JP2013112605A - Regenerating method of reaction vessel, regeneration reaction vessel, and method for producing crystal - Google Patents

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英夫 藤澤
Yutaka Mikawa
豊 三川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a regenerating method of a reaction vessel used in crystal growth, a regeneration reaction vessel, and a method for manufacturing a crystal that uses the vessel, in order to provide a reaction vessel reusable in crystal growth.SOLUTION: There is provided the method for regenerating the reaction vessel that includes applying a restoring procedure that repairs deformation and/or alteration in quality of the reaction vessel generated in the method for producing a crystal to the reaction vessel having been used for the method for producing the crystal that performs the crystal growth in a supercritical state and/or a subcritical state in the presence of a raw material, a solvent and a mineralizing agent.

Description

本発明は、結晶成長、特にアモノサーマル法を利用した結晶成長に用いられた反応容器の再生方法、および当該方法によって再生された再生反応容器、並びに、これを用いた結晶の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for regenerating a reaction vessel used for crystal growth, particularly crystal growth utilizing an ammonothermal method, a regeneration reaction vessel regenerated by the method, and a method for producing a crystal using the same.

窒化ガリウムや窒化アルミニウム等の窒化物の単結晶は、アモノサーマル法などを利用し、結晶を成長させることにより得ることができる。アモノサーマル法は、超臨界状態および/または亜臨界状態にあるアンモニア等の窒素含有溶媒を用いて、原材料の溶解−析出反応を利用して所望の材料を製造する方法である。結晶成長へ適用するときは、溶媒への原料溶解度の温度依存性を利用して温度差により過飽和状態を発生させて結晶を析出させる。   A single crystal of nitride such as gallium nitride or aluminum nitride can be obtained by growing the crystal using an ammonothermal method or the like. The ammonothermal method is a method for producing a desired material using a dissolution-precipitation reaction of raw materials using a nitrogen-containing solvent such as ammonia in a supercritical state and / or a subcritical state. When applied to crystal growth, crystals are precipitated by generating a supersaturated state due to a temperature difference using the temperature dependence of the solubility of the raw material in the solvent.

アモノサーマル法は、例えばオートクレーブのような耐圧性容器内に収容されたカプセルなどの反応容器内にて、超臨界状態および/または亜臨界状態にあるアンモニア等の窒素を含有する溶媒を用いて結晶を成長させることにより行うことができる(例えば特許文献1参照)。このように、高温高圧下での結晶成長を行うと、一回の結晶成長で受ける反応容器のダメージは大きく、劣化しやすい。一方、反応容器の材質は主に貴金属からなり高価である。このため、結晶成長を行うたびに反応容器を交換するとコストがかさんでしまう。   The ammonothermal method uses, for example, a solvent containing nitrogen such as ammonia in a supercritical state and / or a subcritical state in a reaction vessel such as a capsule housed in a pressure-resistant vessel such as an autoclave. This can be performed by growing crystals (see, for example, Patent Document 1). As described above, when crystal growth is performed under high temperature and high pressure, damage to the reaction vessel caused by one crystal growth is large and easily deteriorated. On the other hand, the material of the reaction vessel is mainly precious metal and is expensive. For this reason, if the reaction vessel is replaced every time crystal growth is performed, the cost is increased.

特表2003−511326号公報Special table 2003-511326 gazette

しかし、反応容器を単に再利用しようとしても、一度結晶成長に用いられた反応容器は、変形(膨張、潰れ)、破裂、亀裂、ピンホール、脆化などにより劣化している場合が少なくない。このようにして劣化した反応容器を用いると、結晶成長時に反応容器から液体・気体等が漏れたり(カプセルリーク)、製造した結晶が着色したりしてしまう等の問題を生じることが明らかになった。   However, even if the reaction vessel is simply reused, the reaction vessel once used for crystal growth often deteriorates due to deformation (expansion, crushing), rupture, crack, pinhole, embrittlement and the like. It becomes clear that the use of the reaction vessel deteriorated in this way causes problems such as leakage of liquid / gas from the reaction vessel during capsule growth (capsule leak) and coloring of the produced crystal. It was.

そこで本発明者らは、結晶成長に再利用可能な反応容器を提供すべく、結晶成長に用いられた反応容器の再生方法、再生反応容器および、これを用いた結晶の製造方法を提供することを目的として鋭意検討を重ねた。   Accordingly, the present inventors provide a reaction vessel regeneration method used for crystal growth, a regeneration reaction vessel, and a crystal production method using the same, in order to provide a reaction vessel that can be reused for crystal growth. For the purpose of intensive research.

その結果、本発明者らは、結晶成長に用いられた反応容器に対して特定の修復工程を行うことにより、上記の課題を解決できることを見出した。以下に記載する本発明は、このような発見に基づいて提供されたものである。   As a result, the present inventors have found that the above problem can be solved by performing a specific repair process on the reaction vessel used for crystal growth. The present invention described below has been provided based on such findings.

[1] 原料、溶媒および鉱化剤の存在下で超臨界および/または亜臨界状態において結晶成長を行う結晶の製造方法に用いられた反応容器に、前記結晶の製造方法において生じた前記反応容器の変形および/または変質を修復する修復工程を施し再生反応容器とすることを特徴とする、反応容器の再生方法。
[2] 前記修復工程が、前記反応容器の変形および/または変質した箇所を切除する切断処理を含む[1]に記載の反応容器の再生方法。
[3] 前記修復工程が、前記反応容器の変形した箇所を矯正する矯正処理を含む[1]または[2]に記載の反応容器の再生方法。
[4] 前記修復工程が、前記反応容器に他の部材を溶接する溶接処理を含む[1]〜[3]のいずれかに記載の反応容器の再生方法。
[5] 前記溶接処理が、アーク溶接である[4]に記載の反応容器の再生方法。
[6] 前記修復工程の後に、再生反応容器の検査工程を含む[1]〜[5]のいずれかに記載の反応容器の再生方法。
[7] 前記鉱化剤が、酸性鉱化剤である[1]〜[6]のいずれかに記載の反応容器の再生方法。
[8] 前記反応容器は、融点が500〜3500℃の金属またはこれらの合金を含む材質で構成される[1]〜[7]のいずれかに記載の反応容器の再生方法。
[9] 前記反応容器は、第1〜第3遷移金属またはこれらの合金を含む材質で構成される[1]〜[7]のいずれかに記載の反応容器の再生方法。
[10] 前記反応容器は、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、金(Au)、銀(Ag)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)またはこれらの合金を含む材質で構成される[9]に記載の反応容器の再生方法。
[11] [1]〜[10]のいずれかに記載の反応容器の再生方法によって得られた再生反応容器。
[12] 反応容器内で、原料、溶媒および鉱化剤の存在下で超臨界および/または亜臨界状態において結晶成長を行う1次成長工程と、前記1次成長工程後に前記反応容器の変形および/または変質を修復して再生反応容器を得る修復工程と、前記再生反応容器内で、原料、溶媒および鉱化剤の存在下で超臨界および/または亜臨界状態において結晶成長を行う2次成長工程と、をこの順に含むことを特徴する結晶の製造方法。
[1] The reaction vessel produced in the crystal production method is used in a reaction vessel used in a crystal production method in which crystals are grown in a supercritical and / or subcritical state in the presence of a raw material, a solvent, and a mineralizer. A method for regenerating a reaction vessel, wherein a regenerative reaction vessel is provided by performing a repairing process for repairing deformation and / or alteration of the reaction vessel.
[2] The method for regenerating a reaction container according to [1], wherein the repairing step includes a cutting process of excising a deformed and / or altered part of the reaction container.
[3] The method for regenerating a reaction container according to [1] or [2], wherein the repairing step includes a correction process for correcting a deformed portion of the reaction container.
[4] The method for regenerating a reaction container according to any one of [1] to [3], wherein the repairing step includes a welding process of welding another member to the reaction container.
[5] The method for regenerating a reaction vessel according to [4], wherein the welding process is arc welding.
[6] The method for regenerating the reaction container according to any one of [1] to [5], including an inspection process for the regeneration reaction container after the repair process.
[7] The method for regenerating a reaction vessel according to any one of [1] to [6], wherein the mineralizer is an acidic mineralizer.
[8] The method for regenerating a reaction vessel according to any one of [1] to [7], wherein the reaction vessel is made of a metal containing a metal having a melting point of 500 to 3500 ° C. or an alloy thereof.
[9] The method for regenerating a reaction container according to any one of [1] to [7], wherein the reaction container is made of a material containing first to third transition metals or an alloy thereof.
[10] The reaction vessel is made of a material containing platinum (Pt), iridium (Ir), gold (Au), silver (Ag), tungsten (W), molybdenum (Mo), niobium (Nb) or an alloy thereof. The method for regenerating a reaction vessel according to [9], which is configured.
[11] A regeneration reaction container obtained by the reaction container regeneration method according to any one of [1] to [10].
[12] A primary growth step in which crystal growth is performed in a supercritical and / or subcritical state in the presence of a raw material, a solvent, and a mineralizer in a reaction vessel, and deformation of the reaction vessel after the primary growth step and And / or a repair step of repairing the alteration to obtain a regeneration reaction vessel, and secondary growth in which crystal growth is performed in a supercritical and / or subcritical state in the presence of the raw material, solvent and mineralizer in the regeneration reaction vessel. A method for producing a crystal comprising: steps in this order.

本発明の反応容器の再生方法によれば、結晶成長に少なくとも一度用いられた反応容器の劣化(変形(膨張、潰れ)、破裂、亀裂、ピンホール、脆化など)を、切断・継ぎ足し、溶接、アニール等の修復工程によって修復し、反応容器を再生して利用することができる。   According to the method for regenerating a reaction vessel of the present invention, the deterioration (deformation (expansion, crushing), rupture, crack, pinhole, embrittlement, etc.) of the reaction vessel used at least once for crystal growth is cut and added, and welded. The reaction vessel can be regenerated and used by a repair process such as annealing.

本発明で用いることができる結晶製造装置の模式図である。It is a schematic diagram of the crystal manufacturing apparatus which can be used by this invention. 反応容器の接合部の凹みの矯正処理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the correction process of the dent of the junction part of reaction container. 反応容器の接合部以外の凹みの矯正処理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the correction process of dents other than the junction part of reaction container. 反応容器の接合部以外の凹みの他の矯正処理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the other correction process of dents other than the junction part of reaction container. 反応容器の膨らみを矯正する処理を施す装置の模式図である。It is a schematic diagram of the apparatus which performs the process which corrects the swelling of a reaction container.

以下、本発明の反応容器の再生方法、再生反応容器および、これを用いた結晶の製造方法について説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
Hereinafter, the reaction container regeneration method, the regeneration reaction container, and the crystal production method using the same according to the present invention will be described.
The description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments. In the present specification, a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.

本発明の反応容器の再生方法は、原料、溶媒および鉱化剤の存在下で超臨界および/または亜臨界状態において結晶成長を行う結晶の製造方法に用いられた反応容器に、前記結晶の製造方法において生じた前記反応容器の変形および/または変質を修復する修復工程を施し再生反応容器とする。本発明の反応容器の再生方法によれば、結晶成長に少なくとも一度用いられた反応容器の劣化(変形(膨張、潰れ)、破裂、亀裂、ピンホール、脆化など)を、切断・継ぎ足し、溶接、アニール等の修復工程によって修復し、反応容器を再生して利用することができる。   The method for regenerating a reaction vessel according to the present invention is the production of the crystal in a reaction vessel used in the method for producing a crystal in which crystal growth is performed in a supercritical and / or subcritical state in the presence of a raw material, a solvent and a mineralizer. A regenerative reaction vessel is prepared by performing a repairing step for repairing deformation and / or alteration of the reaction vessel generated in the method. According to the method for regenerating a reaction vessel of the present invention, the deterioration (deformation (expansion, crushing), rupture, crack, pinhole, embrittlement, etc.) of the reaction vessel used at least once for crystal growth is cut and added, and welded. The reaction vessel can be regenerated and used by a repair process such as annealing.

