JP2008013414A - Zinc selenide polycrystal and its manufacturing method - Google Patents

Zinc selenide polycrystal and its manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a zinc selenide polycrystal by which a matter to be treated can be appropriately processed when a lens formed by the zinc selenide polycrystal is used for an optical component for a carbon dioxide laser and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: When the zinc selenide polycrystal is synthesized by a CVD method, a zinc vapor from a metal zinc 6 generated in a zinc vapor generating chamber 4 is supplied to a reaction chamber 12 together with a carrier gas. A gaseous hydrogen is supplied to a hydrogen selenide synthesizing chamber 5 in a state housing a starting material of an acceptor impurity in a molten bath 10 housing a metal selenium 9 and an H<SB>2</SB>Se gas synthesized in a hydrogen selenide synthesizing chamber 5 is supplied to the reaction chamber 12 together with an unreacted gaseous hydrogen. Thus, the zinc selenide polycrystal wherein the acceptor impurity is doped is synthesized when the zinc selenide polycrystal is synthesized by the reaction of a zinc vapor and the hydrogen selenide in the reaction chamber 12. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、炭酸ガスレーザを熱源として用い、レーザ光の熱によって、被処理物(例えば、自動車や家電製品の部品)を局所的に加熱して、穴開け、切断等のレーザ加工を行う際に使用する光学部品を構成するセレン化亜鉛(ZnSe)多結晶およびその製造方法に関する。   The present invention uses a carbon dioxide laser as a heat source and locally heats an object to be processed (for example, a part of an automobile or home appliance) by the heat of laser light to perform laser processing such as drilling or cutting. The present invention relates to a polycrystal of zinc selenide (ZnSe) constituting an optical component to be used and a method for producing the same.

従来、熱によって被処理物を溶融し、加工する技術として、炭酸ガスレーザによる加工が使用されている。この炭酸ガスレーザは、出力が高く、穴あけ、切断などの加工に優れており、主として、10.6μm帯の炭酸ガスレーザ光が使用されている。   Conventionally, carbon dioxide laser processing has been used as a technique for melting and processing an object to be processed by heat. This carbon dioxide laser has a high output and is excellent in processing such as drilling and cutting. Carbon dioxide laser light in the 10.6 μm band is mainly used.

また、被処理物を加工する際には、照射されたレーザ光を対象へ導くためのレンズ等の光学部品が必要になり、例えば、当該レンズとして、炭酸ガスレーザの赤外光(波長が、9μm〜11μm)を透過することができるセレン化亜鉛レンズが広く使用されている。   Further, when processing an object to be processed, an optical component such as a lens for guiding the irradiated laser beam to the target is required. For example, as the lens, infrared light of a carbon dioxide laser (wavelength is 9 μm). Zinc selenide lenses that can transmit (˜11 μm) are widely used.

このセレン化亜鉛レンズには、亜鉛とセレン化水素(HSe)ガスを原料として、化学気相堆積法(CVD法)により合成されたセレン化亜鉛多結晶が使用される。ここで、当該セレン化亜鉛多結晶の合成方法としては、例えば、亜鉛蒸気と、金属セレンからのセレン蒸気と水素ガスの反応により合成されたセレン化水素を反応室へと供給し、当該反応室内において、亜鉛蒸気と、セレン化水素を反応させて、反応室内に設けられた基板上にセレン化亜鉛多結晶を成長させる方法が開示されている。(例えば、非特許文献1参照)。
ジテンドラ・エス・ゴエラ(JITENDRA S GOELA)、外1名、「ジャーナルオブマテリアルズサイエンス(JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE)」、(米国)、スプリンガーネザーランズ(Springer Netherlands)、1988年12月、第23巻、p.4331−4339
For this zinc selenide lens, zinc selenide polycrystal synthesized by chemical vapor deposition (CVD) using zinc and hydrogen selenide (H 2 Se) gas as raw materials is used. Here, as a method for synthesizing the zinc selenide polycrystal, for example, zinc vapor and hydrogen selenide synthesized by the reaction of selenium vapor from metal selenium and hydrogen gas are supplied to the reaction chamber, Discloses a method of growing zinc selenide polycrystals on a substrate provided in a reaction chamber by reacting zinc vapor with hydrogen selenide. (For example, refer nonpatent literature 1).
JITENDRA S GOELA, 1 other person, “JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE” (USA), Springer Netherlands, December 1988, Volume 23, p.4331-4339

しかし、上記従来のCVD法により合成されたセレン化亜鉛多結晶においては、当該セレン化亜鉛多結晶内に存在する、僅かな残留不純物や空孔、欠陥などに起因した自由電子が存在する。また、当該セレン化亜鉛多結晶は、その物性上、n型の半導体層を形成し、電気抵抗が1010〜1012Ωcm程度の電気伝導を示す。そして、セレン化亜鉛多結晶により形成されたレンズを炭酸ガスレーザ用の光学部品と使用した場合、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子が、セレン化亜鉛レンズに入射した炭酸ガスレーザ光を吸収し、当該自由電子の運動エネルギーが増加する。そうすると、セレン化亜鉛レンズの温度が上昇し、当該温度上昇によりセレン化亜鉛レンズの屈折率の変化が発生して、セレン化亜鉛レンズの焦点距離の変動やセレン化亜鉛レンズの焼損が生じる場合がある。その結果、被処理物を適切に加工することが困難になる場合がある。 However, in the zinc selenide polycrystal synthesized by the conventional CVD method, there are free electrons due to slight residual impurities, vacancies, defects and the like present in the zinc selenide polycrystal. Further, the zinc selenide polycrystalline, its physical properties, to form an n-type semiconductor layer, the electrical resistance shows an electrical conductivity of about 10 10 ~10 12 Ωcm. When a lens formed of a zinc selenide polycrystal is used as an optical component for a carbon dioxide laser, free electrons existing in the zinc selenide polycrystal absorb the carbon dioxide laser beam incident on the zinc selenide lens. The kinetic energy of the free electrons increases. Then, the temperature of the zinc selenide lens rises, the change in the refractive index of the zinc selenide lens occurs due to the temperature rise, and the focal distance of the zinc selenide lens may change or the zinc selenide lens may burn out. is there. As a result, it may be difficult to appropriately process the workpiece.

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、セレン化亜鉛多結晶により形成されたレンズを炭酸ガスレーザ用の光学部品として使用する場合において、被処理物を適切に加工することが容易になるセレン化亜鉛多結晶およびその製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and appropriately processes a workpiece when using a lens formed of zinc selenide polycrystal as an optical component for a carbon dioxide laser. It is an object to provide a zinc selenide polycrystal and a method for producing the same.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、セレン化亜鉛多結晶であって、結晶内にアクセプター不純物がドープされていることを特徴とする。同構成によれば、ドープされたアクセプター不純物が、アクセプターとして作用し、セレン化亜鉛多結晶において正孔を発生することになる。従って、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を、当該正孔と結合させて、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を減少させることが可能になる。そうすると、例えば、セレン化亜鉛多結晶により形成されたレンズを炭酸ガスレーザ用の光学部品として使用する場合に、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズに入射した炭酸ガスレーザ光を吸収する自由電子が減少するため、セレン化亜鉛レンズの温度上昇を効果的に抑制することができるとともに、当該温度上昇に起因するセレン化亜鉛レンズの屈折率の変化を効果的に抑制することが可能になる。従って、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズの焦点距離の変動やセレン化亜鉛レンズの焼損の発生を効果的に防止できるため、結果として、被処理物を適切に加工することが容易になる。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a polycrystal of zinc selenide, wherein the crystal is doped with an acceptor impurity. According to this configuration, the doped acceptor impurity acts as an acceptor and generates holes in the zinc selenide polycrystal. Accordingly, free electrons existing in the zinc selenide polycrystal can be combined with the holes to reduce the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal. Then, for example, when a lens formed of zinc selenide polycrystal is used as an optical component for a carbon dioxide gas laser, it is incident on the zinc selenide lens as compared with the case of using the conventional zinc selenide polycrystal. Since free electrons that absorb carbon dioxide laser light are reduced, the temperature rise of the zinc selenide lens can be effectively suppressed, and the change in the refractive index of the zinc selenide lens due to the temperature rise is effectively reduced. It becomes possible to suppress. Therefore, compared with the case where the conventional zinc selenide polycrystal is used, the focal length variation of the zinc selenide lens and the occurrence of burnout of the zinc selenide lens can be effectively prevented. Can be processed appropriately.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のセレン化亜鉛多結晶であって、セレン化亜鉛多結晶内におけるアクセプター不純物の濃度が、0.001ppb以上0.01ppm以下であることを特徴とする。同構成によれば、ドープされたアクセプター不純物による炭酸ガスレーザ光の吸収を抑制しつつ、自由電子の減少効果を十分に発揮させることが可能になる。   Invention of Claim 2 is the zinc selenide polycrystal of Claim 1, Comprising: The density | concentration of the acceptor impurity in a zinc selenide polycrystal is 0.001 ppb or more and 0.01 ppm or less, It is characterized by the above-mentioned. And According to this configuration, the effect of reducing free electrons can be sufficiently exerted while suppressing absorption of carbon dioxide laser light by the doped acceptor impurity.

請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のセレン化亜鉛多結晶であって、アクセプター不純物が、リチウム、ナトリウム、およびカリウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素を含むことを特徴とする。同構成によれば、安価かつ簡単な構成で、アクセプター不純物がドープされたセレン化亜鉛多結晶を得ることができる。   The invention according to claim 3 is the zinc selenide polycrystal according to claim 1 or 2, wherein the acceptor impurity is at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium. It is characterized by including. According to this configuration, a zinc selenide polycrystal doped with an acceptor impurity can be obtained with an inexpensive and simple configuration.

