長室内に配置した場合、上記外ルツボの外面はコー
ト材で被覆されていないから、結晶成長室がコート材不
純物で汚染されるのを防げる。

【００２８】また、一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ル
ツボは、上記内ルツボの外面がカーボンで覆われている
ことを特徴としている。

【００２９】上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツ
ボによれば、上記内ルツボに赤外線加熱を施した場合、
内ルツボの外面が赤外線吸収材であるカーボンで覆われ
ているから、内ルツボが温まり易く、内ルツボを効率よ
く加熱することができる。

【００３０】また、上記内ルツボの外面を赤外線吸収材
であるカーボンで被覆しているから、内ルツボが均一に
加熱されて、内ルツボの温度を均一に保てる。したがっ
て、上記分子線材料に安定した熱量を供給することがで
きる。

【００３１】また、一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ル
ツボは、上記内ルツボの底部の外面は、上記内ルツボの
材質より熱的エミッシビティが低いコート材で覆われて
いると共に、上記外ルツボの底部の外面は、上記外ルツ
ボの材質より熱的エミッシビティが低いコート材で覆わ
れていることを特徴としている。

【００３２】上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツ
ボによれば、上記内ルツボの底部の外面を、内ルツボの
材質より熱的エミッシビティが低いコート材で被覆して
いると共に、外ルツボの底部の外面を、外ルツボの材質
より熱的エミッシビティが低いコート材で被覆している
から、内ルツボおよび外ルツにおいて開口部よりも底部
の熱が放出されにくい。逆に言えば、上記底部よりも開
口部の熱が放出されやすい。これにより、上記内ルツボ
および外ルツにおいて、底部で温度が高く、かつ、開口
部で温度が低いという温度勾配が常につくことになる。
その結果、上記分子線材料が例えばＡｌなどであって
も、内ルツボの内面を分子線材料が這い上がらない。し
たがって、結晶成長時に分子線材料の表面が安定し、分
子線材料から生じる分子線のふらつきを抑えることがで
きる。

【００３３】また、上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置
用ルツボをセルに装着した場合、上記分子線材料が例え
ばＡｌなどであっても、分子線材料が内ルツボの内面を
這い上がらないから、分子線材料が内ルツボからこぼれ
ず、分子線材料によってセルが破損するのを防止するこ
とができる。

【００３４】また、一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ル
ツボは、上記内ルツボの底部の外面のみが、上記内ルツ
ボの材質より熱的エミッシビティが低いコート材で覆わ
れていることを特徴としている。

【００３５】上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツ
ボによれば、上記内ルツボの底部の外面のみを、内ルツ
ボの材質より熱的エミッシビティが低いコート材で被覆
しているから、内ルツボにおいて開口部よりも底部の熱
が放出されにくい。逆に言えば、上記底部よりも開口部
の熱が放出されやすい。これにより、上記内ルツボにお
いて、底部で温度が高く、かつ、開口部で温度が低いと
いう温度勾配が常につくことになる。その結果、上記分
子線材料が例えばＡｌなどであっても、内ルツボの内面
を分子線材料が這い上がらない。したがって、結晶成長
時に分子線材料の表面が安定し、分子線材料から生じる
分子線のふらつきを抑えることができる。

【００３６】また、上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置
用ルツボをセルに装着した場合、上記分子線材料が例え
ばＡｌなどであっても、分子線材料が内ルツボの内面を
這い上がらないから、分子線材料５が内ルツボからこぼ
れず、分子線材料によってセルが破損するのを防止する
ことができる。

【００３７】また、上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置
用ルツボを例えば結晶成長室内に配置した場合、上記外
ルツボの外面はコート材で被覆されていないから、結晶
成長室がコート材不純物で汚染されるのを防ぐことがで
きる。

