JP2007254206A - Method for growing nitride single crystal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ナトリウムなどをフラックスとして用いて窒化物単結晶を製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a nitride single crystal using sodium or the like as a flux.
窒化ガリウム系III-V窒化物は、優れた青色発光素子として注目を集めており、発光ダイオードや半導体レーザーダイオード用材料として実用化されている。また、窒化ガリウム系III-V窒化物は、ワイドバンドギャップに起因する、高耐圧等の特性のため、次世代型電子デバイス用材料としても期待されている。Naフラックス法によって窒化ガリウム単結晶を育成する方法としては、特許文献1、2、3記載のものがある。
一方、本出願人は、特許文献4において、熱間等方圧プレス(HIP)装置を用いて特定条件下で効率的に窒化ガリウム単結晶を育成する方法を開示した。
なお、非特許文献1には、Naフラックス法によってGaN単結晶を育成するのに際して、窒素欠陥の存在によってGaN単結晶が黒色に着色しやすいことが記載されている。
更に、特許文献5では、まずGa、Na等の原料およびフラックスを溶融させて溶液(融液)を生成させたあと、いったん水素を炉内に流し、次いで水素を停止し、溶液を所定の温度および窒素圧力へと加熱および加圧して窒化物単結晶を育成している。
特許文献5記載の方法では、単結晶育成前に水素をフローさせる事により、反応容器、ヒーター及び断熱材の表面を還元し、溶液への酸素の溶解を抑制し、III族窒化物結晶の成長が促進されると主張している。しかし、単結晶育成前の段階で炉内に水素を流しても、意外なことに、窒化物単結晶中には不純物や転位、または格子欠陥、着色が生ずることが判明してきた。これらの結晶性の不完全さは、巨視的には光学的な透明性の低下、X線回折ピークの半値幅の増加として表れてくる。 In the method described in Patent Document 5, hydrogen is allowed to flow before growing a single crystal, thereby reducing the surfaces of the reaction vessel, the heater, and the heat insulating material, suppressing the dissolution of oxygen in the solution, and growing the group III nitride crystal. Claims to be promoted. However, it has been surprisingly found that impurities, dislocations, lattice defects, and coloring occur in the nitride single crystal even when hydrogen is allowed to flow through the furnace before the single crystal is grown. These crystallinity imperfections appear macroscopically as a decrease in optical transparency and an increase in the half-value width of the X-ray diffraction peak.
本発明の課題は、フラックス法による窒化物単結晶育成時において、溶液の酸化による窒化物単結晶の劣化を防止することである。 An object of the present invention is to prevent deterioration of a nitride single crystal due to oxidation of a solution during the growth of the nitride single crystal by a flux method.
本発明は、易酸化性物質を含む溶液から窒化物単結晶を育成する方法であって、窒化物単結晶を育成するときの雰囲気が窒素および還元性気体を含むことを特徴とする。 The present invention is a method for growing a nitride single crystal from a solution containing an easily oxidizable substance, wherein the atmosphere when growing the nitride single crystal includes nitrogen and a reducing gas.
上記の結晶欠陥の原因は、溶液中へ酸素が溶融する原因として、原料、フラックスおよびドーパントそのものに含まれる不純物酸素、秤量時に原料、フラックスおよびドーパント表面にできた酸化物、坩堝、ヒーター、断熱材等の表面に吸着された酸素および水分、育成中に坩堝、ヒーター、断熱材、種結晶等の内部から拡散してでてくる酸素および水分等、様々な要因が考えられる。これらの内、坩堝、ヒーター、断熱材、種結晶等の内部の酸素および水分の拡散速度は非常に遅い為、育成前に水素を十分に流したとしても、完全に除去する事はできず、育成中に徐々に溶液中に溶け込んでくることがわかった。 The cause of the above crystal defects is that oxygen is melted into the solution, impurity oxygen contained in the raw material, flux and dopant itself, oxides, crucibles, heaters, and heat insulating materials formed on the raw material, flux and dopant surface at the time of weighing Various factors such as oxygen and moisture adsorbed on the surface of oxygen and the like, oxygen and moisture diffused from the inside of the crucible, heater, heat insulating material, seed crystal, etc. during the growth can be considered. Among these, the diffusion rate of oxygen and moisture inside crucibles, heaters, heat insulating materials, seed crystals, etc. is very slow, so even if hydrogen is allowed to flow sufficiently before growth, it cannot be completely removed, It was found that it gradually dissolved in the solution during the growth.