請求項4に記載の発明は、セレン化亜鉛多結晶の製造方法であって、CVD法によりセレン化亜鉛多結晶を成長させる際に、アクセプター不純物をセレン化亜鉛多結晶内にドープすることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is a method for producing a zinc selenide polycrystal, wherein when the zinc selenide polycrystal is grown by a CVD method, an acceptor impurity is doped into the zinc selenide polycrystal. And

同構成によれば、ドープされたアクセプター不純物が、アクセプターとして作用し、セレン化亜鉛多結晶において正孔を発生することになる。従って、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を、当該正孔と結合させて、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を減少させることが可能になる。そうすると、例えば、セレン化亜鉛多結晶により形成されたレンズを炭酸ガスレーザ用の光学部品として使用する場合に、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズに入射した炭酸ガスレーザ光を吸収する自由電子が減少するため、セレン化亜鉛レンズの温度上昇を効果的に抑制することができるとともに、当該温度上昇に起因するセレン化亜鉛レンズの屈折率の変化を効果的に抑制することが可能になる。従って、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズの焦点距離の変動やセレン化亜鉛レンズの焼損の発生を効果的に防止できるため、結果として、被処理物を適切に加工することが容易になる。また、セレン化亜鉛多結晶内の全体において、均一にアクセプター不純物をドープすることが可能になる。   According to this configuration, the doped acceptor impurity acts as an acceptor and generates holes in the zinc selenide polycrystal. Accordingly, free electrons existing in the zinc selenide polycrystal can be combined with the holes to reduce the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal. Then, for example, when a lens formed of a zinc selenide polycrystal is used as an optical component for a carbon dioxide gas laser, it is incident on the zinc selenide lens as compared with the case where the conventional zinc selenide polycrystal is used. Since free electrons that absorb carbon dioxide laser light are reduced, the temperature rise of the zinc selenide lens can be effectively suppressed, and the change in the refractive index of the zinc selenide lens due to the temperature rise is effectively reduced. It becomes possible to suppress. Therefore, compared with the case where the conventional zinc selenide polycrystal is used, the focal length variation of the zinc selenide lens and the occurrence of burnout of the zinc selenide lens can be effectively prevented. Can be processed appropriately. Further, the acceptor impurity can be uniformly doped in the entire zinc selenide polycrystal.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のセレン化亜鉛多結晶の製造方法であって、アクセプター不純物の原料が、セレン化リチウム(LiSe)、セレン化ナトリウム(NaSe)、およびセレン化カリウム(KSe)からなる群より選ばれた少なくとも1種を含むことを特徴とする。同構成によれば、アクセプター不純物をセレン化亜鉛多結晶内にドープする際に、アクセプター不純物以外の他の不純物がセレン化亜鉛多結晶内に混入するという不都合を効果的に回避することができる。 Invention of claim 5, a zinc selenide polycrystalline method according to claim 4, the raw material of an acceptor impurity, selenide lithium (Li 2 Se), sodium selenide (Na 2 Se) And at least one selected from the group consisting of potassium selenide (K 2 Se). According to this configuration, when the acceptor impurity is doped into the zinc selenide polycrystal, it is possible to effectively avoid the disadvantage that impurities other than the acceptor impurity are mixed into the zinc selenide polycrystal.

請求項6に記載の発明は、セレン化亜鉛多結晶の製造方法であって、CVD法によりセレン化亜鉛多結晶を合成する工程と、合成されたセレン化亜鉛多結晶を熱処理することにより、アクセプター不純物をセレン化亜鉛多結晶内にドープする工程と、を少なくとも備えることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is a method for producing a zinc selenide polycrystal, a step of synthesizing the zinc selenide polycrystal by a CVD method, and heat-treating the synthesized zinc selenide polycrystal, thereby accepting the acceptor. And a step of doping impurities into the polycrystal of zinc selenide.

同構成によれば、ドープされたアクセプター不純物が、アクセプターとして作用し、セレン化亜鉛多結晶において正孔を発生することになる。従って、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を、当該正孔と結合させて、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を減少させることが可能になる。そうすると、例えば、セレン化亜鉛多結晶により形成されたレンズを炭酸ガスレーザ用の光学部品として使用する場合に、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズに入射した炭酸ガスレーザ光を吸収する自由電子が減少するため、セレン化亜鉛レンズの温度上昇を効果的に抑制することができるとともに、当該温度上昇に起因するセレン化亜鉛レンズの屈折率の変化を効果的に抑制することが可能になる。従って、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズの焦点距離の変動やセレン化亜鉛レンズの焼損の発生を効果的に防止できるため、結果として、被処理物を適切に加工することが容易になる。また、セレン化亜鉛多結晶内の全体において、均一にアクセプター不純物をドープすることが可能になる。また、熱拡散により、セレン化亜鉛多結晶内に、アクセプター不純物を容易にドープすることが可能になる。   According to this configuration, the doped acceptor impurity acts as an acceptor and generates holes in the zinc selenide polycrystal. Accordingly, free electrons existing in the zinc selenide polycrystal can be combined with the holes to reduce the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal. Then, for example, when a lens formed of a zinc selenide polycrystal is used as an optical component for a carbon dioxide gas laser, it is incident on the zinc selenide lens as compared with the case where the conventional zinc selenide polycrystal is used. Since free electrons that absorb carbon dioxide laser light are reduced, the temperature rise of the zinc selenide lens can be effectively suppressed, and the change in the refractive index of the zinc selenide lens due to the temperature rise is effectively reduced. It becomes possible to suppress. Therefore, compared with the case where the conventional zinc selenide polycrystal is used, the focal length variation of the zinc selenide lens and the occurrence of burnout of the zinc selenide lens can be effectively prevented. Can be processed appropriately. Further, the acceptor impurity can be uniformly doped in the entire zinc selenide polycrystal. In addition, acceptor impurities can be easily doped into the zinc selenide polycrystal by thermal diffusion.

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載のセレン化亜鉛多結晶の製造方法であって、アクセプター不純物の原料が、セレン化リチウム(LiSe)、セレン化ナトリウム(NaSe)、およびセレン化カリウム(KSe)からなる群より選ばれた少なくとも1種を含むことを特徴とする。 The invention according to claim 7, a zinc selenide polycrystalline method according to claim 6, the raw material of an acceptor impurity, selenide lithium (Li 2 Se), sodium selenide (Na 2 Se) And at least one selected from the group consisting of potassium selenide (K 2 Se).

同構成によれば、セレン化リチウム、セレン化ナトリウム、およびセレン化カリウムは、熱処理の温度における蒸気圧が高く、気体になりやすいため、合成されたセレン化亜鉛多結晶に対するアクセプター不純物の原料の接触量を増加することができる。従って、熱拡散により、セレン化亜鉛多結晶内に、アクセプター不純物を一層容易にドープすることが可能になる。また、アクセプター不純物をセレン化亜鉛多結晶内にドープする際に、アクセプター不純物以外の他の不純物がセレン化亜鉛多結晶内に混入するという不都合を効果的に回避することができる。   According to this configuration, lithium selenide, sodium selenide, and potassium selenide have high vapor pressure at the temperature of the heat treatment, and are liable to become a gas. Therefore, contact of the acceptor impurity raw material with the synthesized zinc selenide polycrystal The amount can be increased. Therefore, acceptor impurities can be more easily doped into the zinc selenide polycrystal by thermal diffusion. Further, when doping acceptor impurities into the zinc selenide polycrystal, it is possible to effectively avoid the disadvantage that impurities other than the acceptor impurity are mixed into the zinc selenide polycrystal.

請求項8に記載の発明は、セレン化亜鉛多結晶であって、亜鉛の空孔を有するとともに、結晶格子間にセレンが導入されていることを特徴とする。同構成によれば、亜鉛の空孔、および格子間原子であるセレンが、アクセプターとして作用し、セレン化亜鉛多結晶において正孔を発生することになる。従って、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を、当該正孔と結合させて、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を減少させることが可能になる。そうすると、例えば、セレン化亜鉛多結晶により形成されたレンズを炭酸ガスレーザ用の光学部品として使用する場合に、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズに入射した炭酸ガスレーザ光を吸収する自由電子が減少するため、セレン化亜鉛レンズの温度上昇を効果的に抑制することができるとともに、当該温度上昇に起因するセレン化亜鉛レンズの屈折率の変化を効果的に抑制することが可能になる。従って、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズの焦点距離の変動やセレン化亜鉛レンズの焼損の発生を効果的に防止できるため、結果として、被処理物を適切に加工することが容易になる。   The invention according to claim 8 is a zinc selenide polycrystal, characterized by having zinc vacancies and introducing selenium between crystal lattices. According to this configuration, zinc vacancies and selenium, which is an interstitial atom, act as an acceptor and generate holes in the zinc selenide polycrystal. Accordingly, free electrons existing in the zinc selenide polycrystal can be combined with the holes to reduce the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal. Then, for example, when a lens formed of a zinc selenide polycrystal is used as an optical component for a carbon dioxide gas laser, it is incident on the zinc selenide lens as compared with the case where the conventional zinc selenide polycrystal is used. Since free electrons that absorb carbon dioxide laser light are reduced, the temperature rise of the zinc selenide lens can be effectively suppressed, and the change in the refractive index of the zinc selenide lens due to the temperature rise is effectively reduced. It becomes possible to suppress. Therefore, compared with the case where the conventional zinc selenide polycrystal is used, the focal length variation of the zinc selenide lens and the occurrence of burnout of the zinc selenide lens can be effectively prevented. Can be processed appropriately.

請求項9に記載の発明は、セレン化亜鉛多結晶の製造方法であって、CVD法によりセレン化亜鉛多結晶を成長させる際に、亜鉛と、前記亜鉛の量より多い量のセレンを反応させることを特徴とする。   The invention according to claim 9 is a method for producing a zinc selenide polycrystal, wherein, when the zinc selenide polycrystal is grown by a CVD method, zinc and an amount of selenium larger than the amount of zinc are reacted. It is characterized by that.