[結晶の製造]
(アモノサーマル法)
まず、前記反応容器の再生方法の前提となる結晶の製造方法についてアモノサーマル法を利用した場合を例に説明する。但し、本発明で採用することができる結晶成長工程はこれに限定されるものではない。「アモノサーマル法」は、超臨界状態および/または亜臨界状態にあるアンモニア等の窒素含有溶媒を用いて、原材料の溶解−析出反応を利用して所望の材料を製造する方法である。アモノサーマル法を結晶成長へ適用するときは、アンモニア溶媒への原料溶解度の温度依存性を利用して温度差により過飽和状態を発生させて、主として窒化物結晶を析出させる。
アモノサーマル法による窒化ガリウム結晶成長は、高温高圧の超臨界および/または亜臨界状態下での反応であり、さらに、超臨界および/または亜臨界状態の窒素含有溶媒(特に純アンモニア)中への窒化物(特に窒化ガリウム)の溶解度は極めて小さいため、溶解度を向上させ結晶成長を促進させるために鉱化剤を用いることができる。前記結晶成長は、例えば、原料、種結晶、鉱化剤、および、窒素を含有する溶媒を反応容器内に設置し、前記反応容器内を窒化物単結晶の成長温度まで昇温して行われる。
[Production of crystals]
(Amonothermal method)
First, a case where an ammonothermal method is used will be described as an example of a crystal manufacturing method which is a premise of the reaction vessel regeneration method. However, the crystal growth process that can be employed in the present invention is not limited to this. The “ammonothermal method” is a method for producing a desired material using a dissolution-precipitation reaction of raw materials using a nitrogen-containing solvent such as ammonia in a supercritical state and / or a subcritical state. When the ammonothermal method is applied to crystal growth, a supersaturated state is generated by a temperature difference utilizing the temperature dependence of the raw material solubility in an ammonia solvent, and mainly nitride crystals are precipitated.
Gallium nitride crystal growth by the ammonothermal method is a reaction under supercritical and / or subcritical conditions at high temperature and pressure, and further into a nitrogen-containing solvent (especially pure ammonia) in the supercritical and / or subcritical state. Since the solubility of nitride (especially gallium nitride) is extremely small, a mineralizer can be used to improve the solubility and promote crystal growth. The crystal growth is performed, for example, by placing a raw material, a seed crystal, a mineralizer, and a solvent containing nitrogen in a reaction vessel and raising the temperature in the reaction vessel to the growth temperature of the nitride single crystal. .

(種結晶)
種結晶としては、成長結晶として成長させようとしている窒化物単結晶と同種の単結晶を用いることができる。前記種結晶の具体例としては、例えば窒化ガリウム(GaN)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化インジウム(InN)等の窒化物単結晶が挙げられる。
前記種結晶は、溶媒への溶解度および鉱化剤との反応性を考慮して決定することができる。例えば、GaNの種結晶としては、サファイア等の異種基板上にエピタキシャル成長させた後に剥離させて得た単結晶、金属GaからNaやLi、Biをフラックスとして結晶成長させて得た単結晶、液相エピタキシ法(LPE法)を用いて得たホモ/ヘテロエピタキシャル成長させた単結晶、溶液成長法に基づき作製された単結晶およびそれらを切断した結晶などを用いることができる。前記エピタキシャル成長の具体的な方法については特に制限されず、例えば、ハイドライド気相成長法(HVPE)法、有機金属化学気相堆積法(MOCVD法)、液相法、アモノサーマル法などを採用することができる。
(Seed crystal)
As the seed crystal, a single crystal of the same type as the nitride single crystal to be grown as a growth crystal can be used. Specific examples of the seed crystal include nitride single crystals such as gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), and indium nitride (InN).
The seed crystal can be determined in consideration of solubility in a solvent and reactivity with a mineralizer. For example, as a seed crystal of GaN, a single crystal obtained by epitaxial growth on a heterogeneous substrate such as sapphire and then exfoliated, a single crystal obtained by crystal growth of Na, Li, and Bi from metal Ga as a flux, a liquid phase A single crystal obtained by homo / heteroepitaxial growth obtained by using an epitaxy method (LPE method), a single crystal produced based on a solution growth method, a crystal obtained by cutting them, and the like can be used. The specific method of the epitaxial growth is not particularly limited, and for example, a hydride vapor phase growth method (HVPE) method, a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method), a liquid phase method, an ammonothermal method, or the like is adopted. be able to.

(鉱化剤)
前記鉱化剤の種類は特に制限されない。本発明は、酸性鉱化剤を用いた場合により好ましく適用することが可能である。また、ハロゲン元素を含む鉱化剤を用いた場合により好ましく適用することが可能である。ハロゲン元素を含む鉱化剤の例としては、ハロゲン化アンモニウム、ハロゲン化水素、アンモニウムヘキサハロシリケート、およびヒドロカルビルアンモニウムフルオリドや、ハロゲン化テトラメチルアンモニウム、ハロゲン化テトラエチルアンモニウム、ハロゲン化ベンジルトリメチルアンモニウム、ハロゲン化ジプロピルアンモニウム、およびハロゲン化イソプロピルアンモニウムなどのアルキルアンモニウム塩、フッ化アルキルナトリウムのようなハロゲン化アルキル金属、ハロゲン化アルカリ土類金属、ハロゲン化金属等が例示される。このうち、好ましくはハロゲン元素を含む添加物(鉱化剤)であるハロゲン化アルカリ、アルカリ土類金属のハロゲン化物、金属のハロゲン化物、ハロゲン化アンモニウム、ハロゲン化水素であり、さらに好ましくはハロゲン化アルカリ、ハロゲン化アンモニウム、周期表第13族金属のハロゲン化物、ハロゲン化水素であり、特に好ましくはハロゲン化アンモニウム、ハロゲン化ガリウム、ハロゲン化水素である。これらの鉱化剤は単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
(Mineralizer)
The kind of the mineralizer is not particularly limited. The present invention can be more preferably applied when an acidic mineralizer is used. Moreover, it is possible to apply more preferably when a mineralizer containing a halogen element is used. Examples of mineralizers containing halogen elements include ammonium halide, hydrogen halide, ammonium hexahalosilicate, and hydrocarbyl ammonium fluoride, tetramethylammonium halide, tetraethylammonium halide, benzyltrimethylammonium halide, halogen Examples thereof include alkylammonium salts such as dipropylammonium halide and isopropylammonium halide, alkyl metal halides such as sodium alkyl fluoride, alkaline earth metal halides, metal halides and the like. Of these, an additive (mineralizing agent) containing a halogen element is preferably an alkali halide, an alkaline earth metal halide, a metal halide, an ammonium halide, or a hydrogen halide, more preferably a halogenated. Alkali, ammonium halide, Group 13 metal halide and hydrogen halide are particularly preferred, and ammonium halide, gallium halide and hydrogen halide are particularly preferred. These mineralizers may be used alone or in combination of two or more.

前記製造方法では、ハロゲン元素を含有する鉱化剤とともに、ハロゲン元素を含まない鉱化剤を用いることも可能であり、例えばNaNH2やKNH2やLiNH2などのアルカリ金属アミドと組み合わせて用いることもできる。前記鉱化剤は、製造方法で成長させる窒化物結晶に不純物が混入するのを防ぐために、必要に応じて精製、乾燥してから使用することができる。前記鉱化剤の純度は、通常は95%以上、好ましくは99%以上、さらに好ましくは99.99%以上である。 In the manufacturing method, it is possible to use a mineralizer containing no halogen element together with a mineralizer containing a halogen element. For example, it is used in combination with an alkali metal amide such as NaNH 2 , KNH 2 or LiNH 2. You can also. The mineralizer can be used after being purified and dried as necessary in order to prevent impurities from being mixed into the nitride crystal grown by the production method. The purity of the mineralizer is usually 95% or higher, preferably 99% or higher, more preferably 99.99% or higher.

鉱化剤に含まれるハロゲン元素のアンモニアに対するモル濃度は0.1mol%以上が好ましく、0.3mol%以上がより好ましく、0.5mol%以上がさらに好ましい。また、鉱化剤に含まれるハロゲン元素のアンモニアに対するモル濃度は30mol%以下が好ましく、20mol%以下がより好ましく、10mol%以下がさらに好ましい。濃度が低すぎる場合、原料の溶解度が低下し成長速度が低下する傾向がある。一方濃度が濃すぎる場合、原料の溶解度が高くなりすぎて自発核発生が増加したり、過飽和度が大きくなりすぎたりするため制御が困難になるなどの傾向がある。   The molar concentration of the halogen element contained in the mineralizer with respect to ammonia is preferably 0.1 mol% or more, more preferably 0.3 mol% or more, and further preferably 0.5 mol% or more. Further, the molar concentration of the halogen element contained in the mineralizer with respect to ammonia is preferably 30 mol% or less, more preferably 20 mol% or less, and even more preferably 10 mol% or less. When the concentration is too low, the solubility of the raw material tends to decrease and the growth rate tends to decrease. On the other hand, when the concentration is too high, the solubility of the raw material becomes too high and the generation of spontaneous nuclei increases, or the degree of supersaturation becomes too high, and control tends to be difficult.

(溶媒)
アモノサーマル法に用いられる溶媒としては、窒素を含有する溶媒を用いることができる。窒素を含有する溶媒としては、成長させる窒化物単結晶の安定性を損なうことのない溶媒が挙げられる。前記溶媒としては、例えば、アンモニア、ヒドラジン、尿素、アミン類(例えば、メチルアミンのような第1級アミン、ジメチルアミンのような第二級アミン、トリメチルアミンのような第三級アミン、エチレンジアミンのようなジアミン)、メラミン等を挙げることができる。これらの溶媒は単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。
(solvent)
As a solvent used in the ammonothermal method, a solvent containing nitrogen can be used. Examples of the solvent containing nitrogen include a solvent that does not impair the stability of the grown nitride single crystal. Examples of the solvent include ammonia, hydrazine, urea, amines (for example, primary amines such as methylamine, secondary amines such as dimethylamine, tertiary amines such as trimethylamine, and ethylenediamine. Diamine) and melamine. These solvents may be used alone or in combination.

溶媒に含まれる水や酸素の量はできるだけ少ないことが望ましく、これらの含有量は1000ppm以下であることが好ましく、10ppm以下であることがより好ましく、0.1ppm以下であることがさらに好ましい。アンモニアを溶媒として用いる場合、その純度は通常99.9%以上であり、好ましくは99.99%以上であり、さらに好ましくは99.999%以上であり、特に好ましくは99.9999%以上である。   The amount of water and oxygen contained in the solvent is desirably as small as possible, and the content thereof is preferably 1000 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, and further preferably 0.1 ppm or less. When ammonia is used as a solvent, the purity is usually 99.9% or more, preferably 99.99% or more, more preferably 99.999% or more, and particularly preferably 99.9999% or more. .

(原料)
原料としては、種結晶(シード)上に成長させようとしている窒化物単結晶を構成する元素を含む原料を用いることができる。好ましくは窒化物単結晶の多結晶原料および/または窒化しようとする金属であり、より好ましくは窒化ガリウムおよび/または金属ガリウムである。多結晶原料は、完全な窒化物である必要はなく、条件によってはIII族元素がメタルの状態(ゼロ価)である金属成分を含有してもよく、例えば、多結晶原料が窒化ガリウムである場合には、窒化ガリウムと金属ガリウムの混合物が挙げられる。
(material)
As a raw material, a raw material containing an element constituting a nitride single crystal to be grown on a seed crystal (seed) can be used. Preferred is a polycrystalline raw material of nitride single crystal and / or a metal to be nitrided, and more preferred is gallium nitride and / or metallic gallium. The polycrystalline raw material does not need to be a complete nitride, and depending on the conditions, the group III element may contain a metal component in a metal state (zero valence). For example, the polycrystalline raw material is gallium nitride. In some cases, a mixture of gallium nitride and metal gallium is included.

前記多結晶原料の製造方法は、特に制限されない。例えば、アンモニアガスを流通させた反応容器内で、金属またはその酸化物もしくは水酸化物をアンモニアと反応させることにより生成した窒化物多結晶を用いることができる。また、より反応性の高い金属化合物原料として、ハロゲン化物、アミド化合物、イミド化合物、ガラザンなどの共有結合性M−N結合を有する化合物などを用いることができる。さらに、Gaなどの金属を高温高圧で窒素と反応させて作製した窒化物多結晶を用いることもできる。   The method for producing the polycrystalline raw material is not particularly limited. For example, a nitride polycrystal produced by reacting a metal or an oxide or hydroxide thereof with ammonia in a reaction vessel in which ammonia gas is circulated can be used. In addition, as a metal compound raw material having higher reactivity, a compound having a covalent MN bond such as a halide, an amide compound, an imide compound, or galazan can be used. Furthermore, a nitride polycrystal produced by reacting a metal such as Ga with nitrogen at a high temperature and a high pressure can also be used.