そこで、窒化物単結晶の育成中であっても、溶液中に溶け込んだ酸素を除去できないかと考え、育成雰囲気に水素等の還元性気体を混合して単結晶育成を行ったところ、特に還元性雰囲気による悪影響もなく、品質のよいIII族窒化物単結晶の育成に成功した。 Therefore, even if the nitride single crystal was being grown, it was thought that oxygen dissolved in the solution could be removed, and when a single crystal was grown by mixing a reducing gas such as hydrogen in the growth atmosphere, We succeeded in growing a high-quality group III nitride single crystal without adverse effects due to the atmosphere.
したがって、本発明を用いて作成されるIII族窒化物単結晶がもつ欠陥密度は小さい。したがって、発光ダイオードおよび半導体レーザーダイオードでは寿命及び発光効率の向上につながり、電子デバイスでは耐電圧、電流密度、周波数特性の向上につながる。 Therefore, the group III nitride single crystal produced using the present invention has a low defect density. Therefore, the light emitting diode and the semiconductor laser diode lead to an improvement in lifetime and light emission efficiency, and the electronic device leads to an improvement in withstand voltage, current density and frequency characteristics.
特許文献5では、窒化物単結晶の育成前に、原料等を溶融させて溶液とした段階で水素を炉内に流しているが、単結晶育成段階に入る前に水素を停止している。これは、単結晶育成前に炉内を還元するだけで十分という認識があったことを示しており、また育成時の窒素雰囲気中に水素を混合することが普通考えられないことを示している。 In Patent Document 5, hydrogen is allowed to flow into the furnace at a stage where a raw material or the like is melted to form a solution before growing the nitride single crystal, but hydrogen is stopped before entering the single crystal growing stage. This shows that it was recognized that it was sufficient to reduce the inside of the furnace before single crystal growth, and that it was not usually possible to mix hydrogen in the nitrogen atmosphere during growth. .
本発明において、還元性気体は限定されず、水素、一酸化炭素を例示できる。少なくとも水素を含むことが特に好ましい。 In the present invention, the reducing gas is not limited, and examples thereof include hydrogen and carbon monoxide. It is particularly preferred that it contains at least hydrogen.
また、単結晶育成時の雰囲気には、アルゴン、ネオン、ヘリウム等の不活性ガスを含有させることができ、これによって溶液を構成する物質、例えばナトリウムの蒸発を抑制する効果がある。この場合、不活性ガスの分圧の上限は特にないが、例えば 200MPa以下とできる。 In addition, an inert gas such as argon, neon, or helium can be contained in the atmosphere during single crystal growth, and this has the effect of suppressing evaporation of substances constituting the solution, such as sodium. In this case, the upper limit of the partial pressure of the inert gas is not particularly limited, but can be, for example, 200 MPa or less.
単結晶育成時において、温度および各気体の圧力条件は特に限定されない。例えば、窒素分圧は、1MPa以上、200MPa以下とすることが好ましく、10MPa以上、100MPa以下とすることが更に好ましい。 At the time of single crystal growth, the temperature and pressure conditions of each gas are not particularly limited. For example, the nitrogen partial pressure is preferably 1 MPa or more and 200 MPa or less, more preferably 10 MPa or more and 100 MPa or less.