同構成によれば、合成されたセレン化亜鉛多結晶において、亜鉛の空孔が発生するとともに、セレンが格子間原子として存在することになり、これらの亜鉛の空孔、および格子間原子であるセレンは、アクセプターとして作用し、セレン化亜鉛多結晶において正孔を発生することになる。従って、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を、当該正孔と結合させて、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を減少させることが可能になる。そうすると、例えば、セレン化亜鉛多結晶により形成されたレンズを炭酸ガスレーザ用の光学部品として使用する場合に、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズに入射した炭酸ガスレーザ光を吸収する自由電子が減少するため、セレン化亜鉛レンズの温度上昇を効果的に抑制することができるとともに、当該温度上昇に起因するセレン化亜鉛レンズの屈折率の変化を効果的に抑制することが可能になる。従って、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズの焦点距離の変動やセレン化亜鉛レンズの焼損の発生を効果的に防止できるため、結果として、被処理物を適切に加工することが容易になる。   According to the same configuration, in the synthesized zinc selenide polycrystal, zinc vacancies are generated and selenium is present as interstitial atoms, and these zinc vacancies and interstitial atoms are present. Selenium acts as an acceptor and generates holes in the zinc selenide polycrystal. Accordingly, free electrons existing in the zinc selenide polycrystal can be combined with the holes to reduce the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal. Then, for example, when a lens formed of a zinc selenide polycrystal is used as an optical component for a carbon dioxide gas laser, it is incident on the zinc selenide lens as compared with the case where the conventional zinc selenide polycrystal is used. Since free electrons that absorb carbon dioxide laser light are reduced, the temperature rise of the zinc selenide lens can be effectively suppressed, and the change in the refractive index of the zinc selenide lens due to the temperature rise is effectively reduced. It becomes possible to suppress. Therefore, compared with the case where the conventional zinc selenide polycrystal is used, the focal length variation of the zinc selenide lens and the occurrence of burnout of the zinc selenide lens can be effectively prevented. Can be processed appropriately.

請求項10に記載の発明は、セレン化亜鉛多結晶の製造方法であって、CVD法によりセレン化亜鉛多結晶を合成する工程と、合成されたセレン化亜鉛多結晶を熱処理することにより、セレン化亜鉛多結晶において、亜鉛の空孔を発生させるとともに、結晶格子間にセレンを導入することを特徴とする。   The invention according to claim 10 is a method for producing a zinc selenide polycrystal, comprising a step of synthesizing a zinc selenide polycrystal by a CVD method and a heat treatment of the synthesized zinc selenide polycrystal. Zinc polycrystal is characterized by generating zinc vacancies and introducing selenium between crystal lattices.

同構成によれば、合成されたセレン化亜鉛多結晶において、亜鉛の空孔が発生するとともに、セレンが格子間原子として存在することになり、これらの亜鉛の空孔、および格子間原子であるセレンは、アクセプターとして作用し、セレン化亜鉛多結晶において正孔を発生することになる。従って、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を、当該正孔と結合させて、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を減少させることが可能になる。そうすると、例えば、セレン化亜鉛多結晶により形成されたレンズを炭酸ガスレーザ用の光学部品として使用する場合に、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズに入射した炭酸ガスレーザ光を吸収する自由電子が減少するため、セレン化亜鉛レンズの温度上昇を効果的に抑制することができるとともに、当該温度上昇に起因するセレン化亜鉛レンズの屈折率の変化を効果的に抑制することが可能になる。従って、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズの焦点距離の変動やセレン化亜鉛レンズの焼損の発生を効果的に防止できるため、結果として、被処理物を適切に加工することが容易になる。   According to the same configuration, in the synthesized zinc selenide polycrystal, zinc vacancies are generated and selenium is present as interstitial atoms, and these zinc vacancies and interstitial atoms are present. Selenium acts as an acceptor and generates holes in the zinc selenide polycrystal. Accordingly, free electrons existing in the zinc selenide polycrystal can be combined with the holes to reduce the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal. Then, for example, when a lens formed of zinc selenide polycrystal is used as an optical component for a carbon dioxide gas laser, it is incident on the zinc selenide lens as compared with the case of using the conventional zinc selenide polycrystal. Since free electrons that absorb carbon dioxide laser light are reduced, the temperature rise of the zinc selenide lens can be effectively suppressed, and the change in the refractive index of the zinc selenide lens due to the temperature rise is effectively reduced. It becomes possible to suppress. Therefore, compared with the case where the conventional zinc selenide polycrystal is used, the focal length variation of the zinc selenide lens and the occurrence of burnout of the zinc selenide lens can be effectively prevented. Can be processed appropriately.

本発明によれば、炭酸ガスレーザにより、被処理物を加工する場合であって、照射されたレーザ光を対象へ導くためのレンズとしてセレン化亜鉛レンズを使用する際に、セレン化亜鉛レンズの焦点距離の変動やセレン化亜鉛レンズの焼損の発生を効果的に防止でき、被処理物を適切に加工することが容易になる。   According to the present invention, when a zinc selenide lens is used as a lens for processing an object to be processed by a carbon dioxide gas laser and guides irradiated laser light to a target, the focal point of the zinc selenide lens is It is possible to effectively prevent the fluctuation of the distance and the burnout of the zinc selenide lens, and it becomes easy to process the workpiece appropriately.

(第1の実施形態)
以下に、本発明の好適な実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るセレン化亜鉛多結晶の合成方法を実施するための装置の全体構成を示す概略図である。この装置1は、キャリアガスを含有するキャリアガス容器2と、水素ガスを含有する水素ガス容器3とを備えている。また、装置1は、キャリアガス容器2に接続された亜鉛蒸気生成室4と、水素ガス容器3に接続されたセレン化水素合成室5とを備えている。そして、亜鉛蒸気生成室4内には、金属亜鉛6が収容された溶融浴7が設置されるとともに、亜鉛蒸気生成室4の周囲には、ヒータ8が設けられている。また、セレン化水素合成室5内には、金属セレン9が収容された溶融浴10が設置されるとともに、セレン化水素合成室5の周囲にはヒータ11が設けられている。また、装置1は、亜鉛蒸気生成室4、およびセレン化水素合成室5の双方に接続された反応室12と、当該反応室12に接続されたコールドトラップ15とを備えている。そして、反応室12内には、基板13が設置されるとともに、反応室12の周囲には、ヒータ14が設けられている。なお、図1に示すように、セレン化水素合成室5は、合成されたセレン化水素の、反応室12への流量を調整するための流量調整バルブ16を介して、反応室12に接続されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an apparatus for carrying out the method for synthesizing zinc selenide polycrystal according to the first embodiment of the present invention. The apparatus 1 includes a carrier gas container 2 containing a carrier gas and a hydrogen gas container 3 containing hydrogen gas. The apparatus 1 further includes a zinc vapor generation chamber 4 connected to the carrier gas container 2 and a hydrogen selenide synthesis chamber 5 connected to the hydrogen gas container 3. In the zinc vapor generation chamber 4, a molten bath 7 containing metal zinc 6 is installed, and a heater 8 is provided around the zinc vapor generation chamber 4. In the hydrogen selenide synthesis chamber 5, a molten bath 10 containing metal selenium 9 is installed, and a heater 11 is provided around the hydrogen selenide synthesis chamber 5. The apparatus 1 also includes a reaction chamber 12 connected to both the zinc vapor generation chamber 4 and the hydrogen selenide synthesis chamber 5 and a cold trap 15 connected to the reaction chamber 12. A substrate 13 is installed in the reaction chamber 12, and a heater 14 is provided around the reaction chamber 12. As shown in FIG. 1, the hydrogen selenide synthesis chamber 5 is connected to the reaction chamber 12 via a flow rate adjustment valve 16 for adjusting the flow rate of the synthesized hydrogen selenide to the reaction chamber 12. ing.

そして、炭酸ガスレーザによる加工を行う際に使用するレンズ等の光学部品用のセレン化亜鉛多結晶をCVD法により合成する際には、キャリアガス容器2から、キャリアガスを、ヒータ8によって温度制御された亜鉛蒸気生成室4内へと供給するとともに、水素ガス容器3から、水素ガスを、ヒータ11によって温度制御されたセレン化水素合成室5へと供給する。そうすると、亜鉛蒸気生成室4内においては、金属亜鉛6からの亜鉛蒸気が発生するとともに、当該亜鉛蒸気が、亜鉛蒸気生成室4に供給されたキャリアガスとともに、反応室12へと供給される。一方、セレン化水素合成室5内においては、金属セレン9からのセレン蒸気と、セレン化水素合成室5に供給された水素ガスとが反応して、セレン化水素が合成されるとともに、合成されたセレン化水素ガスは、未反応の水素ガスとともに、反応室12へと供給される。   When synthesizing zinc selenide polycrystals for optical components such as lenses used for processing with a carbon dioxide laser by the CVD method, the temperature of the carrier gas is controlled from the carrier gas container 2 by the heater 8. In addition, the hydrogen gas is supplied from the hydrogen gas container 3 to the hydrogen selenide synthesis chamber 5 whose temperature is controlled by the heater 11. Then, in the zinc vapor generation chamber 4, zinc vapor from the metal zinc 6 is generated, and the zinc vapor is supplied to the reaction chamber 12 together with the carrier gas supplied to the zinc vapor generation chamber 4. On the other hand, in the hydrogen selenide synthesis chamber 5, selenium vapor from the metal selenium 9 reacts with the hydrogen gas supplied to the hydrogen selenide synthesis chamber 5 to synthesize and segregate hydrogen selenide. The hydrogen selenide gas is supplied to the reaction chamber 12 together with unreacted hydrogen gas.

そして、ヒータ14によって温度制御された反応室12内において、当該反応室12に供給された亜鉛蒸気と、セレン化水素とが反応して、基板13上にセレン化亜鉛多結晶が成長して、当該セレン化亜鉛多結晶からなる堆積層17が形成される構成となっている。また、反応室12内の余剰ガスは、コールドトラップ15を介して、排出される構成となっている。   Then, in the reaction chamber 12 controlled in temperature by the heater 14, the zinc vapor supplied to the reaction chamber 12 reacts with hydrogen selenide to grow zinc selenide polycrystal on the substrate 13, The deposited layer 17 made of the zinc selenide polycrystal is formed. Further, the excess gas in the reaction chamber 12 is discharged through the cold trap 15.

なお、セレン化亜鉛単結晶は、一般に、発光デバイス等の能動素子に使用され、電気的抵抗を上げて使用するものに対し、本実施形態のセレン化亜鉛多結晶は、上述のごとく、レーザ加工を行う際の光学部品に使用され、電気的抵抗を下げて使用するものであるため、本発明のセレン化亜鉛多結晶は、発光デバイス用のセレン化亜鉛単結晶とは、本質的にその性質が異なるものである。   The zinc selenide single crystal is generally used for an active element such as a light-emitting device and is used with an increased electrical resistance, whereas the zinc selenide polycrystal of the present embodiment is laser-processed as described above. The zinc selenide polycrystal of the present invention is essentially a property of a zinc selenide single crystal for a light emitting device because it is used for an optical component when performing electrical resistance. Are different.