本発明において原料として用いる多結晶原料に含まれる水や酸素の量は、少ないことが好ましい。多結晶原料中の酸素含有量は、通常10000ppm以下、好ましくは1000ppm以下、特に好ましくは1ppm以下である。多結晶原料への酸素の混入のしやすさは、水分との反応性または吸収能と関係がある。多結晶原料の結晶性が悪いほど表面にNH基などの活性基が多く存在し、それが水と反応して一部酸化物や水酸化物が生成する可能性がある。このため、多結晶原料としては、通常、できるだけ結晶性が高い物を使用することが好ましい。結晶性は粉末X線回折の半値幅で見積もることができ、(100)の回折線(ヘキサゴナル型窒化ガリウムでは2θ=約32.5°)の半値幅が、通常0.25°以下、好ましくは0.20°以下、さらに好ましくは0.17°以下である。   The amount of water and oxygen contained in the polycrystalline raw material used as the raw material in the present invention is preferably small. The oxygen content in the polycrystalline raw material is usually 10,000 ppm or less, preferably 1000 ppm or less, particularly preferably 1 ppm or less. The ease of mixing oxygen into the polycrystalline raw material is related to the reactivity with water or the absorption capacity. The worse the crystallinity of the polycrystalline raw material, the more active groups such as NH groups exist on the surface, which may react with water and partially generate oxides or hydroxides. For this reason, it is usually preferable to use a polycrystalline material having as high crystallinity as possible. The crystallinity can be estimated by the half width of powder X-ray diffraction. The half width of the (100) diffraction line (2θ = about 32.5 ° for hexagonal gallium nitride) is usually 0.25 ° or less, preferably It is 0.20 ° or less, more preferably 0.17 ° or less.

(反応容器)
アモノサーマル法は、反応容器中で実施することができる。当該反応容器の形状は特に限定されるものではないが、例えば円筒状のカプセルを好適に用いることができる。
前記反応容器は、窒化物単結晶を成長させるときの高温高圧条件に耐え得るもの中から選択することができる。前記反応容器としては、特表2003−511326号公報(国際公開第01/024921号パンフレット)や特表2007−509507号公報(国際公開第2005/043638号パンフレット)に記載されるように反応容器の外から反応容器とその内容物にかける圧力を調整する機構を備えたものであってもよいし、そのような機構を有さないものであってもよい。
(Reaction vessel)
The ammonothermal method can be carried out in a reaction vessel. Although the shape of the said reaction container is not specifically limited, For example, a cylindrical capsule can be used suitably.
The reaction vessel can be selected from those capable of withstanding high temperature and high pressure conditions when growing a nitride single crystal. Examples of the reaction vessel include those described in JP-T-2003-511326 (International Publication No. 01/024921 pamphlet) and JP-T-2007-509507 (International Publication No. 2005/043638 pamphlet). It may be provided with a mechanism for adjusting the pressure applied to the reaction vessel and its contents from the outside, or may not have such a mechanism.

前記反応容器は、耐圧性と耐食性を有する材料で構成されているものが好ましく、特にアンモニア等の溶媒に対する耐食性に優れたNi系の合金、ステライト(デロロ・ステライト・カンパニー・インコーポレーテッドの登録商標)等のCo系合金を用いることが好ましい。より好ましくはNi系の合金であり、具体的には、Inconel625(Inconelはハンティントン アロイズ カナダ リミテッドの登録商標、以下同じ)、Nimonic90(Nimonicはスペシャル メタルズ ウィギン リミテッドの登録商標、以下同じ)、RENE41(Teledyne Allvac, Incの登録商標)、Inconel718(Inconelはハンティントン アロイズ カナダ リミテッドの登録商標)、ハステロイ(Haynes International,Incの登録商標)、ワスパロイ(United Technologies,Inc.の登録商標)が挙げられる。   The reaction vessel is preferably made of a material having pressure resistance and corrosion resistance. In particular, a Ni-based alloy having excellent corrosion resistance against a solvent such as ammonia, Stellite (registered trademark of Deloro Stellite Company, Inc.) It is preferable to use a Co-based alloy such as More preferably, it is a Ni-based alloy. Specifically, Inconel 625 (Inconel is a registered trademark of Huntington Alloys Canada Limited, the same applies hereinafter), Nimonic 90 (Nimonic is a registered trademark of Special Metals Wiggin Limited, the same applies hereinafter), RENE41 (Teledyne). Allvac, Inc.), Inconel 718 (Inconel is a registered trademark of Huntington Alloys Canada Limited), Hastelloy (registered trademark of Haynes International, Inc.), Waspaloy (registered trademark of United Technologies, Inc.).

一方で、これらの合金の耐食性は高いとはいえ、結晶品質に影響を全く及ぼさないほどに高い耐食性を有しているわけではない。これら合金は超臨界溶媒雰囲気、特に鉱化剤を含有するより厳しい腐食環境下においてはNi、Cr、Feなどの成分が溶液中に溶け出し結晶中に取り込まれる恐れがある。したがって本発明では、上述の耐圧性の高い合金からなる耐圧性容器の内面腐食を抑制するために、内面を更に耐食性に優れる材料によって直接ライニングまたはコーティングする方法や、更に耐食性に優れる材料からなるカプセルを耐圧性容器内に配置する方法などにより反応容器を形成することが好ましい。中でも、結晶中の不純物低減の精度が高いことから耐圧性容器内に反応容器としてカプセルを配置する方法が好ましい。このような形態では、反応容器内に充填する第1溶媒のほかに耐圧性容器の内壁とカプセルの外壁の間に第2溶媒を充填することが好ましく、結晶成長中に溶媒が超臨界状態および/または亜臨界状態となった場合には、第1溶媒と第2溶媒が圧力バランスを維持し、カプセルの変形が起こらないような状態となることが好ましい。ただし、カプセル内外での溶媒による圧力バランスの均衡を保つことは極めて困難であるのでカプセルの変形が発生しやすい。よって、本発明においては、上述のような機構を用いる装置において特に高い効果を発揮することができるので、好ましい。   On the other hand, although these alloys have high corrosion resistance, they do not have such high corrosion resistance that they have no influence on the crystal quality. In these alloys, in a supercritical solvent atmosphere, particularly in a more severe corrosive environment containing a mineralizer, components such as Ni, Cr, and Fe may be dissolved in the solution and incorporated into the crystal. Therefore, in the present invention, in order to suppress internal corrosion of the pressure-resistant container made of the above-described high pressure-resistant alloy, a method of directly lining or coating the inner surface with a material having further excellent corrosion resistance, or a capsule made of a material having further excellent corrosion resistance It is preferable to form the reaction vessel by a method of arranging the inside of the pressure vessel. Among these, a method of arranging capsules as reaction vessels in a pressure-resistant vessel is preferable because of high accuracy in reducing impurities in crystals. In such a form, it is preferable to fill the second solvent between the inner wall of the pressure-resistant vessel and the outer wall of the capsule in addition to the first solvent to be filled in the reaction vessel, and the solvent is in a supercritical state during crystal growth. When the sub-critical state is reached, it is preferable that the first solvent and the second solvent maintain a pressure balance so that the capsule does not deform. However, since it is extremely difficult to maintain the balance of pressure balance by the solvent inside and outside the capsule, the capsule is likely to be deformed. Therefore, the present invention is preferable because a particularly high effect can be exhibited in an apparatus using the mechanism as described above.

カプセル内外の圧力差によるカプセルの変形を極力抑えるために、カプセルに一部変形しやすい部位を形成してもよい。変形しやすい部位を設けることにより、カプセルの他の部分の変形を抑えることが出来る。例えばカプセルの外側の圧力がカプセル内部圧力よりも高い場合、変形しやすい部位が潰れることにより、カプセル内外圧力バランスがとれ他の部分の変形を最小限に抑えることが出来る。反対にカプセル外側の圧力がカプセル内部圧力よりも低い場合、変形しやすい部位が膨張することにより、カプセル内外圧バランスがとれ他の部分の変形を最小限に抑えることが出来る。この一部変形しやすい部位の構造としては、材料の強度を他の部位よりも低くすることにより変形しやすくすることが出来る。強度を低くする手法としては、より柔らかい材料を採用する、および/または他の部位よりも肉厚を薄くすることなどが好適に用いられる。他の構造としては蛇腹構造も好適に用いることが出来る。蛇腹構造は他の手法と比較して、変位量をコントロールしやすく、伸長と収縮の両方向で変形させやすいなどの点で優れている。後述の通り、カプセルを再利用する場合変形部位のみを交換する、あるいは変位部分のみを修正加工することが出来ることから再利用の効率、再利用コストの点で優れる。   In order to suppress deformation of the capsule due to the pressure difference between the inside and outside of the capsule as much as possible, a part that is easily deformed may be formed in the capsule. By providing a portion that is easily deformed, deformation of other portions of the capsule can be suppressed. For example, when the pressure on the outside of the capsule is higher than the pressure inside the capsule, the easily deformable portion is crushed, so that the pressure inside and outside the capsule is balanced, and deformation of other portions can be minimized. On the other hand, when the pressure outside the capsule is lower than the pressure inside the capsule, the easily deformable portion expands to balance the pressure inside and outside the capsule, and deformation of other portions can be minimized. The structure of the part that is easily deformed can be easily deformed by making the strength of the material lower than other parts. As a technique for reducing the strength, it is preferable to employ a softer material and / or make the wall thickness thinner than other parts. As other structures, bellows structures can also be suitably used. The bellows structure is superior to other methods in that it is easy to control the amount of displacement and is easy to deform in both the extension and contraction directions. As will be described later, when the capsule is reused, only the deformed portion can be replaced, or only the displaced portion can be modified, which is excellent in terms of reuse efficiency and reuse cost.

再利用に適した反応容器の材質は、結晶成長に使用する鉱化剤に対する耐食性、結晶成長時の温度、再生処理時の加工性の観点から、第1〜第3遷移金属とこれらの合金であることが好ましく、第1〜第3遷移金属の中でもルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)などの貴金属、およびタンタル(Ta)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)がより好ましく、Pt、Ir、Au、Ag、W、Mo、Nbがさらに好ましい。また、これらの材質は、融点が500〜3500℃の融点を有する金属またはこれらの合金であることが好ましく、なかでも融点が1000℃以上であることが好ましく、1500℃以上であることがより好ましく、また、3400℃以下であることが好ましく、3000℃以下であることがより好ましい。   The materials of the reaction vessel suitable for reuse are the first to third transition metals and their alloys from the viewpoint of the corrosion resistance to the mineralizer used for crystal growth, the temperature during crystal growth, and the workability during regeneration treatment. Preferably, among the first to third transition metals, ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au), silver More preferred are noble metals such as (Ag), and tantalum (Ta), tungsten (W), niobium (Nb), and molybdenum (Mo), and more preferred are Pt, Ir, Au, Ag, W, Mo, and Nb. Further, these materials are preferably metals having a melting point of 500 to 3500 ° C. or alloys thereof, and in particular, the melting point is preferably 1000 ° C. or more, more preferably 1500 ° C. or more. Moreover, it is preferable that it is 3400 degrees C or less, and it is more preferable that it is 3000 degrees C or less.

特に、フッ素を含む酸性鉱化剤を使用する場合はAg、PtまたはPt−Ir合金が好ましい。フッ素以外のハロゲンを含む酸性鉱化剤を使用する場合は、PtまたはPt−Ir合金が好ましい。この際、合金中にIrが多すぎると硬すぎて修復工程を施しにくい。一方、Ptのみだと柔らかすぎることがある。このため、効率的にカプセルを再生するためには材質として適度な硬さを有することが好ましい。
上記観点から、Pt−Ir合金のIr含有率は、30重量%以下であることが好ましく、25重量%以下であることがより好ましく、また、1重量%以上であることが好ましく、5重量%以上であることがより好ましい。
In particular, when an acidic mineralizer containing fluorine is used, Ag, Pt, or a Pt—Ir alloy is preferable. In the case of using an acidic mineralizer containing a halogen other than fluorine, Pt or a Pt—Ir alloy is preferable. At this time, if there is too much Ir in the alloy, it is too hard to perform the repairing process. On the other hand, Pt alone may be too soft. For this reason, it is preferable that the material has an appropriate hardness in order to efficiently regenerate the capsule.
From the above viewpoint, the Ir content of the Pt—Ir alloy is preferably 30% by weight or less, more preferably 25% by weight or less, and preferably 1% by weight or more, and 5% by weight. More preferably.

これらの合金の組成比率は、系内の溶媒の温度や圧力条件、および系内に含まれる鉱化剤およびそれらの反応物との反応性および/または酸化力・還元力、pHの条件に従い、適宜選択すればよい。これらを反応容器の内面を構成する材料として用いるには、反応容器自体をこれらの合金を用いて製造してもよく、内筒(カプセル)を反応容器として耐圧性容器内に設置してもよく、任意の反応容器の材料の内面にメッキ処理を施してもよい。   The composition ratio of these alloys depends on the temperature and pressure conditions of the solvent in the system, and the reactivity with the mineralizers and their reactants contained in the system and / or the oxidizing power / reducing power, pH conditions, What is necessary is just to select suitably. In order to use these as materials constituting the inner surface of the reaction vessel, the reaction vessel itself may be manufactured using these alloys, or an inner cylinder (capsule) may be installed in the pressure resistant vessel as a reaction vessel. The inner surface of any reaction vessel material may be plated.