また、単結晶育成時において、還元性雰囲気の分圧は、育成溶液および結晶の酸化防止という観点からは、0.05MPa以上とすることが好ましく、0.1MPa以上とすることが更に好ましい。また、還元性雰囲気の分圧が高くなると、育成装置の構造が複雑なものとなるため、実用的という観点からは、10MPa以下とすることが好ましく、5MPa以下とすることが更に好ましい。 Further, during the growth of the single crystal, the partial pressure of the reducing atmosphere is preferably 0.05 MPa or more, and more preferably 0.1 MPa or more, from the viewpoint of preventing oxidation of the growth solution and the crystal. Further, when the partial pressure of the reducing atmosphere is increased, the structure of the growing apparatus becomes complicated. Therefore, from the viewpoint of practical use, it is preferably 10 MPa or less, and more preferably 5 MPa or less.
単結晶の育成温度は、単結晶の種類によって変動するので特に限定されない。一般的には、単結晶の育成温度は、800℃以上、1200℃以下とすることが好ましく、900℃以上、1100℃以下とすることが更に好ましい。 The growth temperature of the single crystal is not particularly limited because it varies depending on the type of single crystal. In general, the growth temperature of the single crystal is preferably 800 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower, and more preferably 900 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.
好適な実施形態においては、溶液を収容した坩堝を圧力容器内に収容し、熱間等方圧プレス装置を用いて高圧下で加熱する。この際には、窒素および還元性気体を含む雰囲気ガスを所定圧力に圧縮し、圧力容器内に供給し、窒素分圧、および還元性気体の分圧を制御する。 In a preferred embodiment, the crucible containing the solution is housed in a pressure vessel and heated under high pressure using a hot isostatic press. At this time, the atmospheric gas containing nitrogen and reducing gas is compressed to a predetermined pressure and supplied into the pressure vessel to control the nitrogen partial pressure and the reducing gas partial pressure.
図1は、本発明を実施するための装置全体の構成を示す模式図である。また、図2は、本発明を実施するための装置の育成部を模式的に示す図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the entire apparatus for carrying out the present invention. Moreover, FIG. 2 is a figure which shows typically the growing part of the apparatus for implementing this invention.
圧力容器12内に炉材11が設けられており、炉材11内に所定のヒーター13が設けられている。炉材11の内側に雰囲気制御用の容器5が設置されており、容器5の内側に外側容器4が設置されている。5aはふたである。外側容器4の内側に更に坩堝1が設置されている。坩堝1内にはふた1bが設けられており、坩堝1内に溶液7が生成され、その中に種結晶6が浸漬されている。外側容器4のふた4aは、育成開始前の加熱時に溶融して消滅し、ふた4aの部分は開口になる。
A furnace material 11 is provided in the
圧力容器12の外部には、図1に示すように、供給管20、ジョイント16、圧力制御装置18を介して、窒素ボンベ19、還元性気体のボンベ21が接続されている。各気体の流量は弁および圧力制御装置18によって制御される。17は排出弁である。
As shown in FIG. 1, a
ガスボンベ19、21内には、窒素、還元性気体が充填されており、これらのガスを圧力制御装置18で混合および圧縮して所定圧力とし、供給管20を通して矢印Aのように圧力容器12内に供給する。この雰囲気中の窒素は窒素源となり、還元性気体は前述の作用を奏する。なお、アルゴンガス等の不活性ガスを混合することによって、ナトリウム等の溶液を構成する物質の蒸発を抑制できる。
The
圧力容器12内で坩堝1を加熱および加圧すると、図3に示すように、坩堝1内で原料、フラックス、ドーパントがすべて溶解し、溶液7を生成する。ここで、所定の単結晶育成条件を保持すれば、内側空間1aから窒素が溶液7中に安定して供給され、種結晶6上に単結晶膜8が成長する。
When the crucible 1 is heated and pressurized in the
これに対して、易酸化性物質、例えばナトリウム金属が酸化した場合には、例えば図4に示すように、加熱処理時に、酸化した成分が溶液10の液面近傍に集まり、窒素が育成溶液中に矢印Bのように溶け込むのを妨害する。このため窒素は矢印Cのように溶液10の液面上を流れ、溶液中に良好に供給されない。この結果、種結晶6上に良質な単結晶膜が生産性よく形成されないし、また得られた単結晶に着色などの問題が生ずることがある。
On the other hand, when an easily oxidizable substance such as sodium metal is oxidized, as shown in FIG. 4, for example, during the heat treatment, the oxidized components gather near the liquid surface of the
本発明において、原料、フラックス、ドーパントを秤量する際には例えばグローブボックスを用いることができる。 In the present invention, for example, a glove box can be used when weighing the raw material, flux, and dopant.