ここで、本実施形態においては、上述のCVD法による合成時に、アクセプター不純物をドープしたセレン化亜鉛多結晶を合成する点に特徴がある。ドープされたアクセプター不純物は、アクセプターとして作用するため、セレン化亜鉛多結晶において正孔を発生することになる。従って、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子は、発生した正孔と結合するため、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子が減少することになる。   Here, the present embodiment is characterized in that a zinc selenide polycrystal doped with an acceptor impurity is synthesized during synthesis by the above-described CVD method. The doped acceptor impurity acts as an acceptor and generates holes in the zinc selenide polycrystal. Therefore, the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal are combined with the generated holes, so that the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal are reduced.

このアクセプター不純物として、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等の第1族元素等が挙げられる。アクセプター不純物をドープしたセレン化亜鉛多結晶を合成するには、上述のCVD法による合成時に、上述の金属セレン9が収容された溶融浴10内に、アクセプター不純物の原料、例えば、セレン化リチウム(LiSe)、セレン化ナトリウム(NaSe)、セレン化カリウム(KSe)等を収容させた状態で、水素ガスをセレン化水素合成室5へと供給するとともに、セレン化水素合成室5内において合成されたHSeガスを、未反応の水素ガスとともに、反応室12へと供給する。そうすると、反応室12において、亜鉛蒸気とセレン化水素との反応により、セレン化亜鉛多結晶が合成される際に、当該セレン化亜鉛多結晶内にアクセプター不純物が取り込まれ、当該アクセプター不純物がドープされたセレン化亜鉛多結晶が合成されることになる。 Examples of the acceptor impurity include Group 1 elements such as lithium, sodium, and potassium. In order to synthesize a zinc selenide polycrystal doped with an acceptor impurity, a raw material of an acceptor impurity, for example, lithium selenide (in the above-described CVD method, in a molten bath 10 containing the above metal selenium 9 ( While supplying Li 2 Se), sodium selenide (Na 2 Se), potassium selenide (K 2 Se), etc., hydrogen gas is supplied to the hydrogen selenide synthesis chamber 5 and hydrogen selenide synthesis chamber The H 2 Se gas synthesized in 5 is supplied to the reaction chamber 12 together with unreacted hydrogen gas. Then, when the zinc selenide polycrystal is synthesized in the reaction chamber 12 by the reaction of zinc vapor and hydrogen selenide, the acceptor impurity is taken into the zinc selenide polycrystal, and the acceptor impurity is doped. A zinc selenide polycrystal will be synthesized.

なお、セレン化亜鉛多結晶内におけるアクセプター不純物の濃度は、0.001ppb以上0.01ppm以下であることが好ましい。これは、アクセプター不純物の濃度が0.001ppbより小さいと、上述の自由電子の減少効果を十分に得ることが困難になり、また、アクセプター不純物の濃度が0.01ppmより大きいと、アクセプター不純物による炭酸ガスレーザ光の吸収効果が、上述の自由電子の減少効果よりも大きくなってしまい、却って炭酸ガスレーザ光の吸収が促進されるからである。   The concentration of acceptor impurities in the zinc selenide polycrystal is preferably 0.001 ppb or more and 0.01 ppm or less. This is because if the concentration of the acceptor impurity is less than 0.001 ppb, it is difficult to sufficiently obtain the effect of reducing the above-mentioned free electrons, and if the concentration of the acceptor impurity is greater than 0.01 ppm, the carbonation due to the acceptor impurity is difficult. This is because the absorption effect of the gas laser beam is larger than the above-described effect of reducing free electrons, and the absorption of the carbon dioxide laser beam is promoted.

また、溶融浴10内に収容するアクセプター不純物の原料の量は、当該アクセプター不純物を確実にドーピングすることができ、かつ、アクセプター不純物が過剰にドーピングされることにより、不純物吸収によって自由電子の低減効果が相殺されるという不都合を防止するとの観点から、溶融浴10内に収容された金属セレンの重量に対して、0.5重量%以上5重量%以下にすることが好ましい。   Also, the amount of acceptor impurity raw material accommodated in the molten bath 10 can be reliably doped with the acceptor impurity, and the effect of reducing free electrons by impurity absorption when the acceptor impurity is excessively doped. From the viewpoint of preventing inconvenience of canceling out, it is preferable that the amount is 0.5 wt% or more and 5 wt% or less with respect to the weight of the metal selenium contained in the molten bath 10.

以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)本実施形態においては、セレン化亜鉛多結晶の結晶内に、アクセプター不純物をドープする構成としている。従って、ドープされたアクセプター不純物が、アクセプターとして作用し、セレン化亜鉛多結晶において正孔を発生することになる。従って、セレン化亜鉛多結晶内に存在する、僅かな残留不純物や空孔、欠陥などに起因した自由電子が、当該正孔と結合するため、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を減少させることが可能になる。そうすると、セレン化亜鉛多結晶により形成されたレンズを炭酸ガスレーザ用の光学部品として使用する場合に、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズに入射した炭酸ガスレーザ光を吸収する自由電子が減少するため、セレン化亜鉛レンズの温度上昇を効果的に抑制することができるとともに、当該温度上昇に起因するセレン化亜鉛レンズの屈折率の変化を効果的に抑制することが可能になる。従って、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズの焦点距離の変動やセレン化亜鉛レンズの焼損の発生を効果的に防止できるため、その結果、被処理物を適切に加工することが容易になる。
According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In this embodiment, the acceptor impurity is doped into the crystal of zinc selenide polycrystal. Therefore, the doped acceptor impurity acts as an acceptor and generates holes in the zinc selenide polycrystal. Therefore, free electrons present in the zinc selenide polycrystal due to slight residual impurities, vacancies, and defects are combined with the holes, reducing the free electrons present in the zinc selenide polycrystal. It becomes possible to make it. Then, when a lens formed of zinc selenide polycrystal is used as an optical component for a carbon dioxide laser, the carbon dioxide laser incident on the zinc selenide lens is used as compared with the case of using the conventional zinc selenide polycrystal. Since free electrons that absorb light are reduced, the temperature increase of the zinc selenide lens can be effectively suppressed, and the change in the refractive index of the zinc selenide lens due to the temperature increase is effectively suppressed. It becomes possible. Therefore, compared to the case of using the conventional zinc selenide polycrystal, it is possible to effectively prevent the fluctuation of the focal length of the zinc selenide lens and the occurrence of burnout of the zinc selenide lens. Can be processed appropriately.

(2)本実施形態においては、CVD法によりセレン化亜鉛多結晶を成長させる際に、アクセプター不純物をセレン化亜鉛多結晶内にドープする構成としている。従って、セレン化亜鉛多結晶内の全体において、均一にアクセプター不純物をドープすることが可能になる。   (2) In this embodiment, when the zinc selenide polycrystal is grown by the CVD method, the acceptor impurity is doped into the zinc selenide polycrystal. Therefore, the acceptor impurity can be uniformly doped in the entire zinc selenide polycrystal.

(3)本実施形態においては、アクセプター不純物として、リチウム、ナトリウム、およびカリウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素を含むものを使用する構成としている。従って、安価かつ簡単な構成で、アクセプター不純物がドープされたセレン化亜鉛多結晶を得ることができる。   (3) In this embodiment, the acceptor impurity includes at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium. Therefore, a zinc selenide polycrystal doped with acceptor impurities can be obtained with an inexpensive and simple configuration.

(4)本実施形態においては、セレン化亜鉛多結晶内におけるアクセプター不純物の濃度を、0.001ppb以上0.01ppm以下とする構成としている。従って、ドープされたアクセプター不純物による炭酸ガスレーザ光の吸収を抑制しつつ、自由電子の減少効果を十分に発揮させることが可能になる。   (4) In this embodiment, the concentration of the acceptor impurity in the zinc selenide polycrystal is set to 0.001 ppb or more and 0.01 ppm or less. Accordingly, it is possible to sufficiently exhibit the effect of reducing free electrons while suppressing the absorption of the carbon dioxide laser beam by the doped acceptor impurity.

(5)本実施形態においては、アクセプター不純物として、リチウム、ナトリウム、またはカリウムを使用する際に、これらのアクセプター不純物の原料として、アクセプター不純物とセレンの化合物(即ち、LiSe、NaSe、KSe)を使用する構成としている。従って、アクセプター不純物をセレン化亜鉛多結晶内にドープする際に、アクセプター不純物以外の他の不純物がセレン化亜鉛多結晶内に混入するという不都合を効果的に回避することができる。 (5) In this embodiment, when lithium, sodium, or potassium is used as the acceptor impurity, the acceptor impurity and selenium compound (that is, Li 2 Se, Na 2 Se, K 2 Se) is used. Therefore, when doping the acceptor impurity into the zinc selenide polycrystal, it is possible to effectively avoid the disadvantage that impurities other than the acceptor impurity are mixed into the zinc selenide polycrystal.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。上述の第1の実施形態においては、セレン化亜鉛多結晶を、CVD法により成長させる際に、アクセプター不純物をセレン化亜鉛多結晶内にドープする構成としたが、本実施形態においては、上述のCVD法によりセレン化亜鉛多結晶を合成した後、熱処理により、上述のリチウム、ナトリウム、カリウム等のアクセプター不純物を、合成したセレン化亜鉛多結晶にドープする点に特徴がある。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, when the zinc selenide polycrystal is grown by the CVD method, the acceptor impurity is doped into the zinc selenide polycrystal. After synthesizing the zinc selenide polycrystal by the CVD method, the above-described zinc selenide polycrystal is doped with the acceptor impurities such as lithium, sodium, and potassium by heat treatment.

より具体的には、まず、上述のCVD法によりセレン化亜鉛多結晶を合成する。この際、第1の実施形態と異なり、溶融浴10内に、アクセプター不純物の原料は収容せず、金属セレン9のみを収容して、セレン化亜鉛多結晶を合成する。   More specifically, first, zinc selenide polycrystal is synthesized by the above-described CVD method. At this time, unlike the first embodiment, the acceptor impurity raw material is not accommodated in the molten bath 10 and only the metal selenium 9 is accommodated to synthesize zinc selenide polycrystal.