(結晶製造装置)
窒化物単結晶の製造方法に用いることのできる反応容器を含む結晶製造装置の具体例を図1に示す。図1は、本発明で用いることができる結晶製造装置の模式図である。図1に示される結晶製造装置においては、オートクレーブ1中に反応容器として装填されるカプセル(内筒)20中で結晶成長を行う。カプセル20中は、原料を溶解するための原料溶解領域9と結晶を成長させるための結晶成長領域6から構成されている。原料溶解領域9には原料8とともに溶媒や鉱化剤を入れることができ、結晶成長領域6にはシード7をワイヤーで吊すなどして設置することができる。原料溶解領域9と結晶成長領域6との間には、2つの領域を区画バッフル板5が設置されている。バッフル板5の開孔率は2〜60%であるものが好ましく、3〜40%であるものがより好ましい。バッフル板5の表面の材質は、反応容器であるカプセル20の材料と同一であることが好ましい。また、より耐食性を持たせ、成長させる結晶を高純度化するために、バッフル板5の表面は、Ni、Ta、W、Mo、Ti、Nb、Pd、Pt、Au、Ir、pBNであることが好ましく、Pd、Pt、Au、Ir、pBNであることがより好ましく、Ptであることが特に好ましい。図1に示される結晶製造装置では、オートクレーブ1の内壁2とカプセル20の外壁21の間の空隙には、第2溶媒を充填することができるようになっている。ここには、バルブ10を介して窒素ボンベ13から窒素ガスを充填したり、アンモニアボンベ12からマスフローメーター14で流量を確認したりしながら第2溶媒としてアンモニアを充填することができる。また、真空ポンプ11により必要な減圧を行うこともできる。なお、窒化物単結晶の製造方法を実施する際に用いる結晶製造装置には、バルブ、マスフローメーター、導管は必ずしも設置されていなくてもよい。
(Crystal production equipment)
A specific example of a crystal production apparatus including a reaction vessel that can be used in a method for producing a nitride single crystal is shown in FIG. FIG. 1 is a schematic view of a crystal manufacturing apparatus that can be used in the present invention. In the crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 1, crystal growth is performed in a capsule (inner cylinder) 20 loaded as a reaction vessel in the autoclave 1. The capsule 20 includes a raw material dissolution region 9 for dissolving the raw material and a crystal growth region 6 for growing crystals. A solvent and a mineralizer can be placed in the raw material dissolution region 9 together with the raw material 8, and a seed 7 can be installed in the crystal growth region 6 by suspending it with a wire. Between the raw material melting region 9 and the crystal growth region 6, a partition baffle plate 5 is installed in two regions. The baffle plate 5 has a hole area ratio of preferably 2 to 60%, more preferably 3 to 40%. The material of the surface of the baffle plate 5 is preferably the same as the material of the capsule 20 that is a reaction vessel. Further, in order to provide more corrosion resistance and to purify the crystal to be grown, the surface of the baffle plate 5 is Ni, Ta, W, Mo, Ti, Nb, Pd, Pt, Au, Ir, and pBN. Pd, Pt, Au, Ir, and pBN are more preferable, and Pt is particularly preferable. In the crystal production apparatus shown in FIG. 1, the space between the inner wall 2 of the autoclave 1 and the outer wall 21 of the capsule 20 can be filled with the second solvent. Here, ammonia can be filled as the second solvent while filling the nitrogen gas from the nitrogen cylinder 13 through the valve 10 or confirming the flow rate from the ammonia cylinder 12 with the mass flow meter 14. In addition, the vacuum pump 11 can perform necessary pressure reduction. It should be noted that a valve, a mass flow meter, and a conduit do not necessarily have to be installed in the crystal manufacturing apparatus used when the nitride single crystal manufacturing method is carried out.

前記オートクレーブに、より耐食性を持たせるためにライニングを使用することもできる。ライニングする材料として、Pt、Ir、Ag、Pd、Rh、Cu、AuおよびCのうち少なくとも一種類以上の金属または元素、もしくは、少なくとも一種類以上の金属を含む合金または化合物であることが好ましく、より好ましくは、ライニングがしやすいという理由でPt,Ag、CuおよびCのうち少なくとも一種類以上の金属または元素、もしくは、少なくとも一種類以上の金属を含む合金または化合物である。例えば、Pt単体、Pt−Ir合金、Ag単体、Cu単体やグラファイトなどが挙げられる。   A lining may be used to make the autoclave more corrosion resistant. The lining material is preferably at least one metal or element of Pt, Ir, Ag, Pd, Rh, Cu, Au and C, or an alloy or compound containing at least one metal, More preferably, it is an alloy or compound containing at least one or more kinds of metals or elements of Pt, Ag, Cu and C, or at least one kind of metals because they are easily lined. For example, Pt simple substance, Pt-Ir alloy, Ag simple substance, Cu simple substance, graphite, etc. are mentioned.

(結晶成長)
アモノサーマル法による結晶の成長手順について説明する。まず、反応容器内に、種結晶(シード)、窒素を含有する溶媒、原料、および鉱化剤を入れて封止する。これらを反応容器内に導入するのに先だって、反応容器内は脱気しておいてもよい。また、材料などの導入時には、窒素ガスなどの不活性ガスを流通させてもよい。反応容器内へのシードの装填は、通常は、原料および鉱化剤を充填する際に同時または充填後に装填する。シードは、反応容器内表面を構成する貴金属と同様の貴金属製の治具に固定することが好ましい。装填後には、必要に応じて加熱脱気をしてもよい。
(Crystal growth)
The crystal growth procedure by the ammonothermal method will be described. First, a seed crystal (seed), a nitrogen-containing solvent, a raw material, and a mineralizer are put in a reaction vessel and sealed. Prior to introducing them into the reaction vessel, the reaction vessel may be deaerated. Moreover, you may distribute | circulate inert gas, such as nitrogen gas, at the time of introduction | transduction of materials. The seed is normally loaded into the reaction vessel at the same time as or after filling the raw material and the mineralizer. The seed is preferably fixed to a noble metal jig similar to the noble metal constituting the inner surface of the reaction vessel. After loading, heat deaeration may be performed as necessary.

図1に示す製造装置を用いる場合は、反応容器であるカプセル20内にシード、窒素を含有する溶媒、原料、および鉱化剤を入れて封止した後に、カプセル20を耐圧性容器(オートクレーブ)1内に装填し、好ましくは耐圧性容器と該反応容器の間の空隙に第2溶媒を充填して耐圧性容器を密閉する。   When the production apparatus shown in FIG. 1 is used, a capsule, which is a pressure vessel (autoclave), is sealed after a seed, a nitrogen-containing solvent, a raw material, and a mineralizer are sealed in the capsule 20 which is a reaction vessel. 1, and the second solvent is preferably filled in the space between the pressure vessel and the reaction vessel, and the pressure vessel is sealed.

その後、全体を加熱して反応容器内を超臨界状態および/または亜臨界状態とする。超臨界状態では一般的には、粘度が低く、液体よりも容易に拡散されるが、液体と同様の溶媒和力を有する。亜臨界状態とは、臨界温度近傍で臨界密度とほぼ等しい密度を有する液体の状態を意味する。例えば、原料充填部では、超臨界状態として原料を溶解し、結晶成長部では亜臨界状態となるように温度を変化させて超臨界状態と亜臨界状態の原料の溶解度差を利用した結晶成長も可能である。   Thereafter, the whole is heated to bring the inside of the reaction vessel into a supercritical state and / or a subcritical state. In the supercritical state, the viscosity is generally low and it is more easily diffused than the liquid, but has the same solvating power as the liquid. The subcritical state means a liquid state having a density substantially equal to the critical density near the critical temperature. For example, in the raw material filling part, the raw material is melted in a supercritical state, and in the crystal growth part, the temperature is changed so that it becomes a subcritical state, and crystal growth using the difference in solubility between the supercritical state and the subcritical state raw material is also performed. Is possible.

超臨界状態にする場合、反応混合物は、一般に溶媒の臨界点よりも高い温度に保持する。アンモニア溶媒を用いた場合、臨界点は臨界温度132℃、臨界圧力11.35MPaであるが、反応容器の容積に対する充填率が高ければ、臨界温度以下の温度でも圧力は臨界圧力を遥かに越える。本発明において「超臨界状態」とは、このような臨界圧力を越えた状態を含む。反応混合物は、一定の容積の反応容器内に封入されているので、温度上昇は流体の圧力を増大させる。一般に、T>Tc(1つの溶媒の臨界温度)およびP>Pc(1つの溶媒の臨界圧力)であれば、流体は超臨界状態にある。   When in the supercritical state, the reaction mixture is generally maintained at a temperature above the critical point of the solvent. When an ammonia solvent is used, the critical point is a critical temperature of 132 ° C. and a critical pressure of 11.35 MPa. However, if the filling rate with respect to the volume of the reaction vessel is high, the pressure far exceeds the critical pressure even at a temperature below the critical temperature. In the present invention, the “supercritical state” includes such a state exceeding the critical pressure. Since the reaction mixture is enclosed in a constant volume reaction vessel, the increase in temperature increases the pressure of the fluid. In general, if T> Tc (critical temperature of one solvent) and P> Pc (critical pressure of one solvent), the fluid is in a supercritical state.

超臨界条件では、窒化物単結晶の十分な成長速度が得られる。反応時間は、特に鉱化剤の反応性および熱力学的パラメータ、すなわち温度および圧力の数値に依存する。窒化物単結晶の合成中あるいは成長中、反応容器内の圧力は120MPa以上にすることが好ましく、150MPa以上にすることがより好ましく、180MPa以上にすることがさらに好ましい。また、反応容器内の圧力は700MPa以下にすることが好ましく、500MPa以下にすることがより好ましく、350MPa以下にすることがさらに好ましく、300MPa以下にすることが特に好ましい。圧力は、温度および反応容器の容積に対する溶媒体積の充填率によって適宜決定される。本来、反応容器内の圧力は、温度と充填率によって一義的に決まるものではあるが、実際には、原料、鉱化剤などの添加物、反応容器内の温度の不均一性、およびフリー容積の存在によって多少異なる。   Under supercritical conditions, a sufficient growth rate of the nitride single crystal can be obtained. The reaction time depends in particular on the reactivity of the mineralizer and the thermodynamic parameters, ie temperature and pressure values. During the synthesis or growth of the nitride single crystal, the pressure in the reaction vessel is preferably 120 MPa or more, more preferably 150 MPa or more, and further preferably 180 MPa or more. The pressure in the reaction vessel is preferably 700 MPa or less, more preferably 500 MPa or less, further preferably 350 MPa or less, and particularly preferably 300 MPa or less. The pressure is appropriately determined depending on the filling rate of the solvent volume with respect to the temperature and the volume of the reaction vessel. Originally, the pressure in the reaction vessel is uniquely determined by the temperature and the filling rate, but in reality, the raw materials, additives such as mineralizers, temperature heterogeneity in the reaction vessel, and free volume Depending on the presence of

反応容器内の温度範囲は、下限値が500℃以上であることが好ましく、515℃以上であることがより好ましく、530℃以上であることがさらに好ましい。上限値は、700℃以下であることが好ましく、650℃以下であることがより好ましく、630℃以下であることがさらに好ましい。窒化物単結晶を製造する際は、反応容器内における原料溶解領域の温度が、結晶成長領域の温度よりも高いことが好ましい。原料溶解領域と結晶成長領域との温度差(|ΔT|)は、結晶品質の維持と自発核発生結晶の制御の観点から、5℃以上であることが好ましく、10℃以上であることがより好ましく、100℃以下であることが好ましく、80℃以下であることがより好ましく、60℃以下が特に好ましい。反応容器内の最適な温度や圧力は、結晶成長の際に用いる鉱化剤や添加剤の種類や使用量等によって、適宜決定することができる。   The lower limit of the temperature range in the reaction vessel is preferably 500 ° C or higher, more preferably 515 ° C or higher, and further preferably 530 ° C or higher. The upper limit value is preferably 700 ° C. or lower, more preferably 650 ° C. or lower, and further preferably 630 ° C. or lower. When producing a nitride single crystal, it is preferable that the temperature of the raw material dissolution region in the reaction vessel is higher than the temperature of the crystal growth region. The temperature difference (| ΔT |) between the raw material dissolution region and the crystal growth region is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, from the viewpoint of maintaining crystal quality and controlling the spontaneous nucleation crystals. Preferably, it is 100 ° C. or less, more preferably 80 ° C. or less, and particularly preferably 60 ° C. or less. The optimum temperature and pressure in the reaction vessel can be appropriately determined depending on the type and amount of mineralizer and additive used during crystal growth.