本発明において、単結晶育成装置において、原料、フラックス、ドーパントを加熱して溶液を生成させるための装置は特に限定されない。この装置は熱間等方圧プレス装置が好ましいが、それ以外の雰囲気加圧型加熱炉であってもよい。 In the present invention, in the single crystal growth apparatus, an apparatus for heating the raw material, flux, and dopant to generate a solution is not particularly limited. This apparatus is preferably a hot isostatic pressing apparatus, but other atmospheric pressure heating furnaces may be used.
本発明を適用可能な易酸化性物質は特に限定されない。易酸化性物質は、常温下で大気に接触したときに容易に酸化が観測される物質を意味しており、例えば1分以内で酸化が観測されるような物質を意味する。易酸化性物質は、粉末(あるいは粉末混合物)であってよく、また成形体であってよい。 The easily oxidizable substance to which the present invention is applicable is not particularly limited. An easily oxidizable substance means a substance that is easily oxidized when it comes into contact with the atmosphere at room temperature. For example, it means a substance that can be oxidized within one minute. The easily oxidizable substance may be a powder (or a powder mixture) or a molded body.
好適な実施形態においては、易酸化性物質は、例えばアルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群より選ばれた一種以上の金属またはその合金である。この金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムが例示でき、リチウム、ナトリウム、カルシウムが特に好ましく、ナトリウムが最も好ましい。 In a preferred embodiment, the oxidizable substance is one or more metals selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals, or alloys thereof. Examples of the metal include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, and barium. Lithium, sodium, and calcium are particularly preferable, and sodium is most preferable.
また、上記易酸化性物質と合金を形成する物質としては、以下の金属を例示できる。
ガリウム、アルミニウム、インジウム、ホウ素、亜鉛、ケイ素、錫、アンチモン、ビスマス。
Moreover, the following metals can be illustrated as a substance which forms an alloy with the said easily oxidizable substance.
Gallium, aluminum, indium, boron, zinc, silicon, tin, antimony, bismuth.
本発明の育成方法によって、例えば以下のIII族金属窒化物の単結晶を好適に育成できる。
GaN、AlN、InN、これらの混晶(AlGaInN)、BN
By the growth method of the present invention, for example, the following group III metal nitride single crystals can be preferably grown.
GaN, AlN, InN, mixed crystals of these (AlGaInN), BN
また、易酸化性物質は、所定の反応において、反応体として挙動してよく、あるいは溶液中の反応しない1成分として存在していてよい。 Further, the easily oxidizable substance may behave as a reactant in a predetermined reaction, or may be present as a non-reacting component in a solution.
反応を行うための坩堝の材質は特に限定されず、目的とする加熱および加圧条件において耐久性のある材料であればよい。こうした材料としては、タンタル、タングステン、モリブデンなどの高融点金属、アルミナ、サファイア、イットリアなどの酸化物、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化ホウ素などの窒化物セラミックス、タングステンカーバイド、タンタルカーバイドなどの高融点金属の炭化物、p−BN(パイロリティックBN)、p−Gr(パイロリティックグラファイト)などの熱分解生成体が挙げられる。 The material of the crucible for carrying out the reaction is not particularly limited as long as the material is durable under the intended heating and pressurizing conditions. Such materials include refractory metals such as tantalum, tungsten and molybdenum, oxides such as alumina, sapphire and yttria, nitride ceramics such as aluminum nitride, titanium nitride, zirconium nitride and boron nitride, tungsten carbide and tantalum carbide. Examples include pyrolytic products such as carbides of high melting point metals, p-BN (pyrolytic BN), p-Gr (pyrolytic graphite).