次いで、合成したセレン化亜鉛多結晶を、アセトンおよびエタノールにて超音波洗浄した後、水酸化ナトリウム(NaOH)を用いてエッチングを行う。次いで、セレン化亜鉛多結晶を、アクセプター不純物の原料(例えば、LiSe、NaSe、KSe)とともに、フッ酸により洗浄した石英管内に収容し、所定の圧力(1×10−3Pa以下)により真空排気して、当該石英管内にセレン化亜鉛多結晶とアクセプター不純物の原料を真空封入する。次いで、真空封入した石英管に対して、600〜1200℃の温度で、所定時間、熱処理を行う。そうすると、熱拡散により、セレン化亜鉛多結晶中の亜鉛と、アクセプター不純物(例えば、リチウム)が入れ替わり、アクセプター不純物がドープされたセレン化亜鉛多結晶が合成される。この場合も、上述の第1の実施形態の場合と同様に、ドープされたアクセプター不純物は、アクセプターとして作用し、セレン化亜鉛多結晶において正孔を発生するため、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子は、発生した正孔と結合して、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子が減少することになる。 Next, the synthesized zinc selenide polycrystal is subjected to ultrasonic cleaning with acetone and ethanol, and then etched using sodium hydroxide (NaOH). Next, the zinc selenide polycrystal is housed in a quartz tube washed with hydrofluoric acid together with acceptor impurity raw materials (for example, Li 2 Se, Na 2 Se, K 2 Se), and a predetermined pressure (1 × 10 −3). The quartz tube is vacuum-enclosed with zinc selenide polycrystal and acceptor impurity materials. Next, the vacuum sealed quartz tube is heat-treated at a temperature of 600 to 1200 ° C. for a predetermined time. Then, zinc in the zinc selenide polycrystal and the acceptor impurity (for example, lithium) are exchanged by thermal diffusion, and the zinc selenide polycrystal doped with the acceptor impurity is synthesized. In this case as well, as in the case of the first embodiment described above, the doped acceptor impurity acts as an acceptor and generates holes in the zinc selenide polycrystal, so that it exists in the zinc selenide polycrystal. The free electrons to be combined with the generated holes decrease the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal.

なお、本実施形態においても、上述の第1の実施形態と同様に、セレン化亜鉛多結晶内におけるアクセプター不純物の濃度は、0.001ppb以上0.01ppm以下であることが好ましい。   In the present embodiment, as in the first embodiment, the acceptor impurity concentration in the zinc selenide polycrystal is preferably 0.001 ppb or more and 0.01 ppm or less.

以上に説明した本実施形態によれば、上述の第1の実施形態において説明した効果(1)、(3)、(4)に加え、加えて、以下の効果を得ることができる。
(6)本実施形態においては、セレン化亜鉛多結晶を、CVD法により合成した後、熱処理により、アクセプター不純物をセレン化亜鉛多結晶内にドープする構成としている。従って、セレン化亜鉛多結晶内の全体において、均一にアクセプター不純物をドープすることが可能になる。また、熱拡散により、セレン化亜鉛多結晶内に、アクセプター不純物を容易にドープすることが可能になる。
According to this embodiment described above, in addition to the effects (1), (3), and (4) described in the first embodiment, the following effects can be obtained.
(6) In this embodiment, after synthesizing a zinc selenide polycrystal by a CVD method, an acceptor impurity is doped into the zinc selenide polycrystal by a heat treatment. Therefore, the acceptor impurity can be uniformly doped in the entire zinc selenide polycrystal. In addition, acceptor impurities can be easily doped into the zinc selenide polycrystal by thermal diffusion.

(7)本実施形態においては、アクセプター不純物として、リチウム、ナトリウム、またはカリウムを使用する際に、これらのアクセプター不純物の原料として、アクセプター不純物とセレンの化合物(即ち、LiSe、NaSe、KSe)を使用する構成としている。これらのLiSe、NaSe、KSeは、熱処理の温度における蒸気圧が高く、気体になりやすいため、合成されたセレン化亜鉛多結晶に対するアクセプター不純物の原料の接触量を増加することができる。従って、熱拡散により、セレン化亜鉛多結晶内に、アクセプター不純物を一層容易にドープすることが可能になる。また、アクセプター不純物をセレン化亜鉛多結晶内にドープする際に、アクセプター不純物以外の他の不純物がセレン化亜鉛多結晶内に混入するという不都合を効果的に回避することができる。 (7) In this embodiment, when lithium, sodium, or potassium is used as the acceptor impurity, the acceptor impurity and selenium compound (that is, Li 2 Se, Na 2 Se, K 2 Se) is used. Since these Li 2 Se, Na 2 Se, and K 2 Se have a high vapor pressure at the heat treatment temperature and are likely to become gases, the contact amount of the acceptor impurity raw material with the synthesized zinc selenide polycrystal is increased. Can do. Therefore, acceptor impurities can be more easily doped into the zinc selenide polycrystal by thermal diffusion. Further, when doping acceptor impurities into the zinc selenide polycrystal, it is possible to effectively avoid the disadvantage that impurities other than the acceptor impurity are mixed into the zinc selenide polycrystal.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。上述の第1の実施形態においては、セレン化亜鉛多結晶を、CVD法により成長させる際に、アクセプター不純物をセレン化亜鉛多結晶内にドープする構成としたが、本実施形態においては、上述のCVD法によりセレン化亜鉛多結晶を成長させる際に、亜鉛と、亜鉛の量より多い量のセレンを反応させる(即ち、セレンの量を亜鉛の量よりも多くして、セレンと亜鉛を反応させる)点に特徴がある。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, when the zinc selenide polycrystal is grown by the CVD method, the acceptor impurity is doped into the zinc selenide polycrystal. When growing polycrystalline zinc selenide by CVD, zinc and selenium in an amount larger than the amount of zinc are reacted (that is, the amount of selenium is made larger than the amount of zinc and selenium and zinc are reacted). ) There is a feature.

より具体的には、上述のCVD法によりセレン化亜鉛多結晶を合成する際に、流量調整バルブ16により、反応室12へ供給される亜鉛の量(即ち、亜鉛蒸気の量)よりも多い量のセレン(即ち、セレン化水素ガス)が、反応室12へ供給されるように、セレンの流量を調整する。なお、この際、第1の実施形態と異なり、溶融浴10内に、アクセプター不純物の原料は収容せず、金属セレン9のみを収容する。   More specifically, when the zinc selenide polycrystal is synthesized by the above-described CVD method, the amount larger than the amount of zinc (that is, the amount of zinc vapor) supplied to the reaction chamber 12 by the flow rate adjusting valve 16. The selenium flow rate is adjusted so that the selenium (i.e., hydrogen selenide gas) is supplied to the reaction chamber 12. At this time, unlike the first embodiment, the raw material of the acceptor impurity is not accommodated in the molten bath 10 and only the metal selenium 9 is accommodated.

そうすると、反応室12において、セレン過剰の状態で、セレン化亜鉛多結晶が合成されることになるため、合成されたセレン化亜鉛多結晶において、亜鉛の空孔が発生するとともに、セレンが格子間原子として存在することになる。従って、亜鉛の空孔を有するとともに、結晶格子間にセレンが導入されたセレン化亜鉛多結晶を合成することができる。そして、この場合も、上述の第1の実施形態の場合と同様に、これらの亜鉛の空孔、および格子間原子であるセレンは、アクセプターとして作用し、セレン化亜鉛多結晶において正孔を発生するため、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子は、発生した正孔と結合して、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子が減少することになる。   Then, in the reaction chamber 12, since the zinc selenide polycrystal is synthesized in an excessive state of selenium, zinc vacancies are generated in the synthesized zinc selenide polycrystal and the selenium is interstitial. It will exist as an atom. Therefore, a zinc selenide polycrystal having zinc vacancies and having selenium introduced between crystal lattices can be synthesized. In this case as well, as in the case of the first embodiment described above, these zinc vacancies and selenium, which is an interstitial atom, act as acceptors, generating holes in the zinc selenide polycrystal. Therefore, the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal are combined with the generated holes, and the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal are reduced.

以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(8)本実施形態においては、CVD法によりセレン化亜鉛多結晶を成長させる際に、亜鉛と、亜鉛の量より多い量のセレンを反応させる構成としている。従って、合成されたセレン化亜鉛多結晶において、亜鉛の空孔が発生するとともに、セレンが格子間原子として存在することになり、これらの亜鉛の空孔、および格子間原子であるセレンは、アクセプターとして作用し、セレン化亜鉛多結晶において正孔を発生することになる。そうすると、セレン化亜鉛多結晶内に存在する、僅かな残留不純物や空孔、欠陥などに起因した自由電子が、当該正孔と結合するため、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を減少させることが可能になる。そうすると、セレン化亜鉛多結晶により形成されたレンズを炭酸ガスレーザ用の光学部品として使用する場合に、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズに入射した炭酸ガスレーザ光を吸収する自由電子が減少するため、セレン化亜鉛レンズの温度上昇を効果的に抑制することができるとともに、当該温度上昇に起因するセレン化亜鉛レンズの屈折率の変化を効果的に抑制することが可能になる。従って、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズの焦点距離の変動やセレン化亜鉛レンズの焼損の発生を効果的に防止できるため、結果として、被処理物を適切に加工することが容易になる。
According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(8) In this embodiment, when growing a zinc selenide polycrystal by CVD method, it is set as the structure which reacts zinc and the quantity of selenium larger than the quantity of zinc. Accordingly, in the synthesized zinc selenide polycrystal, zinc vacancies are generated and selenium is present as interstitial atoms. These zinc vacancies and selenium as interstitial atoms are As a result, holes are generated in the zinc selenide polycrystal. As a result, free electrons existing in the zinc selenide polycrystal due to slight residual impurities, vacancies, and defects are combined with the holes, thereby reducing the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal. It becomes possible to make it. Then, when a lens formed of zinc selenide polycrystal is used as an optical component for a carbon dioxide laser, the carbon dioxide laser incident on the zinc selenide lens is used as compared with the case of using the conventional zinc selenide polycrystal. Since free electrons that absorb light are reduced, the temperature increase of the zinc selenide lens can be effectively suppressed, and the change in the refractive index of the zinc selenide lens due to the temperature increase is effectively suppressed. It becomes possible. Therefore, compared with the case where the conventional zinc selenide polycrystal is used, the focal length variation of the zinc selenide lens and the occurrence of burnout of the zinc selenide lens can be effectively prevented. Can be processed appropriately.