【００３８】また、本発明のＭＢＥ装置は、上記ＭＢＥ
装置用ルツボを備えたことを特徴としている。

【００３９】上記構成のＭＢＥ装置によれば、上記ＭＢ
Ｅ装置用ルツボはルツボ割れによるセルの破損を防げる
から、ルツボ割れに伴うメンテナンスが不要になり、例
えば半導体レーザなどの量産効果を高めることができ
る。

【００４０】上記ＭＢＥ装置用ルツボを備えているか
ら、分子線がふらつかず、結晶成長を良好に行うことが
できる。したがって、良好な素子特性を有する例えば半
導体レーザを作成できる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のＭＢＥ装置用ルツ
ボおよびそれを備えたＭＢＥ装置を図示の実施の形態に
より詳細に説明する。

【００４２】（第１実施形態）図１に、本発明の第１実
施形態のＭＢＥ装置用ルツボの模式断面図である。この
ＭＢＥ装置用ルツボは、図１に示すように分子線材料が
充填される円錐形状の内ルツボ１と、この内ルツボ１の
底部１ｃを収容する円錐形状の外ルツボ２とを備えてい
る。上記内ルツボ１は、外ルツボ２の上方に位置し、外
ルツボ２に接触していない。ここで、上記分子線材料と
は、結晶性長時に液化する金属、例えば、ＡｌやＧａや
Ｉｎなどである。

【００４３】上記構成のＭＢＥ装置用ルツボによれば、
仮に、内ルツボ１が割れてしまっても、内ルツボ１の底
部１ｃが外ルツボ２に収容されているから、内ルツボ１
から流出した分子線材料は外ルツボ２で受止められる。
したがって、上記内ルツボ１内の分子線材料が外ルツボ
２より外に流出するのを阻止できる。

【００４４】また、上記構成のＭＢＥ装置用ルツボを図
９に示す分子線セル１１１に装着して結晶成長を行った
場合、仮に、内ルツボ１が割れたしても、セル１１１の
ヒータ１１６や熱電対１１７が分子線材料で汚染されな
い。したがって、上記内ルツボ１の割れに伴うセル１１
１の破壊を防止できる。その結果、ルツボ割れに伴うセ
ル１１１のメンテナンスが不要になり、例えば半導体レ
ーザなどの量産効果を高めることができる。

【００４５】上記第１実施形態では、結晶成長時に液化
する金属である分子線材料を内ルツボ１に充填するが、
結晶成長時に液化する金属以外の分子線材料を内ルツボ
１に充填してもよいのは言うまでもない。

【００４６】また、上記第１実施形態では、内ルツボ
１,外ルツボ２の形状は円錐形状であったが、内ルツボ
１,外ルツボ２の形状は円錐形状に限定されない。

【００４７】また、上記第１実施形態では、内ルツボ１
と外ルツボ２とは接触していなかったが、図２に示すよ
うに、内ルツボ１の側部１ｂと外ルツボ２の開口部２ａ
とが熱的に接触してもよい。ここで、熱的に接触すると
は、熱伝導が十分に行われるように接触することであ
る。このように、上記内ルツボ１の側部１ｂと外ルツボ
２の開口部２ａとが熱的に接触している場合、上記外ル
ツボ２を例えばヒータで加熱すると、内ルツボ１の側部
１ｂと外ルツボ２の開口部２ａとが熱的に接触している
から、内ルツボ１と外ルツボ２との温度差が低減する。
その結果、上記内ルツボ１と外ルツボ２の熱均一性が保
たれ、内ルツボ１内の分子線材料に熱量が安定して供給
される。すなわち、上記分子線材料に均一な熱量を加え
ることができる。

【００４８】また、図３に示すように、上記内ルツボ１
の側部１ｂ全体が外ルツボ２に熱的に接触してもよい。
この場合、上記外ルツボ２を例えばヒータで加熱する
と、内ルツボ１の側部１ｂ全体が外ルツボ２に熱的に接
触しているから、内ルツボ１と外ルツボ２との温度差が
より低減する。その結果、上記内ルツボ１内の分子線材
料に安定した熱量を確実に供給できる。