以下、更に具体的な単結晶およびその育成手順について例示する。
(窒化ガリウム単結晶の育成例)
本発明を利用し、少なくともナトリウム金属を含むフラックスを使用して窒化ガリウム単結晶を育成できる。このフラックスには、ガリウム原料物質を溶解させる。ガリウム原料物質としては、ガリウム単体金属、ガリウム合金、ガリウム化合物を適用できるが、ガリウム単体金属が取扱いの上からも好適である。
Hereinafter, more specific single crystals and their growth procedures will be exemplified.
(Gallium nitride single crystal growth example)
Using the present invention, a gallium nitride single crystal can be grown using a flux containing at least sodium metal. In this flux, the gallium source material is dissolved. As the gallium source material, a gallium simple metal, a gallium alloy, and a gallium compound can be applied, but a gallium simple metal is also preferable in terms of handling.
このフラックスには、ナトリウム以外の金属、例えばリチウムを含有させることができる。ガリウムなどの原料物質とナトリウムなどのフラックスとの使用割合は、適宜であってよいが、一般的には、ナトリウム過剰量を用いることが考慮される。もちろん、このことは限定的ではない。 This flux can contain metals other than sodium, such as lithium. The use ratio of the source material such as gallium and the flux such as sodium may be appropriate, but in general, it is considered to use an excess amount of sodium. Of course, this is not limiting.
窒化ガリウム結晶をエピタキシャル成長させるための育成用基板の材質は限定されないが、サファイア、AlNテンプレート、GaNテンプレート、シリコン単結晶、SiC単結晶、MgO単結晶、スピネル(MgAl2O4)、LiAlO2、LiGaO2、LaAlO3,LaGaO3,NdGaO3等のペロブスカイト型複合酸化物を例示できる。また組成式〔A1−y(Sr1−xBax)y〕〔(Al1−zGaz)1−u・Du〕O3(Aは、希土類元素である;Dは、ニオブおよびタンタルからなる群より選ばれた一種以上の元素である;y=0.3〜0.98;x=0〜1;z=0〜1;u=0.15〜0.49;x+z=0.1〜2)の立方晶系のペロブスカイト構造複合酸化物も使用できる。また、SCAM(ScAlMgO4)も使用できる。 The material of the growth substrate for epitaxially growing the gallium nitride crystal is not limited, but sapphire, AlN template, GaN template, silicon single crystal, SiC single crystal, MgO single crystal, spinel (MgAl2O4), LiAlO2, LiGaO2, LaAlO3, LaGaO3 , NdGaO3 and other perovskite complex oxides. The composition formula [A1-y (Sr1-xBax) y] [(Al1-zGaz) 1-u.Du] O3 (A is a rare earth element; D is a kind selected from the group consisting of niobium and tantalum. A cubic system of y = 0.3 to 0.98; x = 0 to 1; z = 0 to 1; u = 0.15 to 0.49; x + z = 0.1 to 2) Perovskite structure composite oxides of the above can also be used. SCAM (ScAlMgO4) can also be used.
(AlN単結晶の育成例)
本発明は、少なくともアルミニウムとアルカリ土類を含む溶液を特定の条件下で窒素含有雰囲気中で加圧することによって、AlN単結晶を育成する場合にも有効であることが確認できた。
(Example of growing AlN single crystal)
The present invention has been confirmed to be effective even when growing an AlN single crystal by pressurizing a solution containing at least aluminum and an alkaline earth in a nitrogen-containing atmosphere under specific conditions.
