JP2006351564A - 急速変調成長分子線エピタキシー装置とその運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 InNは有害物質を含まず太陽電池、高速素子、センサ材料など将来に希望が持てる材料である。しかし良い結晶成長方法がなくよい試料ができないので物性の研究も進んでいない。分子線エピタキシャル成長法は唯一可能性ある方法であるが窒素抜けのため良質の結晶を成長させることができない。
【解決手段】 分子線エピタキシー装置のマニピュレータの基板加熱を抵抗加熱ではなく赤外光・石英ロッドを用いた光加熱機構とする。石英ロッドによって外部の赤外線ランプで発生した赤外光を成長室の内部へ導き基板を裏面から加熱する。基板と基板ホルダ−との熱容量は小さく赤外線ランプの出力パワーは迅速に変化させることができる。20℃/秒〜100℃/秒程度の基板温度変化を与え、低温(500℃〜600℃)と高温(800℃〜900℃)の間で基板温度を5秒〜20秒といった短時間で変化させる。
【選択図】 図3
Description
2抵抗加熱マニピュレータ
3分子線セル
4ラジカルセル
5基板
6シャッター
7シャッター
8ポート
9基板ホルダ−
12光加熱マニピュレータ
13光加熱分子線セル
19通し穴
20フランジ
21反射板
22チャッキング
23支持筒
24歯車
25小歯車
26回転軸
27回転導入機
28熱電対
29熱電対フィードスルー
30石英ロッド
31ランプ室底板
32赤外線ランプ
33回転楕円体ミラー
34ランプ室
35冷媒
36ポート
37Oリング
38カラー
39抑え板
40フランジ
42接続部
43ガス導入パイプ
44ガス導入パイプ
45放電室
46RFコイル
47ラジカル出口
48マスフローコントローラ
49ガスボンベ
50フランジ
52通し穴
53石英ロッド
54るつぼ
55側面反射板
56底面反射板
57熱電対
58リード
59熱電対フィードスルー
60ベース板
62シャッター
63シャッター軸
64回転導入機
65ポート
66Oリング
67カラー
68抑え板
70赤外線ランプ機構
72ランプ室蓋
73ランプ室
74冷媒
75赤外線ランプ
76回転楕円体ミラー
77石英ロッド下端
Claims (4)
- 成長室の内部に設けられ基板を下向きに把持する基板ホルダ−と、基板ホルダ−を回転しながら保持する機構と、基板ホルダ−の上方を囲むように設けられ輻射熱を基板の方へ反射する反射板と、チャンバの外に設けられ赤外光を発生する赤外線ランプと、成長室の内外に連続するよう設けられ赤外線ランプが発生した赤外光をチャンバの内部にある基板ホルダ−の背面に導く石英ロッドと、赤外線ランプから発生した赤外光を反射して石英ロッドへ集光するミラーと、ミラーを冷却する冷却機構を含み抵抗加熱ヒータを持たないマニピュレータと、固体材料を分子線にする分子線セルと、ガス材料をラジカルにするラジカルセルを含むことを特徴とする急速変調成長分子線エピタキシー装置。
- 固体材料を分子線にする一つあるいは複数の分子線セルが、抵抗加熱ヒータを持たずるつぼとるつぼを囲む反射板を含み外部に設けた赤外線ランプの光をミラーで集光し成長室の内外に伸びる石英ロッドによってるつぼまで伝搬させるつぼと固体材料を赤外光によって加熱するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の急速変調成長分子線エピタキシー装置。
- マニピュレータで保持した基板温度の最高昇温速度が10℃/秒〜100℃/秒、最高降温速度が10℃/秒〜100℃/秒であることを特徴とする請求項1に記載の急速変調成長分子線エピタキシー装置。
- 成長室の内部に設けられ基板を下向きに把持する基板ホルダ−と、基板ホルダ−を回転しながら保持する機構と、基板ホルダ−の上方を囲むように設けられ輻射熱を基板の方へ反射する反射板と、チャンバの外に設けられ赤外光を発生する赤外線ランプと、成長室の内外に連続するよう設けられ赤外線ランプが発生した赤外光をチャンバの内部にある基板ホルダ−の背面に導く石英ロッドと、赤外線ランプから発生した赤外光を反射して石英ロッドへ集光するミラーと、ミラーを冷却する冷却機構を含み抵抗加熱ヒータを持たないマニピュレータと、抵抗加熱ヒータを持たずるつぼとるつぼを囲む反射板を含み外部に設けた赤外線ランプの光をミラーで集光し成長室の内外に伸びる石英ロッドによってるつぼまで伝搬させるつぼと固体材料を赤外光によって加熱し固体材料を分子線にする分子線セルと、ガス材料をラジカルにするラジカルセルを含み、マニピュレータの赤外線ランプ出力を増強して基板温度を低温Tlから高温Thへ急速に増加させそれに同期して固体材料の分子線セルの赤外線ランプ出力を上げて分子線発生量を増加させ、ガス材料のラジカルセルの出力を増加してガス材料分子線発生量を増加させ、高温で薄膜成長させ、マニピュレータの赤外ランプ出力を減少させて基板温度をThからTlに下げそれに同期して固体材料の分子線セルの赤外線ランプ出力を下げて分子線発生量を減少させ、ガス材料のラジカルセルの出力を減少させガス材料分子線発生量を減少させるようにし、基板温度変化と分子線発生量の変化を同期させてガス材料の解離を防ぎながら薄膜を基板の上に成長させることを特徴とする急速変調成長分子線エピタキシー装置の運転方法。
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