JP2005263512A

JP2005263512A - Ｉｉｉ族窒化物の結晶成長装置

Info

Publication number: JP2005263512A
Application number: JP2004074213A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Shoji; 浩義庄子; Shoji Sarayama; 正二皿山; Hirokazu Iwata; 浩和岩田; Hisanori Yamane; 久典山根
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】アルカリ金属蒸気もしくは窒素に曝される部分が、アルカリ金属蒸気もしくは窒化によって変質してしまうという事態が生じるのを有効に防止することの可能なIII族窒化物の結晶成長装置を提供する。
【解決手段】反応容器１内に設けられた融液保持容器２内に、アルカリ金属とIII族金属との混合融液３が収容されており、混合融液３をヒーター５によって加熱して、混合融液３中でIII族金属と窒素を反応させてIII族窒化物結晶を成長させるIII族窒化物の結晶成長装置であって、窒素ガスに曝される部分が耐窒化性を有する物質または窒化物で形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、III族窒化物の結晶成長装置に関する。

従来、例えば特許文献１に示されているように、アルカリ金属を含む融液中でIII族金属と窒素を反応させてIII族窒化物結晶を成長させるIII族窒化物の結晶成長装置が知られている。
特開平２００３−２９２４００号公報

しかしながら、従来の結晶成長装置では、アルカリ金属蒸気もしくは窒素に曝される部分が、アルカリ金属蒸気もしくは窒化によって変質してしまうという問題があった。

本発明は、アルカリ金属蒸気もしくは窒素に曝される部分が、アルカリ金属蒸気もしくは窒化によって変質してしまうという事態が生じるのを有効に防止することの可能なIII族窒化物の結晶成長装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、反応容器内に設けられた融液保持容器内に、アルカリ金属とIII族金属との混合融液が収容されており、混合融液をヒーターによって加熱して、混合融液中でIII族金属と窒素を反応させてIII族窒化物結晶を成長させるIII族窒化物の結晶成長装置であって、窒素ガスに曝される部分が耐窒化性を有する物質または窒化物で形成されていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、反応容器内に設けられた融液保持容器内に、アルカリ金属とIII族金属との混合融液が収容されており、混合融液をヒーターによって加熱して、混合融液中でIII族金属と窒素を反応させてIII族窒化物結晶を成長させるIII族窒化物の結晶成長装置であって、アルカリ金属蒸気もしくは窒素ガスに曝される部分が耐アルカリ金属性及び耐窒化性を有する物質で形成されていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長装置において、反応容器の内面は、Ｎｉで形成されていることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のIII族窒化物の結晶成長装置において、ヒーターは、材質がパーマロイであることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、窒素に曝される部分を耐窒化性の高い物質または窒化物で形成しているので、窒化による変質がなく、長寿命な装置を実現できる。

また、請求項２記載の発明によれば、アルカリ金属蒸気もしくは窒素に曝される部分を耐アルカリ性及び耐窒化性の高い物質で形成しているので、アルカリ金属蒸気もしくは窒化による変質がなく、長寿命な装置を実現できる。

また、請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長装置において、反応容器の内面は、Ｎｉで形成されているので（アルカリ金属蒸気もしくは窒素に曝される部分を耐アルカリ性もしくは耐窒化性の高いＮｉで形成しているので）、アルカリ金属蒸気もしくは窒化による変質がなく、長寿命な装置を実現できる。

また、請求項４記載の発明によれば、ヒーターは、材質がパーマロイであるので、ヒーターの長寿命化を図ることが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

（第１の形態）
本発明の第１の形態は、反応容器内に設けられた融液保持容器内に、アルカリ金属とIII族金属との混合融液が収容されており、混合融液をヒーターによって加熱して、混合融液中でIII族金属と窒素を反応させてIII族窒化物結晶を成長させるIII族窒化物の結晶成長装置であって、窒素ガスに曝される部分が耐窒化性を有する物質または窒化物で形成されていることを特徴としている。