(実施例1)
図1〜図3を参照しつつ参照した方法に従い、窒化ガリウム単結晶を育成した。III族原料として、金属Ga 2g、フラックスとして金属Na 2g、金属Li 2mgを、種結晶6と共に内径2cmのセラミックス製坩堝1内に秤量した。種結晶には、サファイア基板上に有機金属気相成長法でエピタキシャル成長させたAlN単結晶薄膜を用いた。種結晶6は、成長面が上を向くように底置きした。この坩堝1を、ガス導入口をもつ金属製容器4内に配置し、密封した。一連の作業は原料およびフラックス等の酸化を防ぐ為、不活性ガス雰囲気中で行った。
(Example 1)
A gallium nitride single crystal was grown according to the method referred to with reference to FIGS. 2 g of metal Ga as a Group III material, 2 g of metal Na as a flux, and 2 mg of metal Li were weighed together with a
上記密封容器4を、加熱ヒーター13を持つ電気炉内に配置した後、ガス導入口に圧力調節装置を介して窒素および水素供給ラインへ接続した。接続した後、窒素および水素の導入および排出を繰り返し、金属製容器4内部、セラミックス製坩堝1等の表面からの酸素および水分の除去を行った。
After the sealed container 4 was placed in an electric furnace having a
温度865℃に加熱した金属製容器内に、窒素分圧3.0MPa、水素分圧0.1MPaとなるようにガスを導入し、100時間保持した。その後、冷却した金属製容器4から坩堝1を取り出し、フラックスをエタノールと反応させ除去する事により、種結晶6上に成長したGaN単結晶8の回収を行った。種結晶上に育成したGaN単結晶の厚さは約0.5mmであった。
A gas was introduced into a metal container heated to a temperature of 865 ° C. so that the partial pressure of nitrogen was 3.0 MPa and the partial pressure of hydrogen was 0.1 MPa, and held for 100 hours. Thereafter, the crucible 1 was taken out from the cooled metal container 4, and the flux was reacted with ethanol and removed, whereby the GaN
得られたGaN単結晶のX線回折ピークの半値幅は、(0002)面反射33.5秒、(10-12)面反射27.2秒と良好な値を示した。図5は、得られた窒化ガリウム単結晶の外観写真である。 The FWHM of the X-ray diffraction peak of the obtained GaN single crystal showed good values of (0002) surface reflection 33.5 seconds and (10-12) surface reflection 27.2 seconds. FIG. 5 is an appearance photograph of the obtained gallium nitride single crystal.
(比較例1)
図1〜図3を参照しつつ参照した方法に従い、窒化ガリウム単結晶を育成した。III族原料として金属Ga 2g、フラックスとして金属Na 2g、金属Li 2mgを、種結晶6と共に内径2cmのセラミックス製坩堝1内に秤量した。種結晶には、サファイア基板上に有機金属気相成長法でエピタキシャル成長させたAlN単結晶薄膜を用いた。種結晶6は成長面が上を向くように底置きした。この坩堝1を、ガス導入口をもつ金属製容器4内に配置し、密封した。一連の作業は原料およびフラックス等の酸化を防ぐ為、不活性ガス雰囲気中で行った。
(Comparative Example 1)
A gallium nitride single crystal was grown according to the method referred to with reference to FIGS. 2 g of metal Ga as a group III material, 2 g of metal Na as a flux, and 2 mg of metal Li were weighed together with a
上記密封容器4を加熱ヒーターを持つ電気炉内に配置した後、ガス導入口に圧力調節装置18を介して窒素および水素供給ラインへ接続した。接続した後、窒素および水素の導入および排出を繰り返し、金属製容器4内部、セラミックス製坩堝1等の表面からの酸素および水分の除去を行った。
After the sealed container 4 was placed in an electric furnace having a heater, the gas inlet was connected to a nitrogen and hydrogen supply line via a
温度865℃に加熱した金属製容器4内に、窒素のみで全圧3.0MPaとなるようにガスを導入し、100時間保持した。その後、冷却した金属製容器4から坩堝1を取り出し、フラックスをエタノールと反応させ除去する事により、種結晶6上に成長したGaN単結晶8の回収を行った。種結晶上に育成したGaN単結晶8の厚さは約0.5mmであった。
A gas was introduced into the metal container 4 heated to a temperature of 865 ° C. so that the total pressure became 3.0 MPa only with nitrogen, and the gas was held for 100 hours. Then, the crucible 1 was taken out from the cooled metal container 4, and the GaN
得られたGaN単結晶のX線回折ピークの半値幅は、(0002)面反射68.7秒(10-12)面反射62.7秒と、水素混合雰囲気中で育成を行った場合と比較して大きな値を示した。 The half-width of the X-ray diffraction peak of the obtained GaN single crystal is (0002) surface reflection 68.7 seconds (10-12) surface reflection 62.7 seconds, which is a large value compared to the case where growth is performed in a hydrogen mixed atmosphere. showed that.