前記の反応容器内の温度範囲、圧力範囲を達成するための反応容器への溶媒の注入割合、すなわち充填率は、反応容器のフリー容積、すなわち、反応容器に多結晶原料、およびシードを用いる場合には、シードとそれを設置する構造物の体積を反応容器の容積から差し引いて残存する容積、またバッフル板を設置する場合には、さらにそのバッフル板の体積を反応容器の容積から差し引いて残存する容積の溶媒の沸点における液体密度を基準として、通常20〜95%、好ましくは30〜80%、さらに好ましくは40〜70%とする。   In order to achieve the above temperature range and pressure range in the reaction vessel, the injection rate of the solvent into the reaction vessel, that is, the filling rate is the free volume of the reaction vessel, that is, when the polycrystalline raw material and seed are used in the reaction vessel Subtract the volume of the seed and the structure where it will be installed from the volume of the reaction vessel. Based on the liquid density at the boiling point of the solvent of the volume to be used, it is usually 20 to 95%, preferably 30 to 80%, more preferably 40 to 70%.

反応容器内での窒化物単結晶の成長は、熱電対を有する電気炉などを用いて反応容器を加熱昇温することにより、反応容器内をアンモニア等の溶媒の亜臨界状態または超臨界状態に保持することにより行われる。加熱の方法、所定の反応温度への昇温速度については特に限定されないが、通常、数時間から数日かけて行われる。必要に応じて、多段の昇温を行ったり、温度域において昇温スピードを変えたりすることもできる。また、部分的に冷却しながら加熱したりすることもできる。   Nitride single crystal growth in a reaction vessel is performed by heating the reaction vessel with an electric furnace having a thermocouple or the like to bring the reaction vessel into a subcritical or supercritical state of a solvent such as ammonia. This is done by holding. The heating method and the rate of temperature increase to a predetermined reaction temperature are not particularly limited, but are usually performed over several hours to several days. If necessary, the temperature can be raised in multiple stages, or the temperature raising speed can be changed in the temperature range. It can also be heated while being partially cooled.

なお、前記の「反応温度」は、反応容器の外面に接するように設けられた熱電対、および/または外表面から一定の深さの穴に差し込まれた熱電対によって測定され、反応容器の内部温度へ換算して推定することができる。これら熱電対で測定された温度の平均値をもって平均温度とする。   The “reaction temperature” is measured by a thermocouple provided so as to be in contact with the outer surface of the reaction vessel and / or a thermocouple inserted into a hole having a certain depth from the outer surface. It can be estimated in terms of temperature. The average value of the temperatures measured with these thermocouples is taken as the average temperature.

所定の温度に達した後の反応時間については、窒化物単結晶の種類、用いる原料、鉱化剤の種類、製造する結晶の大きさや量によっても異なるが、通常、数時間から数百日とすることができる。反応中、反応温度は一定にしてもよいし、徐々に昇温または降温させることもできる。また、反応中に原料溶解領域と結晶成長領域との温度差を変化させてもよい。所望の結晶を生成させるための反応時間を経た後、降温させる。降温方法は特に限定されないが、ヒーターの加熱を停止してそのまま炉内に反応容器を設置したまま放冷してもかまわないし、反応容器を電気炉から取り外して空冷してもかまわない。必要であれば、冷媒を用いて急冷することも好適に用いられる。   The reaction time after reaching a predetermined temperature varies depending on the type of nitride single crystal, the raw material used, the type of mineralizer, and the size and amount of the crystal to be produced, but is usually several hours to several hundred days. can do. During the reaction, the reaction temperature may be constant, or the temperature may be gradually raised or lowered. Moreover, you may change the temperature difference of a raw material melt | dissolution area | region and a crystal growth area | region during reaction. After a reaction time for producing desired crystals, the temperature is lowered. The temperature lowering method is not particularly limited, but the heating may be stopped while the heating of the heater is stopped and the reaction vessel is installed in the furnace as it is, or the reaction vessel may be removed from the electric furnace and air cooled. If necessary, quenching with a refrigerant is also preferably used.

反応容器外面の温度、あるいは推定される反応容器内部の温度が所定温度以下になった後、反応容器を開栓する。このときの所定温度は特に限定はなく、通常、−80℃〜200℃、好ましくは−33℃〜100℃である。ここで、反応容器に付属したバルブの配管接続口に配管を接続し、水などを満たした容器に通じておき、バルブを開けてもよい。さらに必要に応じて、真空状態にするなどして反応容器内のアンモニア溶媒を十分に除去した後、乾燥し、反応容器の蓋等を開けて生成した窒化物単結晶および未反応の原料や鉱化剤等の添加物を取り出すことができる。
なお、アモノサーマル法により窒化ガリウムを製造する場合、前記以外の材料、製造条件、製造装置、工程の詳細については特開2009−263229号公報を好ましく参照することができる。該公開公報の開示全体を本明細書に引用して援用する。
After the temperature of the outer surface of the reaction vessel or the estimated temperature inside the reaction vessel is below a predetermined temperature, the reaction vessel is opened. The predetermined temperature at this time is not particularly limited, and is usually −80 ° C. to 200 ° C., preferably −33 ° C. to 100 ° C. Here, the valve may be opened by connecting a pipe to the pipe connection port of the valve attached to the reaction vessel, leading to a vessel filled with water or the like. Furthermore, if necessary, the ammonia solvent in the reaction vessel is sufficiently removed by making a vacuum or the like, and then dried, and the nitride single crystal formed by opening the reaction vessel lid, etc. and unreacted raw materials and ores Additives such as an agent can be taken out.
In addition, when manufacturing a gallium nitride by an ammonothermal method, Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-263229 can be referred preferably for the detail of materials other than the above, manufacturing conditions, a manufacturing apparatus, and a process. The entire disclosure of this publication is incorporated herein by reference.

[反応容器の再生]
(特徴)
次に反応容器の再生方法について説明する。以下、反応容器の「変形」といった場合、反応容器の形状の変形に加えて、反応容器内から結晶を取り出した際の切断等も含まれる。また、反応容器の「変質」といった場合には、反応容器表面の酸素等による汚染なども含む。
本発明の反応容器の再生方法によれば、アモノサーマル法等を利用した結晶成長に用いられた反応容器に修復工程を施すことで、反応容器を修復し再度結晶成長に利用できるように再生させることができる。前記修復工程においては、例えば変形した反応容器の径を元の径のサイズに戻したり(サイジング)、反応容器に力を加えて反りを矯正することで反応容器が修復される。
[Regeneration of reaction vessel]
(Feature)
Next, a method for regenerating the reaction vessel will be described. Hereinafter, in the case of “deformation” of the reaction vessel, in addition to deformation of the shape of the reaction vessel, cutting when the crystal is taken out from the reaction vessel is included. In addition, in the case of “degeneration” of the reaction vessel, contamination of the reaction vessel surface with oxygen or the like is included.
According to the method for regenerating a reaction vessel of the present invention, by performing a repair process on the reaction vessel used for crystal growth using the ammonothermal method or the like, the reaction vessel is restored so that it can be used again for crystal growth. Can be made. In the repairing step, for example, the reaction container is repaired by returning the deformed diameter of the reaction container to the original size (sizing) or correcting the warp by applying a force to the reaction container.

前記修復工程においては、具体的には、下記のような洗浄処理、切断処理、(直径)矯正処理、端面加工処理、溶接処理、熱処理などを行うことができる。以下、本明細書においては、切断処理、矯正処理、端面加工処理などの修復工程中の反応容器の変形を伴う処理を再生処理と総称する場合がある。   Specifically, in the repairing step, the following cleaning process, cutting process, (diameter) correction process, end face processing process, welding process, heat treatment, and the like can be performed. Hereinafter, in this specification, processes involving deformation of the reaction vessel during a repair process such as a cutting process, a correction process, and an end face processing process may be collectively referred to as a regeneration process.

(洗浄処理)
まず、結晶成長に用いられた反応容器は、結晶成長の際に内壁に付着した鉱化剤や多結晶GaNなどの原料を除去するために、洗浄処理を施すことが好ましい。前記洗浄処理においては、酸やアルカリ等を用いることができる。この際に用いられる酸またはアルカリの濃度や温度条件は適宜選定することができる。例えば、酸としては塩酸、硝酸、硫酸、シュウ酸、フッ酸、酢酸、王水、リン酸、過酸化水素、これらの混酸などを用いることができ、アルカリとしては水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニアなどを用いることができる。酸またはアルカリの濃度としては1〜100モル%の範囲で用いることができ、洗浄力が高いことから5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましい。使用する酸またはアルカリの温度としては0〜200℃の範囲で用いることができ、洗浄力が高いことから10℃以上であることが好ましく、20℃以上であることがより好ましく、取扱い時の安全性の理由から150℃以下であることが好ましく、100℃以下であることがより好ましい。
(Cleaning process)
First, the reaction vessel used for crystal growth is preferably subjected to a cleaning treatment in order to remove raw materials such as mineralizer and polycrystalline GaN attached to the inner wall during crystal growth. In the cleaning treatment, acid, alkali, or the like can be used. The concentration or temperature condition of the acid or alkali used at this time can be appropriately selected. For example, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, oxalic acid, hydrofluoric acid, acetic acid, aqua regia, phosphoric acid, hydrogen peroxide, a mixed acid thereof can be used as the acid, and potassium hydroxide, sodium hydroxide, Ammonia can be used. The acid or alkali concentration can be used in the range of 1 to 100 mol%, and is preferably 5 mol% or more and more preferably 10 mol% or more because of its high detergency. The temperature of the acid or alkali to be used can be in the range of 0 to 200 ° C., and is preferably 10 ° C. or higher because of its high detergency, more preferably 20 ° C. or higher, and safety during handling. From the reason of property, it is preferable that it is 150 degrees C or less, and it is more preferable that it is 100 degrees C or less.

また、酸またはアルカリで反応容器内を洗浄した後は、これらの洗浄液が容器表面に残存するのを防止するために、純水等ですすぎ洗いをおこなうことが好ましい。更に、洗浄後は、オーブン内または自然乾燥で、反応容器内に水分が残らないように乾燥させることが好ましい。なお、当該洗浄工程は、後述する切断処理、矯正処理、接合処理等の他の処理よりも先行して行うことが好ましい。   In addition, after washing the inside of the reaction vessel with acid or alkali, it is preferable to rinse with pure water or the like in order to prevent these washing solutions from remaining on the vessel surface. Furthermore, after washing, drying in an oven or natural drying is preferred so that no moisture remains in the reaction vessel. In addition, it is preferable to perform the said washing | cleaning process ahead of other processes, such as the cutting process mentioned later, a correction process, and a joining process.

前記洗浄処理は、例えば、以下の手順に行うことができる。
(1)希塩酸による洗浄(たとえば、濃度5重量%、超音波、1時間)
(2)純水によるすすぎ洗い
(3)水酸化カリウムによる洗浄(たとえば、濃度45重量%、温度120℃、12時間)
(4)純水によるすすぎ洗い
(5)オーブン乾燥
上記工程(1)は、主に金属不純物を除去できる洗浄であればよく、希塩酸以外にも塩酸、硫酸、硝酸などの酸性溶液による浸漬洗浄や超音波洗浄などであってもよい。また、上記工程(2)は、付着した窒化ガリウムなどの結晶を除去できる洗浄であればよく、水酸化カリウム以外にも水酸化ナトリウムなどの強アルカリ溶液や高温(230℃程度)のリン酸や硫酸、あるいはリン酸と硫酸の混酸などの高温酸溶液による浸漬洗浄などであってもよい。
The said washing process can be performed in the following procedures, for example.
(1) Cleaning with dilute hydrochloric acid (for example, concentration 5% by weight, ultrasonic wave, 1 hour)
(2) Rinsing with pure water (3) Cleaning with potassium hydroxide (for example, concentration 45% by weight, temperature 120 ° C., 12 hours)
(4) Rinsing with pure water (5) Oven drying The step (1) may be any cleaning that can mainly remove metal impurities. In addition to dilute hydrochloric acid, immersion cleaning with an acidic solution such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, etc. Ultrasonic cleaning or the like may be used. The step (2) may be any cleaning that can remove crystals such as attached gallium nitride. In addition to potassium hydroxide, a strong alkaline solution such as sodium hydroxide, high-temperature (about 230 ° C.) phosphoric acid, It may be immersion cleaning with a high temperature acid solution such as sulfuric acid or a mixed acid of phosphoric acid and sulfuric acid.