この第１の形態では、窒素に曝される部分を耐窒化性の高い物質または窒化物で形成しているので、窒化による変質がなく、長寿命な装置を実現できる。

（第２の形態）
本発明の第２の形態は、反応容器内に設けられた融液保持容器内に、アルカリ金属とIII族金属との混合融液が収容されており、混合融液をヒーターによって加熱して、混合融液中でIII族金属と窒素を反応させてIII族窒化物結晶を成長させるIII族窒化物の結晶成長装置であって、アルカリ金属蒸気もしくは窒素ガスに曝される部分が耐アルカリ金属性及び耐窒化性を有する物質で形成されていることを特徴としている。

この第２の形態では、アルカリ金属蒸気もしくは窒素に曝される部分を耐アルカリ性及び耐窒化性の高い物質で形成しているので、アルカリ金属蒸気もしくは窒化による変質がなく、長寿命な装置を実現できる。

（第３の形態）
本発明の第３の形態は、第１または第２の形態のIII族窒化物の結晶成長装置において、反応容器の内面は、Ｎｉで形成されていることを特徴としている。

この第３の形態では、反応容器の内面は、Ｎｉで形成されており、アルカリ金属蒸気もしくは窒素に曝される部分を耐アルカリ性もしくは耐窒化性の高い物質で形成しているので、アルカリ金属蒸気もしくは窒化による変質がなく、長寿命な装置を実現できる。

（第４の形態）
本発明の第４の形態は、第１乃至第３のいずれかの形態のIII族窒化物の結晶成長装置において、ヒーターは、材質がパーマロイであることを特徴としている。

この第４の形態では、ヒーターの材質をパーマロイとすることで、ヒーターの長寿命化を図ることが可能となる。

図１は実施例１に用いられる結晶成長装置を示す図である。図１を参照すると、反応容器１内には融液保持容器２が収容され、融液保持容器２内にはアルカリ金属とIII族金属との混合融液３が収容されており、反応容器１内には導入管６から窒素ガスが充填されるようになっている。そして、ヒーター５により融液保持容器２内の混合融液３を加熱することで、III族金属と窒素ガスの反応によりIII族窒化物を結晶成長させることができる。

ところで、反応容器１内には、８ＭＰａと高い圧力で窒素ガスが充填されており、結晶成長温度８００度の高温となると、ＳＵＳ（ステンレス）製の反応容器１や融液保持容器２などが窒素と反応して劣化してしまう。

この問題を回避するため、実施例１では、窒素に曝される部分を耐窒化性の高い物質または窒化物で形成している。

より具体的に、実施例１では、ＳＵＳ製の反応容器１の内側に耐窒化性の高いＮｉをメッキ法により１０μｍの厚さでコーティングし、融液保持容器２はＢＮ（窒化ボロン）で形成している。

実施例１の結晶成長は、融液保持容器２内にアルカリ金属とIII族金属との混合融液３を収容し、反応容器１内に窒素ガスを８ＭＰａ充填し、温度を８００℃、結晶成長時間を１５０時間としている。ここで、アルカリ金属としてＮａを２ｇ、III族金属としてＧａを２ｇ収容している。

上記の実験終了後に反応容器１と融液保持容器２を観察した結果、窒素との反応による劣化は起きていなかった。

このように、実施例１では、窒素に曝される部分を耐窒化性の高い物質または窒化物で形成しているので、窒化による変質がなく、長寿命な装置を実現できる。

実施例２に用いられる結晶成長装置も、基本的には図１の構成のものとなっている。

実施例１で述べたと同様に反応容器１内には８ＭＰａと高い圧力で窒素ガスが充填されており、結晶成長温度８００度の高温となると、融液保持容器２からアルカリ金属蒸気が蒸発し、ＳＵＳ製の反応容器１や融液保持容器２などがアルカリ金属蒸気もしくは窒素と反応し劣化してしまう。