(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。上述の第3の実施形態においては、セレン化亜鉛多結晶を、CVD法により成長させる際に、セレンの量を亜鉛の量よりも多くして、セレンと亜鉛を反応させる構成としたが、本実施形態においては、上述のCVD法によりセレン化亜鉛多結晶を合成した後、合成されたセレン化亜鉛多結晶を熱処理することにより、セレン化亜鉛多結晶において、亜鉛の空孔を発生させるとともに、結晶格子間にセレンを導入する点に特徴がある。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the above-described third embodiment, when the zinc selenide polycrystal is grown by the CVD method, the amount of selenium is made larger than the amount of zinc to react selenium with zinc. In the embodiment, after synthesizing the zinc selenide polycrystal by the above-described CVD method, the synthesized zinc selenide polycrystal is heat-treated to generate zinc vacancies in the zinc selenide polycrystal, It is characterized in that selenium is introduced between crystal lattices.

より具体的には、まず、上述のCVD法によりセレン化亜鉛多結晶を合成する。この際、本実施形態においても、上述の第1の実施形態と異なり、溶融浴10内に、アクセプター不純物の原料は収容せず、金属セレン9のみを収容して、セレン化亜鉛多結晶を合成する。   More specifically, first, zinc selenide polycrystal is synthesized by the above-described CVD method. At this time, also in the present embodiment, unlike the above-described first embodiment, the acceptor impurity raw material is not accommodated in the molten bath 10, and only the metal selenium 9 is accommodated to synthesize zinc selenide polycrystal. To do.

次いで、合成したセレン化亜鉛多結晶を、アセトンおよびエタノールにて超音波洗浄した後、水酸化ナトリウムを用いてエッチングを行う。次いで、セレン化亜鉛多結晶を、フッ酸により洗浄した石英管内に収容し、所定の圧力(1×10−3Pa以下)により真空排気して、当該石英管内にセレン化亜鉛多結晶を真空封入する。次いで、真空封入した石英管に対して、600〜1200℃の温度で、所定時間、熱処理を行う。そうすると、熱処理により、セレン化亜鉛多結晶内に存在する過剰な亜鉛が結晶内から抽出されて、亜鉛の空孔が発生するとともに、熱拡散により、過剰なセレンが結晶内に導入されて、セレンが格子間原子として存在することになる。従って、亜鉛の空孔を有するとともに、結晶格子間にセレンが導入されたセレン化亜鉛多結晶を合成することができる。そして、この場合も、上述の第1の実施形態の場合と同様に、これらの亜鉛の空孔、および格子間原子であるセレンは、アクセプターとして作用し、セレン化亜鉛多結晶において正孔を発生するため、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子は、発生した正孔と結合して、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子が減少することになる。 Next, the synthesized zinc selenide polycrystal is subjected to ultrasonic cleaning with acetone and ethanol, and then etched using sodium hydroxide. Next, the zinc selenide polycrystal is accommodated in a quartz tube washed with hydrofluoric acid, and evacuated by a predetermined pressure (1 × 10 −3 Pa or less), and the zinc selenide polycrystal is vacuum sealed in the quartz tube. To do. Next, the vacuum sealed quartz tube is heat-treated at a temperature of 600 to 1200 ° C. for a predetermined time. Then, excess zinc present in the polycrystal of zinc selenide is extracted from the crystal by heat treatment, and zinc vacancies are generated, and excess selenium is introduced into the crystal by thermal diffusion, Exists as an interstitial atom. Therefore, a zinc selenide polycrystal having zinc vacancies and having selenium introduced between crystal lattices can be synthesized. In this case as well, as in the case of the first embodiment described above, these zinc vacancies and selenium, which is an interstitial atom, act as acceptors, generating holes in the zinc selenide polycrystal. Therefore, the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal are combined with the generated holes, and the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal are reduced.

以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(9)本実施形態においては、CVD法によりセレン化亜鉛多結晶を合成した後、合成されたセレン化亜鉛多結晶を熱処理することにより、セレン化亜鉛多結晶において、亜鉛の空孔を発生させるとともに、結晶格子間にセレンを導入する構成としている。従って、合成されたセレン化亜鉛多結晶において、亜鉛の空孔、および格子間原子であるセレンが存在することになり、これらの亜鉛の空孔、および格子間原子であるセレンは、アクセプターとして作用し、セレン化亜鉛多結晶において正孔を発生することになる。そうすると、セレン化亜鉛多結晶内に存在する、僅かな残留不純物や空孔、欠陥などに起因した自由電子が、当該正孔と結合するため、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子を減少させることが可能になる。そうすると、セレン化亜鉛多結晶により形成されたレンズを炭酸ガスレーザ用の光学部品として使用する場合に、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズに入射した炭酸ガスレーザ光を吸収する自由電子が減少するため、セレン化亜鉛レンズの温度上昇を効果的に抑制することができるとともに、当該温度上昇に起因するセレン化亜鉛レンズの屈折率の変化を効果的に抑制することが可能になる。従って、上記従来のセレン化亜鉛多結晶を使用する場合に比し、セレン化亜鉛レンズの焦点距離の変動やセレン化亜鉛レンズの焼損の発生を効果的に防止できるため、結果として、被処理物を適切に加工することが容易になる。
According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(9) In this embodiment, after synthesizing the zinc selenide polycrystal by the CVD method, the synthesized zinc selenide polycrystal is heat-treated to generate zinc vacancies in the zinc selenide polycrystal. In addition, selenium is introduced between crystal lattices. Therefore, in the synthesized zinc selenide polycrystal, selenium which is a vacancy of zinc and interstitial atoms exists, and selenium which is a vacancy of zinc and interstitial atoms acts as an acceptor. Then, holes are generated in the zinc selenide polycrystal. As a result, free electrons existing in the zinc selenide polycrystal due to slight residual impurities, vacancies, and defects are combined with the holes, thereby reducing the free electrons existing in the zinc selenide polycrystal. It becomes possible to make it. Then, when a lens formed of zinc selenide polycrystal is used as an optical component for a carbon dioxide laser, the carbon dioxide laser incident on the zinc selenide lens is used as compared with the case of using the conventional zinc selenide polycrystal. Since free electrons that absorb light are reduced, the temperature increase of the zinc selenide lens can be effectively suppressed, and the change in the refractive index of the zinc selenide lens due to the temperature increase is effectively suppressed. It becomes possible. Therefore, compared with the case where the conventional zinc selenide polycrystal is used, the focal length variation of the zinc selenide lens and the occurrence of burnout of the zinc selenide lens can be effectively prevented. Can be processed appropriately.

以下に、本発明を実施例、比較例に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、これらの実施例を本発明の趣旨に基づいて変形、変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。   Below, this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example. In addition, this invention is not limited to these Examples, These Examples can be changed and changed based on the meaning of this invention, and they are excluded from the scope of the present invention. is not.

(実施例1)
(セレン化亜鉛多結晶の製造)
まず、図1に示す装置を用いて、金属セレン9が収容された溶融浴10内に、アクセプター不純物の原料であるNaSeを収容させた状態で、上述のCVD法により、セレン化亜鉛多結晶を合成した。なお、反応室12内の全ガス圧力を100Toor、基板13の温度を700℃、金属亜鉛6が収容された溶融浴7の温度を500℃、金属セレン9とNaSeが収容された溶融浴10の温度を500℃、水素ガスの流量を70cc/分として、300時間、反応を行った。また、溶融浴10内に収容された金属セレンの重量に対して、溶融浴10内に収容するアクセプター不純物の原料の量を1重量%にして、CVD法を行った。その結果、約15mmの厚みを有するセレン化亜鉛多結晶を得た。
(Example 1)
(Production of zinc selenide polycrystal)
First, by using the apparatus shown in FIG. 1, a zinc selenide-rich material is obtained by the above-described CVD method in a state where Na 2 Se, which is a raw material for acceptor impurities, is contained in a molten bath 10 containing metal selenium 9. Crystals were synthesized. The total gas pressure in the reaction chamber 12 is 100 Toor, the temperature of the substrate 13 is 700 ° C., the temperature of the molten bath 7 containing the metallic zinc 6 is 500 ° C., and the molten bath containing the metallic selenium 9 and Na 2 Se. The reaction was performed for 300 hours at a temperature of 10 at 500 ° C. and a hydrogen gas flow rate of 70 cc / min. Further, the CVD method was performed by setting the amount of acceptor impurity raw material accommodated in the molten bath 10 to 1 wt% with respect to the weight of the metal selenium accommodated in the molten bath 10. As a result, a zinc selenide polycrystal having a thickness of about 15 mm was obtained.

(吸収率の測定)
次いで、得られたセレン化亜鉛多結晶を、10個のサンプル用のセレン化亜鉛多結晶(径:50mm、厚さ:10mm)に加工するとともに、サンプル用の各セレン化亜鉛多結晶に対して、表面粗さが10nm以下となるように、光学研磨を行った。次いで、各サンプル用のセレン化亜鉛多結晶に対して、10.6μmの炭酸ガスレーザ光を照射し、吸収率測定装置(堀場ジョバイボン社製、商品名フォトルミナーW640)を用いて、当該レーザ光の吸収率を測定した。以上の結果を、表1に示す。
(Measurement of absorption rate)
Next, the obtained zinc selenide polycrystal is processed into 10 samples of zinc selenide polycrystal (diameter: 50 mm, thickness: 10 mm), and for each zinc selenide polycrystal for samples. Then, optical polishing was performed so that the surface roughness was 10 nm or less. Next, a 10.6 μm carbon dioxide laser beam is irradiated to the polycrystal zinc selenide for each sample, and the absorption of the laser beam is performed using an absorptance measuring device (trade name Photoluminer W640, manufactured by Horiba Jobibon). Absorptivity was measured. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
金属セレン9が収容された溶融浴10内に、アクセプター不純物の原料であるNaSeを収容しなかったこと以外は、上述の実施例1と同様にしてセレン化亜鉛多結晶を製造した。また、上述の実施例1と同様の条件により、吸収率の測定を行った。以上の結果を、表1に示す。
(Comparative Example 1)
A zinc selenide polycrystal was produced in the same manner as in Example 1 except that Na 2 Se as an acceptor impurity raw material was not contained in the molten bath 10 containing the metal selenium 9. Further, the absorptance was measured under the same conditions as in Example 1 described above. The results are shown in Table 1.