【００４９】また、図３のＭＢＥ装置用ルツボでは、内
ルツボ１と外ルツボ２との接触率を高め、内ルツボ１と
外ルツボ２との温度をより均一にする観点上、内ルツボ
１の内面および外ルツボ２の外面は平坦であればあるほ
ど好ましい。

【００５０】（第２実施形態）図４は、本発明の第２実
施形態のＭＢＥ装置用ルツボの模式断面図である。この
ＭＢＥ装置用ルツボでは、図４に示すように、円錐形状
の外ルツボ２２上に円錐形状の内ルツボ２１を重ねてい
る。上記内ルツボ２１の側部２１ｂ全体が外ルツボ２２
の側部２２ｂにコート材２３を介して接触し、内ルツボ
２１の開口部２１ａも外ルツボ２２の開口部２２ａにコ
ート材２３を介して接触している。つまり、上記内ルツ
ボ２１の外面を、内ルツボ２１の材質より熱的エミッシ
ビティが低いコート材２３で被覆している。一方、上記
外ルツボ２２の外面を、外ルツボ２２の材質より熱的エ
ミッシビティが低いコート材２４で被覆している。ま
た、図示しないが、上記内ルツボ２１内には、結晶性長
時に液化する金属、例えば、ＡｌやＧａやＩｎなどであ
る分子線材料を充填する。

【００５１】上記構成のＭＢＥ装置用ルツボは、外ルツ
ボ２２上に内ルツボ２１が重ねられて、外ルツボ２２に
内ルツボ２１が収容されているから、上記第１実施形態
と同様の効果を奏する。

【００５２】また、上記内ルツボ２１,外ルツボ２２の
外面をコート材２３,２４で覆っているから、内ルツボ
２１,外ルツボ２２の熱は外部に放出されにくくなって
いる。その結果、上記内ルツボ２１に充填される分子線
材料が温まり易く、分子線材料を効率よく加熱できる。

【００５３】また、上記内ルツボ２１および外ルツボ２
２の熱的エミッシビティが低減されることから、内ルツ
ボ２１および外ルツボ２２全体の温度均一性が高くな
る。その結果、上記内ルツボ２１内の分子線材料に熱量
を安定して供給できる。すなわち、上記分子線材料に均
一な加熱を行える。

【００５４】また、図４のＭＢＥ装置用ルツボを図９の
セル１１１に装着して結晶成長を行った場合、内ルツボ
２１内の分子線材料に安定した熱量が供給されるから、
分子線１１４のふらつきが生じない。したがって、良好
な素子特性を有する例えば半導体レーザを製作できる。

【００５５】上記第２実施形態では、結晶成長時に液化
する金属である分子線材料を内ルツボ２１に充填する
が、結晶成長時に液化する金属以外の分子線材料を内ル
ツボ２１に充填してもよいのは言うまでもない。

【００５６】また、上記第２実施形態では、内ルツボ２
１,外ルツボ２２の形状は円錐形状であったが、内ルツ
ボ２１,外ルツボ２２の形状は円錐形状に限定されな
い。

【００５７】また、上記第２実施形態では、コート材２
３,２４として例えばカーボン等を用いることができ
る。

【００５８】また、上記第２実施形態では、上記内ルツ
ボ２１,外ルツボ２２の外面をコート材２３,２４とで被
覆したが、図５に示すように、内ルツボ２１の外面のみ
をコート材２３で被覆してもよい。この場合、上記内ル
ツボ２１の外面をコート材２３で覆っているから、内ル
ツボ２１の熱は外部に放出されにくく、分子線材料を効
率よく加熱できる。また、上記内ルツボ２１の熱的エミ
ッシビティが低減されることから、内ルツボ２１全体の
温度均一性が高くなる。その結果、上記内ルツボ２１内
の分子線材料に熱量が安定して供給され、分子線材料に
均一な加熱を行える。