(切断処理)
結晶成長に使用した後に、反応容器にピンホールや亀裂が入っている場合や、反応容器の形状が大きく変形して再生が難しい場合は、劣化が著しい領域をチューブカッターや切断機を用いて切断し、不良部分を取り除くことができる。即ち、前記修復工程においては、前記反応容器の変形および/または変質した箇所を切除する切断処理を施すことができる。また、当該切断によって反応容器の全長が不足する場合は、後に記載するように溶接により必要な長さのカプセルチューブを継ぎ足して、再生反応容器を製造することができる。なお、当該切断処理は、切断時に反応容器の径等が変動することもあるため、下記矯正処理等に先行して行われることが好ましい。
(Cutting process)
After using for crystal growth, if the reaction vessel has pinholes or cracks, or if the shape of the reaction vessel is greatly deformed and difficult to regenerate, use a tube cutter or a cutting machine to cut the markedly deteriorated area. Then, the defective portion can be removed. That is, in the repairing step, a cutting process for excising a deformed and / or altered part of the reaction vessel can be performed. Further, when the total length of the reaction vessel is insufficient due to the cutting, a regeneration reaction vessel can be produced by adding a capsule tube having a necessary length by welding as described later. The cutting process is preferably performed prior to the following correction process or the like because the diameter of the reaction vessel may vary during cutting.

カプセル内外の圧力バランスを保つために一部変形しやすい部位を有するカプセルを用いる場合には、当該一部変形しやすい部位のみを切断により除去することが好ましい。また、蛇腹構造を有する場合には、蛇腹構造の部位のみを切除して、新たな蛇腹構造に置き換えて、再生反応容器を製造することが好ましい。   When using a capsule having a part that is easily deformed in order to maintain the pressure balance inside and outside the capsule, it is preferable to remove only the part that is easily deformed by cutting. Moreover, when it has a bellows structure, it is preferable to excise only the site | part of a bellows structure and to replace with a new bellows structure, and to manufacture a reproduction | regeneration reaction container.

(矯正処理)
結晶成長に使用した後に、反応容器に凹みや膨らみが発生した場合、必要に応じてその径を矯正することが好ましい。特に、反応容器を切断して継ぎ足しする際には、継ぎ足しする各部材の接合口の直径を合わせる必要があるため、その径を矯正することが好ましい。即ち、前記修復工程においては、前記反応容器の変形した箇所を矯正する矯正処理を含むことができる。一方、反応容器の接合口以外の箇所に凸凹がある場合、反応容器内に他の構造物を投入際にその投入や動作に影響がなければ必ずしも矯正(凹凸を修復)する必要はない。
(Correction treatment)
When a dent or bulge occurs in the reaction vessel after use for crystal growth, it is preferable to correct the diameter as necessary. In particular, when the reaction container is cut and added, it is necessary to adjust the diameter of the joint port of each member to be added, and therefore it is preferable to correct the diameter. That is, the repairing step may include a correction process for correcting a deformed portion of the reaction container. On the other hand, when there are irregularities at locations other than the joint of the reaction vessel, it is not always necessary to correct (recover irregularities) if there is no effect on the insertion or operation of other structures in the reaction vessel.

A.凹みを矯正する場合
チューブカッターや切断機を用いて反応容器を切断した際に発生する切断口(接合口)の凹みを矯正する場合について説明する。この場合、例えば、図2に示すように、反応容器100の内径よりも直径が0.5mm以上小さい円筒102の一部を反応容器内100の凹み部104まで挿入する。次いで、図2に示すように、円筒102が挿入された反応容器100を、反応容器100の外径と同じ内径の半円筒である金型106にセットする。その後、円筒102に図2におけるP1の方向から荷重をかける(円筒102を金槌などで叩く)ことで、反応容器100の凹み部104を修復し、反応容器100の接合口の内径を所望の形状に矯正することができる。
A. When correcting a dent A case where a dent of a cutting port (joining port) generated when a reaction vessel is cut using a tube cutter or a cutting machine is corrected will be described. In this case, for example, as shown in FIG. 2, a part of the cylinder 102 whose diameter is 0.5 mm or more smaller than the inner diameter of the reaction vessel 100 is inserted into the recessed portion 104 of the reaction vessel 100. Next, as shown in FIG. 2, the reaction vessel 100 in which the cylinder 102 is inserted is set in a mold 106 that is a semi-cylinder having the same inner diameter as the outer diameter of the reaction vessel 100. Thereafter, a load is applied to the cylinder 102 from the direction P1 in FIG. 2 (the cylinder 102 is hit with a hammer) to repair the recess 104 of the reaction vessel 100, and the inner diameter of the joint of the reaction vessel 100 is set to a desired shape. Can be corrected.

次に、反応容器の接合口以外の箇所(例えば、腹の部分)の凹みを矯正(修復)する場合について説明する。この場合、例えば、図3に示すように、上記と同じように反応容器100の内径よりも直径が0.5mm以上小さい円筒102を、反応容器100の腹部にできた凹み部108に達するまで押し込む。更に、円筒102を反応容器100に挿入した後、反応容器100の外径と同じ内径の半円筒である金型106にセットする。その後、例えば、円筒102に図3におけるP2の方向から荷重をかける(円筒102を金槌などで叩く)ことによって、反応容器100の凹み部108を修復し、反応容器100を所望の形状に矯正することができる。   Next, a description will be given of the case of correcting (repairing) a dent in a portion (for example, an abdominal portion) other than the joint of the reaction vessel. In this case, for example, as shown in FIG. 3, the cylinder 102 having a diameter of 0.5 mm or more smaller than the inner diameter of the reaction vessel 100 is pushed in until the dent 108 formed in the abdomen of the reaction vessel 100 is reached. . Further, after the cylinder 102 is inserted into the reaction vessel 100, it is set in a mold 106 that is a semi-cylinder having the same inner diameter as the outer diameter of the reaction vessel 100. Thereafter, for example, by applying a load to the cylinder 102 from the direction P2 in FIG. 3 (hitting the cylinder 102 with a hammer or the like), the recess 108 of the reaction vessel 100 is repaired, and the reaction vessel 100 is corrected to a desired shape. be able to.

また、図4に示すように、完全に円筒102を挿入させた反応容器100を金型106に反応容器をセットし、更に金型106と同型でありこれと対となる金型107で反応容器100を挟み込み、その後金型106および107に図4におけるP3の方向から荷重をかける(金型106および107を金槌などで叩く)ことによって、反応容器100の凹み部108を修復し、反応容器100を所望の形状に矯正することもできる。   Further, as shown in FIG. 4, the reaction vessel 100 in which the cylinder 102 is completely inserted is set in the mold 106, and the reaction vessel is further set in the mold 107 which is the same type as the mold 106 and is paired therewith. 100, and then applying a load to the molds 106 and 107 from the direction of P3 in FIG. 4 (hitting the molds 106 and 107 with a hammer etc.) repairs the recess 108 of the reaction container 100, and the reaction container 100 Can be corrected to a desired shape.

B.膨らみを矯正する場合
反応容器を結晶成長に用いると、内部からの圧力によって反応容器が膨らみ、反応容器の内径が大きくなってしまうことがある。このような反応容器の膨らみを矯正する場合、例えば、上述の図4に示す場合と同じように、完全に円筒102を挿入させた反応容器100を金型106に反応容器をセットし、更に金型106と同型でありこれと対となる金型107で反応容器100を挟み込み、その後金型106および107に荷重をかける(金型106および107を金槌などで叩く)ことによって、反応容器100の膨らみを矯正することができる。
B. When correcting the swelling When the reaction vessel is used for crystal growth, the reaction vessel may swell due to the pressure from the inside, and the inner diameter of the reaction vessel may increase. When correcting such swelling of the reaction vessel, for example, as in the case shown in FIG. 4 described above, the reaction vessel 100 in which the cylinder 102 is completely inserted is set in the mold 106, and further the gold The reaction vessel 100 is sandwiched between molds 107 that are the same as the mold 106 and paired with the mold 106, and then a load is applied to the molds 106 and 107 (by hitting the molds 106 and 107 with a hammer or the like). Swelling can be corrected.

また、例えば、図5に示すように複数のロール110を備えた多段ロール式の膨らみ矯正装置を用いることで、反応容器の膨らみを矯正することができる。この際、前記装置においてロール数等には特に限定はないが、反応容器を矯正するロールが、反応容器の上下(または左右)1つずつのみ有する装置だと、反応容器の膨らみは矯正できるものの、反応容器に反りが発生している場合にその反りを矯正することは困難である。このため、前記矯正装置は、ロールを3つ以上有し、前記ロールが、反応容器の膨らみを矯正すると共に、その反りをも矯正できるように配置された装置であることが好ましい。図5に示す装置においては、P方向に反応容器100を移動させることで、反応容器100がロール110に押圧されて、反応容器100の膨らみが矯正されると共に、その反りをもが矯正される。   Moreover, for example, as shown in FIG. 5, the bulge of the reaction vessel can be corrected by using a multi-stage roll type bulge correction apparatus including a plurality of rolls 110. At this time, the number of rolls in the apparatus is not particularly limited, but if the roll for correcting the reaction container is an apparatus having only one upper and lower (or left and right) reaction containers, the swelling of the reaction container can be corrected. It is difficult to correct the warp when the reaction vessel is warped. For this reason, it is preferable that the said correction | amendment apparatus is an apparatus arrange | positioned so that it may have three or more rolls and the said roll can correct the curvature of the reaction container while correcting the curvature. In the apparatus shown in FIG. 5, by moving the reaction vessel 100 in the P direction, the reaction vessel 100 is pressed by the roll 110, thereby correcting the swelling of the reaction vessel 100 and correcting the warpage. .

(端面加工処理)
上述のように、結晶成長に使用した反応容器を切断し、不足している箇所を溶接して継ぎ足す場合、溶接前に各接合部に端面加工(Tube Squaring)を施して、接合部の隙間をできる限り小さくして溶接を容易にすることが好ましい。前記端面加工としては、公知の方法を適宜採用することができる。
(End face processing)
As described above, when the reaction vessel used for crystal growth is cut and the missing portion is welded and added, end surface processing (tube squaring) is performed on each joint before welding, and the gap between the joints It is preferable to make welding as easy as possible. As the end face processing, a known method can be appropriately employed.

(溶接処理)
上述のように、結晶成長に使用した反応容器を切断した場合、前記反応容器に他の部材を溶接する溶接処理を施すことができる。反応容器に、不足している箇所を溶接して継ぎ足す場合、アーク溶接等で継ぎ足し部を接合することが好ましい。この場合、予め上述した方法でカプセル接合口の直径矯正や端面加工を施しておくことが好ましい。
また、カプセルにピンホールや亀裂が入っている場合、アーク溶接によりその穴を埋めることもできる。
(Welding process)
As described above, when the reaction vessel used for crystal growth is cut, a welding process for welding another member to the reaction vessel can be performed. In the case where the lacking portion is welded and added to the reaction vessel, it is preferable to join the added portion by arc welding or the like. In this case, it is preferable to perform diameter correction and end face processing of the capsule joint in advance by the method described above.
Moreover, when the capsule has a pinhole or a crack, the hole can be filled by arc welding.

(検査工程)
上述のように反応容器に対して修復のための処理を施した後、修復(再生)した反応容器(以下、再生反応容器と称する)に、ピンホールや微小な亀裂が残っていないか(リークチェック)、径のサイズは適切であるか、汚れの付着はないか等の検査工程を施すことが好ましい。前記リークチェックの方法としては例えば、真空放置法、ヘリウムリークテスト法、加圧発泡法、水中発泡法、カラーチェック法などが挙げられる。
(Inspection process)
After performing the repair process on the reaction vessel as described above, there are no pinholes or minute cracks remaining in the repaired (regenerated) reaction vessel (hereinafter referred to as the regeneration reaction vessel) (leakage). It is preferable to carry out an inspection step such as whether the diameter of the check is appropriate or whether there is dirt. Examples of the leak check method include a vacuum standing method, a helium leak test method, a pressure foaming method, an underwater foaming method, and a color check method.

(後洗浄処理)
上述のように反応容器に対して修復のための処理を施した後、再生処理で付着した汚れを落とすため、修復(再生)した反応容器(再生反応容器)を洗浄することが好ましい。このような洗浄処理としては、加工油や手垢などを除去するため、有機溶媒(例えば、イソプロピルアルコール等)を用いたり、金属汚れを落とすために、塩酸、硫酸などの酸(特に強酸が好ましい)を用いることができる。また、当該後洗浄処理においても、これらの洗浄液が容器表面に残存するのを防止するために、純水等ですすぎ洗いをおこなうことが好ましい。更に、洗浄後は、オーブン内または自然乾燥で、反応容器内に水分が残らないように乾燥させることが好ましい。
(Post-cleaning treatment)
It is preferable to wash the repaired (regenerated) reaction container (regenerated reaction container) in order to remove the dirt adhered by the regeneration process after performing the repair process on the reaction container as described above. As such a cleaning treatment, an organic solvent (for example, isopropyl alcohol) is used to remove processing oil and hand dust, and an acid such as hydrochloric acid and sulfuric acid (especially strong acid is preferred) to remove metal stains. Can be used. Also in the post-cleaning treatment, it is preferable to rinse with pure water or the like in order to prevent these cleaning liquids from remaining on the surface of the container. Furthermore, after washing, drying in an oven or natural drying is preferred so that no moisture remains in the reaction vessel.