Figure 2008013414
Figure 2008013414

表1に示すように、実施例1のセレン化亜鉛多結晶においては、比較例1のセレン化亜鉛多結晶に比し、レーザ光の吸収率が小さく、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子が減少していることが判る。これは、実施例1においては、金属セレン9が収容された溶融浴10内に、アクセプター不純物の原料であるNaSeを収容させた状態で、セレン化亜鉛多結晶を合成することにより、アクセプター不純物であるNaがドープされたセレン化亜鉛多結晶を得ることができたためであるものと考えられる。 As shown in Table 1, the zinc selenide polycrystal of Example 1 has a lower laser beam absorption than the zinc selenide polycrystal of Comparative Example 1, and is free in the zinc selenide polycrystal. It can be seen that the number of electrons is decreasing. In Example 1, the acceptor is synthesized by synthesizing zinc selenide polycrystal in a state where Na 2 Se, which is a raw material of acceptor impurities, is accommodated in the molten bath 10 in which metal selenium 9 is accommodated. This is considered to be because a zinc selenide polycrystal doped with Na as an impurity could be obtained.

(実施例2)
(セレン化亜鉛多結晶の製造)
まず、図1に示す装置を用いて、上述のCVD法により、セレン化亜鉛多結晶を製造したところ、約10mmの厚みを有するセレン化亜鉛多結晶を得た。なお、金属セレン9が収容された溶融浴10内に、アクセプター不純物の原料であるNaSeを収容しなかったこと以外は、上述の実施例1と同様にしてセレン化亜鉛多結晶を製造した。
(Example 2)
(Production of zinc selenide polycrystal)
First, when the zinc selenide polycrystal was manufactured by the above-mentioned CVD method using the apparatus shown in FIG. 1, the zinc selenide polycrystal having a thickness of about 10 mm was obtained. A zinc selenide polycrystal was produced in the same manner as in Example 1 except that Na 2 Se, which is a raw material for acceptor impurities, was not contained in the molten bath 10 in which the metal selenium 9 was contained. .

(セレン化亜鉛多結晶の熱処理)
次いで、得られたセレン化亜鉛多結晶を、10個のサンプル用のセレン化亜鉛多結晶(径:60mm、厚さ:15mm)に加工するとともに、各サンプル用のセレン化亜鉛多結晶に対して、アセトンおよびエタノールにて超音波洗浄を行い、NaOH(25wt%)を用いて、120℃の条件下で、15分間エッチングを行った。次いで、各セレン化亜鉛多結晶を、アクセプター不純物の原料であるNaSeとともに、フッ酸により洗浄した石英管(径:70mm、長さ:200mm)内に収容し、所定の圧力(1×10−3Pa以下)により真空排気して、当該石英管内にセレン化亜鉛多結晶とNaSeを真空封入した。次いで、真空封入した石英管に対して、約800℃の温度で、240時間、熱処理を行った。
(Heat treatment of polycrystalline zinc selenide)
Next, the obtained zinc selenide polycrystal was processed into 10 samples of zinc selenide polycrystal (diameter: 60 mm, thickness: 15 mm), and the zinc selenide polycrystal for each sample was processed. Then, ultrasonic cleaning was performed with acetone and ethanol, and etching was performed using NaOH (25 wt%) at 120 ° C. for 15 minutes. Next, each zinc selenide polycrystal is accommodated in a quartz tube (diameter: 70 mm, length: 200 mm) washed with hydrofluoric acid together with Na 2 Se as an acceptor impurity raw material, and a predetermined pressure (1 × 10 10). -3 Pa or less) was evacuated, and zinc selenide polycrystal and Na 2 Se were vacuum sealed in the quartz tube. Next, the vacuum sealed quartz tube was subjected to heat treatment at a temperature of about 800 ° C. for 240 hours.

(吸収率の測定)
熱処理終了後、石英管からセレン化亜鉛多結晶を取り出すとともに、10個のサンプル用のセレン化亜鉛多結晶(径:50mm、厚さ:10mm)に加工し、その後、サンプル用の各セレン化亜鉛多結晶に対して、表面粗さが10nm以下となるように、光学研磨を行った。次いで、各サンプル用のセレン化亜鉛多結晶に対して、その両面に、無反射コートとして、フッ化トリウムとセレン化亜鉛膜を蒸着し、その後、10.6μmの炭酸ガスレーザ光を照射し、吸収率測定装置を用いて、当該レーザ光の吸収率を測定した。以上の結果を、表2に示す。
(Measurement of absorption rate)
After completion of the heat treatment, the zinc selenide polycrystal is taken out from the quartz tube and processed into ten samples of zinc selenide polycrystal (diameter: 50 mm, thickness: 10 mm), and then each zinc selenide for the sample is used. Optical polishing was performed on the polycrystal so that the surface roughness was 10 nm or less. Next, a zinc selenide polycrystal for each sample was vapor-deposited with thorium fluoride and a zinc selenide film on both sides as a non-reflective coating, and then irradiated with a 10.6 μm carbon dioxide laser beam for absorption. The absorption rate of the laser beam was measured using a rate measuring device. The results are shown in Table 2.

(比較例2)
上述の熱処理を行わなかったこと以外は、上述の実施例2と同様にしてセレン化亜鉛多結晶を製造した。また、上述の実施例2と同様の条件により、吸収率の測定を行った。以上の結果を、表1に示す。
(Comparative Example 2)
A zinc selenide polycrystal was produced in the same manner as in Example 2 except that the heat treatment was not performed. Further, the absorptance was measured under the same conditions as in Example 2 described above. The results are shown in Table 1.

Figure 2008013414
Figure 2008013414

表2に示すように、実施例2のセレン化亜鉛多結晶においては、比較例2のセレン化亜鉛多結晶に比し、レーザ光の吸収率が小さく、セレン化亜鉛多結晶内に存在する自由電子が減少していることが判る。これは、実施例2においては、セレン化亜鉛多結晶を、CVD法により合成した後、熱処理を行うことにより、アクセプター不純物であるNaがドープされたセレン化亜鉛多結晶を得ることができたためであるものと考えられる。   As shown in Table 2, the zinc selenide polycrystal of Example 2 has a lower laser light absorption than the zinc selenide polycrystal of Comparative Example 2, and is free in the zinc selenide polycrystal. It can be seen that electrons are decreasing. This is because in Example 2, zinc selenide polycrystals doped with Na, which is an acceptor impurity, were obtained by performing heat treatment after synthesizing the zinc selenide polycrystals by the CVD method. It is thought that there is.

(フォトルミネセンス測定)
次に、アクセプター不純物であるNaがドープされていることを確認するために、製造されたセレン化亜鉛多結晶に対して、フォトルミネセンス測定装置(堀場ジョバイボン社製、商品名フォトルミナーW640)を用いて、フォトルミネセンス測定を行った。なお、熱処理が行われたセレン化亜鉛多結晶のサンプルとしては、上述の実施例2において製造されたセレン化亜鉛多結晶を、長さ10mm、厚さ1mmに切り出し、表面粗さが10nm以下となるように、光学研磨を行った後、上述の超音波洗浄、エッチング、および熱処理を行ったものを使用した。また、熱処理が行われなかった(即ち、熱処理前の)セレン化亜鉛多結晶のサンプルとしては、上述の実施例2において製造されたセレン化亜鉛多結晶を長さ10mm、厚さ1mmに切り出し、表面粗さが10nm以下となるように、光学研磨を行った後、上述の超音波洗浄、エッチングのみを行ったものを使用した。また、測定温度は4.2Kとし、励起光源として、325nmのHe−Cdレーザを使用した。熱処理が行われたセレン化亜鉛多結晶に対するフォトルミネセンス測定により得られたチャートを図2に示すとともに、熱処理が行われなかったセレン化亜鉛多結晶に対するフォトルミネセンス測定により得られたチャートを図3に示す。
(Photoluminescence measurement)
Next, in order to confirm that Na, which is an acceptor impurity, is doped, a photoluminescence measuring device (manufactured by Horiba Jobibon Co., Ltd., trade name Photoluminer W640) is applied to the manufactured zinc selenide polycrystal. Used to perform photoluminescence measurement. In addition, as a sample of the zinc selenide polycrystal which was heat-treated, the zinc selenide polycrystal produced in the above-mentioned Example 2 was cut into a length of 10 mm and a thickness of 1 mm, and the surface roughness was 10 nm or less. As described above, after performing optical polishing, the one subjected to the above-described ultrasonic cleaning, etching, and heat treatment was used. In addition, as a sample of the zinc selenide polycrystal that was not heat-treated (that is, before the heat treatment), the zinc selenide polycrystal produced in Example 2 described above was cut into a length of 10 mm and a thickness of 1 mm, The optical polishing was performed so that the surface roughness was 10 nm or less, and then only the above-described ultrasonic cleaning and etching were performed. The measurement temperature was 4.2 K, and a 325 nm He—Cd laser was used as the excitation light source. FIG. 2 shows a chart obtained by photoluminescence measurement for the heat-treated zinc selenide polycrystal, and FIG. 2 shows a chart obtained by photoluminescence measurement for the zinc selenide polycrystal which has not been heat-treated. 3 shows.