【００５９】また、図５のＭＢＥ装置用ルツボを図９の
セル１１１に装着して結晶成長を行った場合、外ルツボ
２２の外面はコート材で覆われていないから、図４のＭ
ＢＥ装置用ルツボを使用するより、結晶成長室１００の
汚染を低減できる。また、上記内ルツボ２１内の分子線
材料に安定した熱量が供給されるから、分子線材料から
生じる分子線１１４のふらつきが抑制され、良好な素子
特性を有する例えば半導体レーザを製作できる。

【００６０】ところで、上記内ルツボ２１,外ルツボ２
２の材料がＰＢＮである場合、ＰＢＮは赤外線透過率が
高いために、材料融液部分、つまり内ルツボ２１の底部
２１ｃは均一に加熱されるが、分子線材料のない内ルツ
ボ２１の開口部２１ａはヒータからの赤外線が透過して
しまって温度が低下する。

【００６１】そこで、図６に示すように、内ルツボ２１
の外面をカーボン２５で被覆する。この場合、上記内ル
ツボ２１の外面を赤外線熱吸材であるカーボン２５で被
覆しているから、内ルツボ２１の底部２１ｃと内ルツボ
２１の開口部２１ａとが同じ温度に保たれ、分子線材料
へ熱量を安定して供給できる。なお、２６は、結晶性長
時に液化する金属、例えば、ＡｌやＧａやＩｎなどであ
る分子線材料である。

【００６２】（第３実施形態）図７に、本発明の第３実
施形態のＭＢＥ装置用ルツボの模式断面図を示してい
る。このＭＢＥ装置用ルツボは、図７に示すように、円
錐形状の外ルツボ３２上に円錐形状の内ルツボ３１を重
ねている。上記内ルツボ３１の側部３１ｂ全体が外ルツ
ボ３２の側部３２ｂに接触し、内ルツボ３１の開口部３
１ａが外ルツボ３２の開口部３２ａに接触している。ま
た、上記内ルツボ３１の底部３１ｃは、外ルツボ３２の
底部３２ｃにコート材３３を介して接触している。つま
り、上記内ルツボ３１の底部３１ｃの外面を、内ルツボ
３１の材質より熱的エミッシビティが低いコート材３３
で被覆している。一方、上記外ルツボ３２の底部３２ｃ
の外面を、外ルツボ３２の材質より熱的エミッシビティ
が低いコート材３４で被覆している。また、上記内ルツ
ボ３１内には、結晶性長時に液化する金属、例えば、Ａ
ｌやＧａやＩｎなどである分子線材料３６を充填する。
図７では、上記分子線材料３６は溶融状態である。

【００６３】上記構成のＭＢＥ装置用ルツボは、上記外
ルツボ３２上に内ルツボ３１が重ねられて、内ルツボ３
１が外ルツボ３２収容されているから、上記第１実施形
態と同様の効果を奏する。

【００６４】また、上記内ルツボ３１,外ルツボ３２の
底部３１ｃ,３２ｃの外面がコート材３３,３４で覆われ
ているから、内ルツボ３１,外ルツボ３２の底部３１ｃ,
３２ｃの熱は放出されにくく、内ルツボ３１,外ルツボ
３２の開口部３１ａ,３２ａの熱は放出されやすい。こ
れにより、上記底部３１ｃ,３２ｃの温度よりも開口部
３１ａ,３２ａの温度の方が低いという温度勾配の環境
が作られる。その結果、上記分子線材料３６は内ルツボ
３１の底部３１ｃに留まり易くなり、内ルツボ３１の内
面における分子線材料３６の這い上がりを抑制できる。

【００６５】また、図７のＭＢＥ装置用ルツボを図９の
セル１１１に装着して結晶成長を行った場合、内ルツボ
３１の内面における分子線材料３６の這い上がりが抑制
されるから、分子線１１４のふらつきが生じない。した
がって、良好な素子特性を有する例えば半導体レーザを
製作できる。