前記洗浄処理は、例えば、以下の手順に行うことができる。
(1)イソプロピルアルコールによる洗浄
(2)純水によるすすぎ洗い
(3)37重量%塩酸による洗浄
(4)純水によるすすぎ洗い
(5)オーブンでの乾燥
上記工程(1)は、主に脱脂のための洗浄であればよく、イソプロピルアルコール以外にもエタノール、メタノール、アセトンなどの有機溶媒、界面活性剤を含む溶液による浸漬洗浄や超音波洗浄などであってもよく、高温のスチームを吹き付けることも有効である。また、上記工程(2)は、金属不純物を除去できる洗浄であればよく、塩酸以外にも硝酸、硫酸、酢酸、リン酸やこれらの混酸を用いていてもよい。
The said washing process can be performed in the following procedures, for example.
(1) Washing with isopropyl alcohol (2) Rinsing with pure water (3) Washing with 37 wt% hydrochloric acid (4) Rinsing with pure water (5) Drying in oven The above step (1) is mainly degreasing. In addition to isopropyl alcohol, immersion cleaning or ultrasonic cleaning with an organic solvent such as ethanol, methanol or acetone, or a solution containing a surfactant may be used, or high-temperature steam may be sprayed. It is valid. Moreover, the said process (2) should just be the washing | cleaning which can remove a metal impurity, and besides hydrochloric acid, you may use nitric acid, a sulfuric acid, an acetic acid, phosphoric acid, and these mixed acids.

(熱処理)
高温高圧のアンモニアなどの窒素を含有する溶媒下で繰り返し(例えば、4回以上)使用したカプセル材は、その使用方法によっては脆化が進んでいる場合がある。このため、これを再利用すると結晶成長中のカプセル内外の圧力変化によってカプセルに亀裂が発生しやすくなる。これに対し、結晶成長前に再生反応容器に熱処理(アニール処理)を施すと、成長工程や再生処理の際に再生反応容器に生じた脆化を回復させることができる。また、結晶成長後には、水素によって反応容器が脆化している可能性がある。この場合であっても、反応容器に熱処理を加えることで、水素に起因する脆化を回復させることが期待できる。
このため、繰り返し(例えば、4回以上)使用したカプセル材は、熱処理時の条件を制御することにより、カプセル材の脆化を一段と低減することができる。具体的には、温度は500℃以上が好ましく、600℃以上であることがより好ましい。時間は0.5時間以上であることが好ましく、1時間以上であることがより好ましい。圧力は大気圧であることが好ましいが、減圧下であってもよい。また、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましいが、大気中であってもよい。
(Heat treatment)
The capsule material repeatedly used (for example, four times or more) in a solvent containing nitrogen such as high-temperature and high-pressure ammonia may be increasingly brittle depending on the method of use. For this reason, if this is reused, cracks are likely to occur in the capsule due to pressure changes inside and outside the capsule during crystal growth. In contrast, when heat treatment (annealing) is performed on the regeneration reaction vessel before crystal growth, embrittlement that has occurred in the regeneration reaction vessel during the growth process or regeneration treatment can be recovered. Moreover, after crystal growth, the reaction vessel may be embrittled by hydrogen. Even in this case, it can be expected that the embrittlement due to hydrogen is recovered by applying heat treatment to the reaction vessel.
For this reason, the capsule material used repeatedly (for example, 4 times or more) can further reduce the embrittlement of the capsule material by controlling the conditions during the heat treatment. Specifically, the temperature is preferably 500 ° C. or higher, and more preferably 600 ° C. or higher. The time is preferably 0.5 hours or more, and more preferably 1 hour or more. The pressure is preferably atmospheric pressure, but may be under reduced pressure. Moreover, although it is preferable to carry out in inert gas atmosphere, you may be in air | atmosphere.

(再利用)
以上のように本発明の反応容器の再生方法によって再生された再生反応容器は、再度アモノサーマル法などによる結晶成長に利用した場合であっても、反応容器から気体や液体が漏れること(カプセルリーク)がなく、また、反応容器表面に由来する不純物などにより製造した結晶が着色されるのを抑制することができる。
即ち、本発明の再生方法を利用すれば、まず、反応容器内で、原料、溶媒および鉱化剤の存在下で超臨界および/または亜臨界状態において結晶成長を行い(1次成長工程)、その後、前記1次成長工程後に前記反応容器の変形および/または変質を修復して再生反応容器を得ることで、再度、前記再生反応容器内で、原料、溶媒および鉱化剤の存在下で超臨界および/または亜臨界状態において結晶成長を行う(2次成長工程)ことができる。
(Reuse)
As described above, the regeneration reaction container regenerated by the reaction container regeneration method of the present invention leaks gas or liquid from the reaction container even when it is used again for crystal growth by the ammonothermal method or the like (capsule There is no leakage), and it is possible to suppress the crystals produced by impurities derived from the reaction vessel surface from being colored.
That is, if the regeneration method of the present invention is used, first, crystal growth is performed in a supercritical and / or subcritical state in the presence of a raw material, a solvent and a mineralizer in a reaction vessel (primary growth step), Thereafter, after the primary growth step, deformation and / or alteration of the reaction vessel is repaired to obtain a regeneration reaction vessel, and again in the presence of the raw material, solvent and mineralizer in the regeneration reaction vessel. Crystal growth can be performed in a critical and / or subcritical state (secondary growth step).

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。以下に記載する実施例、参考例および比較例では、図1に示す反応装置を用いて窒化物単結晶を成長させることを試みた。   The features of the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below. In the examples, reference examples and comparative examples described below, an attempt was made to grow a nitride single crystal using the reaction apparatus shown in FIG.

[実施例1]
(カプセルに修復工程を施して再利用)
RENE41製オートクレーブ1を耐圧性容器として用い、反応容器として、本実施例と同じ条件下で結晶成長に一度使用されたPt−Ir製カプセル(Ir含有率10%)20に下記の手順で修復工程を施して再生したものを用いた。本カプセルを用いた結晶成長は都合2回目となる。なお、カプセル20は、内径25mm、長さ330mmの円筒状である。原料、鉱化剤、バッフル板、C面またはM面を主面とする板状の種結晶をカプセルに配置し、NH3をカプセルの空隙体積の約55%に相当する液体として充填した。つづいてバルブ10が装着されたオートクレーブにカプセルを挿入した後に蓋を閉じ、NH3を充填した。
続いてオートクレーブ1を電気炉内に収納した。オートクレーブ外表面の結晶成長領域(育成域)6の温度が610℃、原料溶解領域(原料域)9の温度が610℃になるよう昇温し、設定温度に達した後、その温度にて約9日間保持した。オートクレーブ内の圧力は約215MPaであった。また保持中のオートクレーブ外面制御温度のバラツキは±0.3℃以下であった。
その後、オートクレーブ1の外面の温度が室温に戻るまで自然冷却し、オートクレーブ内のNH3を取り除いた。続いて、オートクレーブの蓋を開け、カプセル20を取り出した。カプセルの外観を観察したところ特に異常は確認されなかった。更に、カプセルの重量を測定した結果、結晶成長前のカプセル重量と一致し、カプセルにリークが無いことを確認した。カプセル上部を二分割となるように切断してカプセル内部を確認したところ、C面、M面いずれの種結晶上にも全面に均一に窒化ガリウム結晶が析出していた。以上の工程により、実施例1の窒化ガリウム結晶を取得した。
[Example 1]
(Reuse the capsule by applying a restoration process)
Using the RENE41 autoclave 1 as a pressure-resistant vessel, a Pt-Ir capsule (Ir content 10%) 20 once used for crystal growth under the same conditions as in this example as a reaction vessel was repaired by the following procedure. What was reproduced by applying. Crystal growth using this capsule is convenient for the second time. The capsule 20 has a cylindrical shape with an inner diameter of 25 mm and a length of 330 mm. A raw material, a mineralizer, a baffle plate, a plate-like seed crystal having a C-plane or M-plane as a main surface was placed in a capsule, and NH 3 was filled as a liquid corresponding to about 55% of the void volume of the capsule. Subsequently, after the capsule was inserted into the autoclave equipped with the valve 10, the lid was closed and NH 3 was filled.
Subsequently, the autoclave 1 was stored in an electric furnace. The temperature of the crystal growth region (growth region) 6 on the outer surface of the autoclave is increased to 610 ° C., and the temperature of the raw material dissolution region (raw material region) 9 is increased to 610 ° C. Hold for 9 days. The pressure in the autoclave was about 215 MPa. Further, the variation in the control temperature of the outer surface of the autoclave during the holding was ± 0.3 ° C. or less.
Thereafter, the temperature of the outer surface of the autoclave 1 is naturally cooled to return to room temperature, remove the NH 3 in the autoclave. Subsequently, the lid of the autoclave was opened, and the capsule 20 was taken out. When the appearance of the capsule was observed, no abnormality was confirmed. Furthermore, as a result of measuring the weight of the capsule, it was confirmed that the capsule weight was the same as that before the crystal growth, and the capsule did not leak. When the upper part of the capsule was cut into two parts and the inside of the capsule was confirmed, gallium nitride crystals were uniformly deposited on the entire surface of the seed crystals on both the C and M faces. Through the above steps, the gallium nitride crystal of Example 1 was obtained.

(修復工程)
次の方法により修復工程を実施し、結晶成長に使用したカプセルの再生を行った。
(Repair process)
The restoration process was carried out by the following method, and the capsules used for crystal growth were regenerated.

・洗浄1
前回使用済みカプセルの内壁に付着した鉱化剤や多結晶GaN原料を除去するため、次の手順でカプセルの洗浄を行った。
(1)希塩酸による洗浄(濃度5重量%、超音波、温度20(室温)℃、1時間)
(2)純水によるすすぎ洗い
(3)水酸化カリウムによる洗浄(濃度45重量%、温度120℃、12時間)
(4)純水によるすすぎ洗い
(5)オーブンでの乾燥(温度45℃、4時間)
・ Cleaning 1
In order to remove the mineralizer and polycrystalline GaN raw material adhering to the inner wall of the previously used capsule, the capsule was washed in the following procedure.
(1) Cleaning with dilute hydrochloric acid (concentration 5% by weight, ultrasonic wave, temperature 20 (room temperature) ° C., 1 hour)
(2) Rinsing with pure water (3) Cleaning with potassium hydroxide (concentration 45% by weight, temperature 120 ° C., 12 hours)
(4) Rinsing with pure water (5) Drying in an oven (temperature 45 ° C., 4 hours)

・矯正・溶接処理(再生処理)
次いで、前回使用済みのカプセルを末端から100mmの箇所を切断した。また、上述の図2および図5に示す方法によって、カプセルの凹部や反りを矯正した。その後、接合部に端面処理(Tube Squaring加工)を施し、アーク溶接によって内径25mm、長さ100mm、材質Pt-Ir(Ir含有率10%)の円筒を接合した。次いで、水中発泡法によってリークチェックを施した。
・ Straightening / welding process (regeneration process)
Next, the previously used capsule was cut at a location 100 mm from the end. In addition, the concave portions and warpage of the capsule were corrected by the method shown in FIGS. 2 and 5 described above. Thereafter, end surfaces (tube squaring) were applied to the joint, and a cylinder having an inner diameter of 25 mm, a length of 100 mm, and a material Pt—Ir (Ir content: 10%) was joined by arc welding. Next, a leak check was performed by an underwater foaming method.