図3に示すように、熱処理前のセレン化亜鉛多結晶においては、自由電子を放出するドナー束縛励起子(ピーク波長:4431Å、発光強度:6.2)に対する、正孔を放出するアクセプター束縛励起子(ピーク波長:4439Å、発光強度:0.5)の発光強度比が0.08であった。一方、図2に示すように、熱処理後のセレン化亜鉛多結晶においては、自由電子を放出するドナー束縛励起子(ピーク波長:4431Å、発光強度:8.6)に対する、正孔を放出するアクセプター束縛励起子(ピーク波長:4439Å、発光強度:3.1)の発光強度比が0.36となっていた。即ち、熱処理前後で、上述の発光強度比が増大しており、熱処理により、アクセプター不純物であるNaがドープされていることが確認できた。   As shown in FIG. 3, in the zinc selenide polycrystal before heat treatment, acceptor-bound excitation that emits holes with respect to donor-bound excitons (peak wavelength: 4431Å, emission intensity: 6.2) that emits free electrons. The emission intensity ratio of the child (peak wavelength: 4439 mm, emission intensity: 0.5) was 0.08. On the other hand, as shown in FIG. 2, in the zinc selenide polycrystal after heat treatment, an acceptor that emits holes with respect to donor-bound excitons (peak wavelength: 4431 :, emission intensity: 8.6) that emits free electrons. The emission intensity ratio of bound excitons (peak wavelength: 4439Å, emission intensity: 3.1) was 0.36. That is, before and after the heat treatment, the above-mentioned emission intensity ratio was increased, and it was confirmed that the acceptor impurity Na was doped by the heat treatment.

本発明の活用例としては、炭酸ガスレーザを熱源として用い、レーザ光の熱によって、被処理物を局所的に加熱して、穴開け、切断等のレーザ加工を行う際に使用する光学部品を構成するセレン化水素多結晶およびその製造方法が挙げられる。   As an application example of the present invention, a carbon dioxide laser is used as a heat source, and an optical component used when laser processing such as drilling and cutting is performed by locally heating an object to be processed by the heat of laser light. A hydrogen selenide polycrystal and a method for producing the same.

本発明の第1の実施形態に係るセレン化亜鉛多結晶の合成方法を実施するための装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the apparatus for enforcing the synthesis method of the zinc selenide polycrystal which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 熱処理が行われたセレン化亜鉛多結晶に対するフォトルミネセンス測定により得られたチャートである。It is the chart obtained by the photoluminescence measurement with respect to the zinc selenide polycrystal by which heat processing was performed. 熱処理が行われなかったセレン化亜鉛多結晶に対するフォトルミネセンス測定により得られたチャートである。It is the chart obtained by the photoluminescence measurement with respect to the zinc selenide polycrystal which was not heat-processed.

符号の説明Explanation of symbols

1…装置、2…キャリアガス容器、3…水素ガス容器、4…亜鉛蒸気生成室、5…セレン化水素合成室、6…金属亜鉛、7…溶融浴、8…ヒータ、9…金属セレン、10…溶融浴、11…ヒータ、12…反応室、13…基板、14…ヒータ、15…コールドトラップ16…流量調整バルブ、17…堆積層   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Apparatus, 2 ... Carrier gas container, 3 ... Hydrogen gas container, 4 ... Zinc vapor generation chamber, 5 ... Hydrogen selenide synthesis chamber, 6 ... Metal zinc, 7 ... Molten bath, 8 ... Heater, 9 ... Metal selenium, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Molten bath, 11 ... Heater, 12 ... Reaction chamber, 13 ... Substrate, 14 ... Heater, 15 ... Cold trap 16 ... Flow control valve, 17 ... Deposited layer

Claims (10)

結晶内にアクセプター不純物がドープされていることを特徴とするセレン化亜鉛多結晶。   A zinc selenide polycrystal characterized in that an acceptor impurity is doped in the crystal. 前記セレン化亜鉛多結晶内における前記アクセプター不純物の濃度が、0.001ppb以上0.01ppm以下であることを特徴とする請求項1に記載のセレン化亜鉛多結晶。   2. The zinc selenide polycrystal according to claim 1, wherein a concentration of the acceptor impurity in the zinc selenide polycrystal is 0.001 ppb or more and 0.01 ppm or less. 前記アクセプター不純物が、リチウム、ナトリウム、およびカリウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のセレン化亜鉛多結晶。   The zinc selenide polycrystal according to claim 1 or 2, wherein the acceptor impurity contains at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium. CVD法によりセレン化亜鉛多結晶を成長させる際に、アクセプター不純物を前記セレン化亜鉛多結晶内にドープすることを特徴とするセレン化亜鉛多結晶の製造方法。   A method for producing a zinc selenide polycrystal, wherein an acceptor impurity is doped into the zinc selenide polycrystal when growing the zinc selenide polycrystal by a CVD method. 前記アクセプター不純物の原料が、セレン化リチウム(LiSe)、セレン化ナトリウム(NaSe)、およびセレン化カリウム(KSe)からなる群より選ばれた少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項4に記載のセレン化亜鉛多結晶の製造方法。 The acceptor impurity raw material contains at least one selected from the group consisting of lithium selenide (Li 2 Se), sodium selenide (Na 2 Se), and potassium selenide (K 2 Se). The method for producing a zinc selenide polycrystal according to claim 4. CVD法によりセレン化亜鉛多結晶を合成する工程と、
合成された前記セレン化亜鉛多結晶を熱処理することにより、アクセプター不純物をセレン化亜鉛多結晶内にドープする工程と、を少なくとも備えることを特徴とするセレン化亜鉛多結晶の製造方法。
Synthesizing zinc selenide polycrystal by a CVD method;
And a step of doping the zinc selenide polycrystal thus synthesized into a zinc selenide polycrystal by heat-treating the zinc selenide polycrystal.
前記アクセプター不純物の原料が、セレン化リチウム(LiSe)、セレン化ナトリウム(NaSe)、およびセレン化カリウム(KSe)からなる群より選ばれた少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項6に記載のセレン化亜鉛多結晶の製造方法。 The acceptor impurity raw material contains at least one selected from the group consisting of lithium selenide (Li 2 Se), sodium selenide (Na 2 Se), and potassium selenide (K 2 Se). The manufacturing method of the zinc selenide polycrystal of Claim 6. 亜鉛の空孔を有するとともに、結晶格子間にセレンが導入されていることを特徴とするセレン化亜鉛多結晶。   A zinc selenide polycrystal having zinc vacancies and selenium introduced between crystal lattices. CVD法によりセレン化亜鉛多結晶を成長させる際に、亜鉛と、前記亜鉛の量より多い量のセレンを反応させることを特徴とするセレン化亜鉛多結晶の製造方法。   A method for producing a zinc selenide polycrystal, characterized in that, when growing a zinc selenide polycrystal by a CVD method, zinc and an amount of selenium larger than the amount of zinc are reacted. CVD法によりセレン化亜鉛多結晶を合成する工程と、
合成された前記セレン化亜鉛多結晶を熱処理することにより、前記セレン化亜鉛多結晶において、亜鉛の空孔を発生させるとともに、結晶格子間にセレンを導入することを特徴とするセレン化亜鉛多結晶の製造方法。
Synthesizing zinc selenide polycrystal by a CVD method;
The zinc selenide polycrystal is characterized by generating zinc vacancies in the zinc selenide polycrystal by introducing a heat treatment into the synthesized zinc selenide polycrystal and introducing selenium between crystal lattices. Manufacturing method.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011045983A1 (en) * 2009-10-14 2011-04-21 大陽日酸株式会社 Method and apparatus for supplying hydrogen selenide mixed gas for solar cells
JP2012153583A (en) * 2011-01-27 2012-08-16 Taiyo Nippon Sanso Corp Apparatus for producing hydrogen selenide
JP2013135133A (en) * 2011-12-27 2013-07-08 Honda Motor Co Ltd Film formation device for solar cell and film formation method for solar cell
CN113912026A (en) * 2021-09-13 2022-01-11 三峡大学 Preparation method of double-carbon-modified zinc selenide layered multistage microspheres

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50342B1 (en) * 1970-10-09 1975-01-08
JPS61225188A (en) * 1985-03-28 1986-10-06 Seiko Epson Corp Organozinc compound and production thereof
JPS63278340A (en) * 1987-05-11 1988-11-16 Nippon Sheet Glass Co Ltd Manufacture of thin ii-vi compound film
JPH05291138A (en) * 1992-04-09 1993-11-05 Sumitomo Electric Ind Ltd Molecular beam epitaxy method
JPH06275539A (en) * 1993-03-23 1994-09-30 Akihiko Yoshikawa Growth method of ii-vi compound semiconductor
JP2002068898A (en) * 2000-08-25 2002-03-08 Minoru Isshiki Method of growing zinc selenide single crystal
JP2005294415A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Hoya Corp Hole injection electrode and semiconductor device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50342B1 (en) * 1970-10-09 1975-01-08
JPS61225188A (en) * 1985-03-28 1986-10-06 Seiko Epson Corp Organozinc compound and production thereof
JPS63278340A (en) * 1987-05-11 1988-11-16 Nippon Sheet Glass Co Ltd Manufacture of thin ii-vi compound film
JPH05291138A (en) * 1992-04-09 1993-11-05 Sumitomo Electric Ind Ltd Molecular beam epitaxy method
JPH06275539A (en) * 1993-03-23 1994-09-30 Akihiko Yoshikawa Growth method of ii-vi compound semiconductor
JP2002068898A (en) * 2000-08-25 2002-03-08 Minoru Isshiki Method of growing zinc selenide single crystal
JP2005294415A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Hoya Corp Hole injection electrode and semiconductor device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011045983A1 (en) * 2009-10-14 2011-04-21 大陽日酸株式会社 Method and apparatus for supplying hydrogen selenide mixed gas for solar cells
CN102471062A (en) * 2009-10-14 2012-05-23 大阳日酸株式会社 Method and apparatus for supplying hydrogen selenide mixed gas for solar cells
JP5663488B2 (en) * 2009-10-14 2015-02-04 大陽日酸株式会社 Method and apparatus for supplying hydrogen selenide mixed gas for solar cell
JP2012153583A (en) * 2011-01-27 2012-08-16 Taiyo Nippon Sanso Corp Apparatus for producing hydrogen selenide
JP2013135133A (en) * 2011-12-27 2013-07-08 Honda Motor Co Ltd Film formation device for solar cell and film formation method for solar cell
CN113912026A (en) * 2021-09-13 2022-01-11 三峡大学 Preparation method of double-carbon-modified zinc selenide layered multistage microspheres
CN113912026B (en) * 2021-09-13 2022-12-20 三峡大学 Preparation method of double-carbon-modified zinc selenide layered multistage microspheres

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