この問題を回避するため、実施例２では、アルカリ金属蒸気もしくは窒素に曝される部分を耐アルカリ性及び耐窒化性の高い物質で形成している。

より具体的に、実施例２では、ＳＵＳ製の反応容器１の内側にＮｉをメッキ法により１０μｍの厚さでコーティングし、融液保持容器２はＮｉで形成している。

実施例２の結晶成長は、融液保持容器２内にアルカリ金属とIII族金属との混合融液３を収容し、反応容器１内に窒素ガスを８ＭＰａ充填し、温度を８００℃、結晶成長時間を１５０時間としている。ここで、アルカリ金属としてＮａを２ｇ、III族金属としてＧａを２ｇ収容している。

上記の実験終了後に反応容器１と融液保持容器２を観察した結果、アルカリ金属蒸気もしくは窒素との反応による劣化は起きていなかった。

このように実施例２では、アルカリ金属蒸気もしくは窒素に曝される部分を耐アルカリ性及び耐窒化性の高い物質で形成しているので、アルカリ金属蒸気もしくは窒化による変質がなく、長寿命な装置を実現できる。

図２は実施例３に用いられる結晶成長装置を示す図である。図２を参照すると、反応容器１内には、ヒーター５と、インナーチャンバー７とが設けられ、インナーチャンバー７内には融液保持容器２が設けられ、融液保持容器内２にアルカリ金属とIII族金属との混合融液３が収容されている。

ここで、反応容器１とインナーチャンバー７には導入管６より窒素ガスが充填され、反応容器１とインナーチャンバー７とは同圧になっている。

図２のような構造の結晶成長装置は、熱効率に優れると共に、インナーチャンバー７を取外すことができるため、インナーチャンバー７だけをグローブボックス内に導入できるという特徴を持つ。

原料の仕込においては従来のように反応容器１をグローブボックスに入れる必要がなくなるため、より大きな融液保持容器２を用いることが可能となり、大きなIII族窒化物結晶を得ることができる。

ここで、装置の構造上、ヒーター５自体も窒素及びアルカリ蒸気に曝されることとなり、ヒーター５の窒化などによる劣化が発生する。

この問題を回避するため、実施例３では、ヒーター５を耐窒化性及び耐アルカリ性の高いパーマロイで形成している。

このように、実施例３では、ヒーターの材質をパーマロイとすることで、ヒーターの長寿命化を図ることが可能となる。

本発明は、光ディスク用青紫色光源、紫外光源（ＬＤ、ＬＥＤ）、電子写真用青紫色光源、III族窒化物電子デバイスなどに利用可能である。

実施例１，実施例２に用いられる結晶成長装置を示す図である。実施例３に用いられる結晶成長装置を示す図である。

符号の説明

１反応容器
２融液保持容器
３混合融液
５ヒーター
６導入管
７インナーチャンバー

Claims

反応容器内に設けられた融液保持容器内に、アルカリ金属とIII族金属との混合融液が収容されており、混合融液をヒーターによって加熱して、混合融液中でIII族金属と窒素を反応させてIII族窒化物結晶を成長させるIII族窒化物の結晶成長装置であって、窒素ガスに曝される部分が耐窒化性を有する物質または窒化物で形成されていることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長装置。
反応容器内に設けられた融液保持容器内に、アルカリ金属とIII族金属との混合融液が収容されており、混合融液をヒーターによって加熱して、混合融液中でIII族金属と窒素を反応させてIII族窒化物結晶を成長させるIII族窒化物の結晶成長装置であって、アルカリ金属蒸気もしくは窒素ガスに曝される部分が耐アルカリ金属性及び耐窒化性を有する物質で形成されていることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長装置。
請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長装置において、反応容器の内面は、Ｎｉで形成されていることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のIII族窒化物の結晶成長装置において、ヒーターは、材質がパーマロイであることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長装置。