【００６６】上記第３実施形態では、結晶成長時に液化
する金属である分子線材料３６を内ルツボ３１に充填す
るが、結晶成長時に液化する金属以外の分子線材料３６
を内ルツボ３１に充填してもよいのは言うまでもない。

【００６７】また、上記第３実施形態では、内ルツボ３
１,外ルツボ３２の形状は円錐形状であったが、内ルツ
ボ３１,外ルツボ３２の形状は円錐形状に限定されな
い。

【００６８】また、上記第３実施形態では、コート材３
３,３４として例えばカーボン等を用いることができ
る。

【００６９】また、上記第３実施形態では、内ルツボ３
１,外ルツボ３２の底部３１ｃ,３２ｃの外面をコート材
３３,３４で被覆していたが、図８に示すように、内ル
ツボ３１の底部３１ｃの外面のみをコート材３３で被覆
してもよい。この場合、上記内ルツボ３１の底部３１ｃ
の外面をコート材３３で覆っているから、内ルツボ３１
において底部３１ｃの温度よりも開口部３１ａの温度の
方が低くなる。したがって、上記分子線材料３６は内ル
ツボ３１の底部３１ｃに留まり易くなり、内ルツボ３１
の内面における分子線材料３６の這い上がりを抑制でき
る。

【００７０】また、図８のＭＢＥ装置用ルツボを図９の
セル１１１に装着して結晶成長を行った場合、内ルツボ
３１の底部３１ｃの外面のみをコート材３３で被覆して
いるから、外ルツボ３２の底部３２の外面はコート材で
覆われておらず、図７のＭＢＥ装置用ルツボを使用する
より、結晶成長室１００の汚染を低減できる。また、上
記内ルツボ３１内の分子線材料３６に安定した熱量が供
給されるから、分子線材料から生じる分子線１１４のふ
らつきが抑制され、良好な素子特性を有する例えば半導
体レーザを製作できる。

【００７１】

【発明の効果】以上より明らかなように、本発明のＭＢ
Ｅ装置用ルツボは、万が一、内ルツボが割れたとして
も、内ルツボの少なくとも一部が外ルツボに収容されて
いるから、内ルツボから漏れ出た分子線材料が外ルツボ
で受止められて、分子線材料の漏出を簡単な構造で確実
に阻止できる。

【００７２】一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツボ
は、上記内ルツボと外ルツボとが熱的に接触しているか
ら、内ルツボと外ルツボとの温度差が無くなり、内ルツ
ボと外ルツボとの熱的均一性が保たれ、内ルツボの分子
線材料に熱量を安定して供給できる。

【００７３】一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツボ
は、上記内ルツボの側部全体が上記外ルツボに熱的に接
触しているから、内ルツボと外ルツボとの温度差が無く
なり、内ルツボと外ルツボとの熱的均一性が確実に保た
れ、外ルツボを介して内ルツボ内の分子線材料に熱量を
安定して供給できる。

【００７４】一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツボ
は、上記内ルツボの外面を、内ルツボの材質より熱的エ
ミッシビティが低いコート材で被覆すると共に、外ルツ
ボの外面を、外ルツボの材質のより熱的エミッシビティ
が低いコート材で被覆しているから、内ルツボおよび外
ルツボの熱は外部に放出されにくく、内ルツボ内の分子
線材料を効率よく加熱できる。

【００７５】また、上記内ルツボおよび外ルツボの熱は
外部に放出されにくいから、内ルツボおよび外ルツボの
温度が均一に保たれ、分子線材料に熱量を安定して供給
することができる。

【００７６】一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツボ
は、上記内ルツボの外面のみを、内ルツボの材質より熱
的エミッシビティが低いコート材で被覆しているから、
内ルツボの熱は外部に放出されにくく、内ルツボの分子
線材料を効率よく加熱できる。