・洗浄2
次いで、再生処理で付着した汚れを落とすため、再生処理済みカプセルを次の手順で洗浄した。
(1)イソプロピルアルコールによる洗浄(濃度99.9重量%、温度20(室温)℃、0.5時間)
(2)純水によるすすぎ洗い
(3)37重量%塩酸による洗浄(温度20(室温)℃、1時間)
(4)純水によるすすぎ洗い
(5)オーブンでの乾燥(温度45℃、4時間)
・ Cleaning 2
Subsequently, in order to remove the dirt adhering to the regeneration process, the regenerated capsules were washed by the following procedure.
(1) Cleaning with isopropyl alcohol (concentration 99.9% by weight, temperature 20 (room temperature) ° C., 0.5 hour)
(2) Rinsing with pure water (3) Washing with 37% by weight hydrochloric acid (temperature 20 (room temperature) ° C., 1 hour)
(4) Rinsing with pure water (5) Drying in an oven (temperature 45 ° C., 4 hours)

[比較例1]
比較例1では、反応容器として、結晶成長に一度使用したPt−Ir製カプセルを再生処理せずに用いた。本カプセルを用いた結晶成長は都合2回目となる。カプセルの外観を観察したところ、結晶成長領域(育成域)側の一部に凹みが発生していた。更に、鉱化剤濃度、圧力、温度を表1に記載の条件に変更した他は、上記の実施例1の手順と同様にして種結晶上に窒化ガリウム結晶を析出させた。結晶成長後、カプセルの外観を観察したところ、一度目の使用時に凹みが発生していた部分に亀裂が生じていた。更に、カプセルの重量を測定した結果、結晶成長前の重量より約50g減っていた。これはカプセルに充填したNH3の重量と一致しており、オートクレーブ内のNH3を取り除いた際にカプセルの亀裂部分からカプセル内のNH3も抜けてしまったと考えられる。また、析出した窒化ガリウム結晶は実施例1の結晶よりも着色が濃いことから、結晶成長中にカプセルがリークしたことによって、より多くの不純物が結晶に取り込まれ結晶品質が悪化してしまったと考えられる。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, a Pt—Ir capsule once used for crystal growth was used as a reaction vessel without being regenerated. Crystal growth using this capsule is convenient for the second time. When the appearance of the capsule was observed, a dent was generated in part of the crystal growth region (growth region) side. Further, a gallium nitride crystal was deposited on the seed crystal in the same manner as in the procedure of Example 1 except that the mineralizer concentration, pressure, and temperature were changed to the conditions shown in Table 1. When the appearance of the capsule was observed after the crystal growth, a crack was generated in the portion where the dent was generated at the first use. Furthermore, as a result of measuring the weight of the capsule, it was about 50 g less than the weight before crystal growth. This is consistent with the weight of NH 3 were filled into capsules, NH 3 in the capsule when removing the NH 3 in the autoclave from cracked portion of the capsule is also considered to have gone missing. Further, since the precipitated gallium nitride crystal is more colored than the crystal of Example 1, it is considered that more impurities were taken into the crystal and the crystal quality deteriorated due to the leakage of the capsule during crystal growth. It is done.

[参考例1]
参考例1では、反応容器として、結晶成長に一度も使用していない新品のPt−Ir製カプセルを用いた。更に、鉱化剤濃度、圧力、温度を表1に記載の条件に変更した他は、上記の実施例1の手順と同様にして種結晶上に窒化ガリウム結晶を析出させた。結晶成長後、カプセルの外観を観察したところ、結晶成長領域(育成域)側の一部に凹みが発生していた。更に、カプセルの重量を測定した結果、結晶成長前のカプセル重量と一致し、カプセルにリークが無いことを確認した。また、析出した窒化ガリウムは実施例1と同じ程度の黄緑色の着色があり、比較例1の結晶よりも薄かった。
[Reference Example 1]
In Reference Example 1, a new Pt-Ir capsule that was never used for crystal growth was used as the reaction vessel. Further, a gallium nitride crystal was deposited on the seed crystal in the same manner as in the procedure of Example 1 except that the mineralizer concentration, pressure, and temperature were changed to the conditions shown in Table 1. When the appearance of the capsule was observed after the crystal growth, a dent was generated in a part on the crystal growth region (growing region) side. Furthermore, as a result of measuring the weight of the capsule, it was confirmed that the capsule weight was the same as that before the crystal growth, and the capsule did not leak. Further, the deposited gallium nitride had the same yellow-green color as in Example 1, and was thinner than the crystal of Comparative Example 1.

実施例1、比較例1、参考例1の結果から、高温、高圧下で結晶成長を行ったカプセルは、膨張、凹みなどの変形が発生するため再生処理を施す修復工程なしでそのまま繰り返し使用すると容易にリークしてしまうが、上述したカプセル再生方法でカプセルの再生処理を行うことでリークせずに再利用することができ、新品カプセルの場合と同等の品質(不純物レベル)の結晶が得られることが分かった。   From the results of Example 1, Comparative Example 1, and Reference Example 1, the capsules that had undergone crystal growth under high temperature and high pressure were repeatedly used as they were without a repairing process that was subjected to a regeneration process because deformation such as expansion and dents occurred. Although it leaks easily, it can be reused without leaking by performing the capsule regeneration process with the capsule regeneration method described above, and crystals with the same quality (impurity level) as in the case of a new capsule can be obtained. I understood that.

[実施例2]
実施例2では、反応容器として結晶成長に3回使用したPt−Ir製カプセルを実施例1と同様のカプセル再生方法で再生処理した後、さらに熱処理(アニール処理)を実施し、修復工程を完了する。本カプセルを用いた結晶成長は都合4回目になる。更に、鉱化剤濃度、圧力、温度を表1に記載の条件に変更し、アニール処理を施す他は、上記の実施例1の手順と同様にして種結晶上に窒化ガリウム結晶を析出させる。結晶成長後のカプセルにはリークが無く、析出した窒化ガリウムは実施例1、参考例1と同じ程度の着色になる。
[Example 2]
In Example 2, a Pt-Ir capsule used three times for crystal growth as a reaction vessel was regenerated by the same capsule regeneration method as in Example 1, and then heat treatment (annealing) was performed to complete the repairing process. To do. Crystal growth using this capsule is convenient for the fourth time. Further, the gallium nitride crystal is deposited on the seed crystal in the same manner as in the procedure of Example 1 except that the mineralizer concentration, pressure, and temperature are changed to the conditions shown in Table 1 and annealing is performed. There is no leak in the capsule after crystal growth, and the deposited gallium nitride is colored in the same degree as in Example 1 and Reference Example 1.

(アニール処理条件)
温度:500℃
時間:0.5時間
圧力:大気圧
雰囲気:不活性ガス(窒素ガス)下
(Annealing conditions)
Temperature: 500 ° C
Time: 0.5 hours Pressure: Atmospheric pressure Atmosphere: Under inert gas (nitrogen gas)

[実施例3]
実施例3では、実施例2で熱処理した後に結晶成長に使用したカプセルを、実施例1と同様のカプセル再生方法で再生処理し、アニール処理することなく修復工程を完了して用いる。本カプセルを用いた結晶成長は都合5回目になる。更に、鉱化剤濃度、圧力、温度を表1に記載の条件に変更する他は、上記の実施例1の手順と同様にして種結晶上に窒化ガリウム結晶を析出させる。結晶成長後のカプセルにはリークが無く、析出した窒化ガリウムは実施例1、参考例1と同じ程度の着色になる。
5回以上の多数回にわたってカプセルを再利用する場合は少なくとも1回は熱処理を施した方がカプセルの脆化によるリークをより効果的に防ぐことができるため好ましい。
[Example 3]
In Example 3, the capsules used for crystal growth after heat treatment in Example 2 are regenerated by the same capsule regeneration method as in Example 1, and the repair process is completed without annealing. Crystal growth using this capsule is convenient for the fifth time. Further, a gallium nitride crystal is deposited on the seed crystal in the same manner as in the procedure of Example 1 except that the mineralizer concentration, pressure, and temperature are changed to the conditions shown in Table 1. There is no leak in the capsule after crystal growth, and the deposited gallium nitride is colored in the same degree as in Example 1 and Reference Example 1.
When the capsule is reused over 5 times or more, it is preferable to perform the heat treatment at least once because leakage due to embrittlement of the capsule can be more effectively prevented.

1 オートクレーブ
2 オートクレーブの内壁
5 バッフル板
6 結晶成長領域
7 種結晶
8 原料
9 原料溶解領域
10 バルブ
11 真空ポンプ
12 アンモニアボンベ
13 窒素ボンベ
14 マスフローメーター
20 カプセル
100 反応容器
102 円筒
104 凹み部
106 金型
107 金型
108 凹み部
110 ロール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Autoclave 2 Autoclave inner wall 5 Baffle plate 6 Crystal growth area 7 Seed crystal 8 Raw material 9 Raw material melting area 10 Valve 11 Vacuum pump 12 Ammonia cylinder 13 Nitrogen cylinder 14 Mass flow meter 20 Capsule 100 Reaction vessel 102 Cylinder 104 Recess 106 Mold 107 Mold 108 Recess 110 Roll

Claims (12)

原料、溶媒および鉱化剤の存在下で超臨界および/または亜臨界状態において結晶成長を行う結晶の製造方法に用いられた反応容器に、前記結晶の製造方法において生じた前記反応容器の変形および/または変質を修復する修復工程を施し再生反応容器とすることを特徴とする、反応容器の再生方法。   The reaction vessel used in the method for producing a crystal that grows crystals in a supercritical and / or subcritical state in the presence of a raw material, a solvent and a mineralizer, and the deformation of the reaction vessel generated in the method for producing the crystal and A method for regenerating a reaction vessel, characterized in that a regenerative reaction vessel is provided by performing a repairing process for repairing alteration. 前記修復工程が、前記反応容器の変形および/または変質した箇所を切除する切断処理を含む請求項1に記載の反応容器の再生方法。   The method for regenerating a reaction container according to claim 1, wherein the repairing step includes a cutting process for excising a deformed and / or altered part of the reaction container. 前記修復工程が、前記反応容器の変形した箇所を矯正する矯正処理を含む請求項1または2に記載の反応容器の再生方法。   The method for regenerating a reaction container according to claim 1, wherein the repairing step includes a correction process for correcting a deformed portion of the reaction container. 前記修復工程が、前記反応容器に他の部材を溶接する溶接処理を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の反応容器の再生方法。   The method for regenerating a reaction container according to any one of claims 1 to 3, wherein the repairing step includes a welding process of welding another member to the reaction container. 前記溶接処理が、アーク溶接である請求項4に記載の反応容器の再生方法。   The method for regenerating a reaction vessel according to claim 4, wherein the welding process is arc welding. 前記修復工程の後に、再生反応容器の検査工程を含む請求項1〜5のいずれか一項に記載の反応容器の再生方法。   The method for regenerating a reaction vessel according to any one of claims 1 to 5, further comprising an inspection step for the regenerative reaction vessel after the repairing step. 前記鉱化剤が、酸性鉱化剤である請求項1〜6のいずれか一項に記載の反応容器の再生方法。   The method for regenerating a reaction vessel according to any one of claims 1 to 6, wherein the mineralizer is an acidic mineralizer. 前記反応容器は、融点が500〜3500℃の金属またはこれらの合金を含む材質で構成される請求項1〜7のいずれか一項に記載の反応容器の再生方法。   The said reaction container is a regeneration method of the reaction container as described in any one of Claims 1-7 comprised with the material of melting | fusing point of 500-3500 degreeC or the material containing these alloys. 前記反応容器は、第1〜第3遷移金属またはこれらの合金を含む材質で構成される請求項1〜7のいずれか一項に記載の反応容器の再生方法。   The said reaction container is a regeneration method of the reaction container as described in any one of Claims 1-7 comprised with the material containing the 1st-3rd transition metal or these alloys. 前記反応容器は、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、金(Au)、銀(Ag)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)またはこれらの合金を含む材質で構成される請求項9に記載の反応容器の再生方法。   The reaction vessel is made of a material containing platinum (Pt), iridium (Ir), gold (Au), silver (Ag), tungsten (W), molybdenum (Mo), niobium (Nb) or an alloy thereof. The method for regenerating a reaction container according to claim 9. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の反応容器の再生方法によって得られた再生反応容器。   The regeneration reaction container obtained by the regeneration method of the reaction container as described in any one of Claims 1-10. 反応容器内で、原料、溶媒および鉱化剤の存在下で超臨界および/または亜臨界状態において結晶成長を行う1次成長工程と、前記1次成長工程後に前記反応容器の変形および/または変質を修復して再生反応容器を得る修復工程と、前記再生反応容器内で、原料、溶媒および鉱化剤の存在下で超臨界および/または亜臨界状態において結晶成長を行う2次成長工程と、をこの順に含むことを特徴する結晶の製造方法。   A primary growth step in which crystal growth is performed in a supercritical and / or subcritical state in the presence of a raw material, a solvent and a mineralizer in a reaction vessel, and deformation and / or alteration of the reaction vessel after the primary growth step. A recovery step of obtaining a regeneration reaction vessel by repairing, and a secondary growth step of performing crystal growth in the supercritical and / or subcritical state in the presence of the raw material, solvent and mineralizer in the regeneration reaction vessel, In this order.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015140288A (en) * 2014-01-29 2015-08-03 三菱化学株式会社 Vessel for nitride crystal growth and method for manufacturing nitride crystal
JP7441957B2 (en) 2020-02-14 2024-03-01 京セラ株式会社 Substrate reuse method and semiconductor device manufacturing method

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