(実施例2)
図1〜図3を参照しつつ参照した方法に従い、窒化ガリウム単結晶を育成した。III族原料として金属Ga 2g、フラックスとして金属Na 2g、金属Li 2mgを、種結晶6と共に内径2cmのセラミックス製坩堝1内に秤量した。種結晶6には、サファイア基板上に有機金属気相成長法でエピタキシャル成長させたAlN単結晶薄膜を用いた。種結晶6は成長面が上を向くように底置きした。この坩堝1をガス導入口をもつ金属製容器4内に配置し密封した。一連の作業は原料およびフラックス等の酸化を防ぐ為、不活性ガス雰囲気中で行った。
(Example 2)
A gallium nitride single crystal was grown according to the method referred to with reference to FIGS. 2 g of metal Ga as a group III material, 2 g of metal Na as a flux, and 2 mg of metal Li were weighed together with a
上記密封容器4を、加熱ヒーター13を持つ電気炉内に配置した後、ガス導入口に圧力調節装置18を介して窒素および水素供給ラインへ接続した。接続した後、窒素および水素の導入および排出を繰り返し、金属製容器4内部、セラミックス製坩堝1等の表面からの酸素および水分の除去を行った。
After the sealed container 4 was placed in an electric furnace having a
温度1000℃に加熱した金属製容器4内に、窒素分圧45MPa、水素分圧5MPaとなるようにガスを導入し、100時間保持した。その後、冷却した金属製容器4から坩堝1を取り出し、フラックスをエタノールと反応させ除去する事により、種結晶6上に成長したGaN単結晶8の回収を行った。種結晶6上に育成したGaN単結晶8の厚さは約1mmであった。
A gas was introduced into the metal container 4 heated to a temperature of 1000 ° C. so that the partial pressure of nitrogen was 45 MPa and the partial pressure of hydrogen was 5 MPa, and was maintained for 100 hours. Thereafter, the crucible 1 was taken out from the cooled metal container 4, and the flux was reacted with ethanol and removed, whereby the GaN
得られたGaN単結晶のX線回折ピークの半値幅は、(0002)面反射43.0秒、(10-12)面反射39.2秒と良好な値を示した。 The FWHM of the X-ray diffraction peak of the obtained GaN single crystal showed good values of (0002) surface reflection 43.0 seconds and (10-12) surface reflection 39.2 seconds.
1 坩堝 4 外側容器 5 雰囲気制御用容器 6 種結晶 7 溶液 8 単結晶膜 10酸化した成分を含む溶液 11 炉材 12 圧力容器 13 ヒーター 16 ジョイント 17 排出制御バルブ 18 圧力制御装置 19 窒素ボンベ 20 供給管 21 還元性気体のボンベ A、B、C 窒素の流れ
1 crucible 4 outer vessel 5
Claims (4)
前記窒化物単結晶を育成するときの雰囲気が窒素および還元性気体を含むことを特徴とする、窒化物単結晶を育成する方法。 A method for growing a nitride single crystal from a solution containing an easily oxidizable substance,
A method for growing a nitride single crystal, wherein an atmosphere when growing the nitride single crystal contains nitrogen and a reducing gas.
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