【００７７】また、上記内ルツボの熱は外部に放出され
にくいから、内ルツボの温度が均一に保たれ、分子線材
料に熱量を安定して供給することができる。

【００７８】また、上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置
用ルツボを例えば結晶成長室内に配置した場合、上記外
ルツボの外面はコート材で被覆されていないから、結晶
成長室がコート材不純物で汚染されるのを防ぐことがで
きる。

【００７９】一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツボ
は、上記内ルツボに赤外線加熱を施した場合、内ルツボ
の外面が赤外線吸収材であるカーボンで覆われているか
ら、内ルツボが温まり易く、内ルツボを効率よく加熱す
ることができる。

【００８０】また、上記内ルツボの外面を赤外線吸収材
であるカーボンで被覆しているから、内ルツボが均一に
加熱されて、内ルツボの温度を均一に保つことができ
る。したがって、上記分子線材料に熱量を安定して供給
することができる。

【００８１】一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツボ
は、上記内ルツボの底部の外面を、内ルツボの材質より
熱的エミッシビティが低いコート材で被覆していると共
に、外ルツボの底部の外面を、外ルツボの材質より熱的
エミッシビティが低いコート材で覆われているから、内
ルツボおよび外ルツにおいて、底部で温度が高く、か
つ、開口部で温度が低いという温度勾配が常について、
分子線材料が例えばＡｌなどであっても、内ルツボの内
面を分子線材料が這い上がらない。したがって、結晶成
長時に分子線材料の表面が安定し、分子線材料から生じ
る分子線のふらつきを防止できる。

【００８２】また、上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置
用ルツボをセルに装着した場合、上記分子線材料が例え
ばＡｌなどであっても、分子線材料が内ルツボの内面を
這い上がらないから、分子線材料５が内ルツボからこぼ
れず、分子線材料によってセルが破損するのを阻止でき
る。

【００８３】一実施形態の発明のＭＢＥ装置用ルツボ
は、上記内ルツボの底部の外面のみを、内ルツボの材質
より熱的エミッシビティが低いコート材で被覆している
から、内ルツボにおいて、底部で温度が高く、かつ、開
口部で温度が低いという温度勾配が常について、分子線
材料が例えばＡｌなどであっても、内ルツボの内面を分
子線材料が這い上がらない。したがって、結晶成長時に
分子線材料の表面が安定し、分子線材料から生じる分子
線のふらつきを阻止できる。

【００８４】また、上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置
用ルツボをセルに装着した場合、上記分子線材料が例え
ばＡｌなどであっても、分子線材料が内ルツボの内面を
這い上がらないから、分子線材料５が内ルツボからこぼ
れず、分子線材料によってセルが破損するのを防止でき
る。

【００８５】また、上記一実施形態の発明のＭＢＥ装置
用ルツボを例えば結晶成長室内に配置した場合、上記外
ルツボの外面はコート材で被覆されていないから、結晶
成長室がコート材不純物で汚染されるのを防ぐことがで
きる。

【００８６】本発明のＭＢＥ装置は、上記ＭＢＥ装置用
ルツボを備えているから、分子線材料から生じる分子線
がふらつかず、結晶成長を良好に行うことができ、良好
な素子特性を有する例えば半導体レーザの素子を作成で
きる。

【００８７】また、上記ＭＢＥ装置用ルツボはルツボ割
れによるセルの破損を防げるから、ルツボ割れに伴うメ
ンテナンスが不要になり、例えば半導体レーザなどの量
産効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施形態のＭＢＥ装置用
ルツボの模式断面図である。

【図２】図２は上記第１実施形態のＭＢＥ装置用ルツ
ボの変形例の模式断面図である。

【図３】図３は上記第１実施形態のＭＢＥ装置用ルツ
ボの他の変形例の模式断面図である。

【図４】図４は本発明の第２実施形態のＭＢＥ装置用
ルツボの模式断面図である。

【図５】図５は上記第２実施形態のＭＢＥ装置用ルツ
ボの変形例の模式断面図である。

【図６】図６は上記第２実施形態のＭＢＥ装置用ルツ
ボの他の変形例の模式断面図である。

【図７】図７は本発明の第３実施形態のＭＢＥ装置用
ルツボの変形例の模式断面図である。

【図８】図８は上記第３実施形態のＭＢＥ装置用ルツ
ボの変形例の模式断面図である。

【図９】図９はＭＢＥ装置の模式断面図である。。

【図１０】図１０は上記ＭＢＥ装置のセルの模式断面
図である。

【図１１】図１１（ａ）は上記セルに装着する従来の
ＭＢＥ装置用ルツボの斜視図であり、図１１（ｂ）は上
記従来のＭＢＥ装置用ルツボの断面図である。

【図１２】図１２（ａ）は分子線材料を充填した直後
の上記従来のＭＢＥ装置用ルツボの断面図であり、図１
２（ｂ）は結晶成長時上記従来のＭＢＥ装置用ルツボの
断面図である。

【図１３】図１３は上記従来のＭＢＥ装置用ルツボに
働く引っ張り・圧縮応力を説明するための図である。

【図１４】図１４は上記従来のＭＢＥ装置用ルツボの
割れに伴う材料こぼれを説明するための図である。

【図１５】図１５は上記従来のＭＢＥ装置用ルツボの
材料這い上がりを説明するための図である。

【符号の説明】

１,２１,３１内ルツボ２,２２,３２外ルツボ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分子線材料が充填される内ルツボと、こ
の内ルツボの少なくとも一部を収容する外ルツボとを備
えたことを特徴とする分子線エピタキシ装置用ルツボ。
【請求項２】請求項１に記載の分子線エピタキシ装置
用ルツボにおいて、上記内ルツボが上記外ルツボに熱的に接触していること
を特徴とする分子線エピタキシ装置用ルツボ。
【請求項３】請求項２に記載の分子線エピタキシ装置
用ルツボにおいて、上記内ルツボの側部全体が上記外ルツボに熱的に接触し
ていることを特徴とする分子線エピタキシ装置用ルツ
ボ。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
分子線エピタキシ装置用ルツボにおいて、上記内ルツボの外面は、上記内ルツボの材質より熱的エ
ミッシビティが低いコート材で覆われていると共に、上
記外ルツボの外面は、上記外ルツボの材質のより熱的エ
ミッシビティが低いコート材で覆われていることを特徴
とする分子線エピタキシ装置用ルツボ。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
分子線エピタキシ装置用ルツボにおいて、上記内ルツボの外面のみが、上記内ルツボの材質より熱
的エミッシビティが低いコート材で覆われていることを
特徴とする分子線エピタキシ装置用ルツボ。
【請求項６】請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
分子線エピタキシ装置用ルツボにおいて、上記内ルツボの外面がカーボンで覆われていることを特
徴とする分子線エピタキシ装置用ルツボ。
【請求項７】請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
分子線エピタキシ装置用ルツボにおいて、上記内ルツボの底部の外面は、上記内ルツボの材質より
熱的エミッシビティが低いコート材で覆われていると共
に、上記外ルツボの底部の外面は、上記外ルツボの材質
より熱的エミッシビティが低いコート材で覆われている
ことを特徴とする分子線エピタキシ装置用ルツボ。
【請求項８】請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
分子線エピタキシ装置用ルツボにおいて、上記内ルツボの底部の外面のみが、上記内ルツボの材質
より熱的エミッシビティが低いコート材で覆われている
ことを特徴とする分子線エピタキシ装置用ルツボ。
【請求項９】請求項１乃至８に記載の分子線エピタキ
シ装置用ルツボを備えたことを特徴とする分子線エピタ
キシ装置。