JP2015224176A - 固溶体単結晶の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、CSは溶質Geの結晶中の濃度(原子数比。例えば50 at%の場合は0.5)、CLはCSと平衡関係にある液相組成の溶質Ge濃度(原子数比)、Dは液相中での溶質と溶媒間の相互拡散係数(m2/s)である。Tはルツボ1内の温度(℃)、Zは温度勾配炉11の軸方向に向かって(下部ヒータ13から上部ヒータ12に向かって)の位置(cm)、Cは液相線において温度に依存して変化するGe濃度(原子数比)である。温度勾配∂T/∂Z=G(℃/cm)、液相線の勾配∂T/∂C=m(℃/mol)とおき、Vについて解くと、
が得られる。この速度が、拡散律速定常状態結晶成長が成り立っている場合の成長界面の移動速度である。本実施例1においては、図4の状態図からCL=0.83, CS=0.5であり、液相線の勾配mはCL=0.83の近傍で約−650℃/molである。Dは測定から約9.5×10-9m2/sであることが判っているので、温度勾配G=10℃/cmの場合、V=0.15mm/hと計算される。したがって、図8の駆動機構15等により石英アンプル7をVに合わせて低温側に移動させれば、結晶成長界面の温度を一定に保つことができる。あるいは、Vに合わせて温度勾配炉11を高温側に動かしたり、上部ヒータ12,下部ヒータ13において1100℃となる位置をVに合わせて図8の紙面上方へと動かしたりしてもよい。ここで、石英アンプル7の移動等を開始する時点は、事前に数値解析等によって決定してもよいし、任意の手段により結晶成長が始まったことを実際に観測して決定してもよいし、あるいは同条件で実験を繰り返すことにより経験的に決定してもよい。本実施例においては、種結晶4が設定温度である1100℃に達してから2時間程度後に結晶成長が始まることを数値解析により予測した上で、この予測された時刻から石英アンプル7の移動を開始した。
2 石英治具
3 穴
4 Si製種結晶
5 原料Si
5’ 溶け残った原料Si
6 原料Ge
7 石英アンプル
8 真空封止用プラグ
9 融液
10 種結晶上に成長した固溶体単結晶
11 温度勾配炉
12 上部ヒータ
13 下部ヒータ
14 支持棒
15 駆動機構
16 GaAs製種結晶
17 石英治具
18 GaAs原料
19 InAs原料
20 溝切り石英治具
21 線状溝
22 Si原料
23 Si0.05Ge0.95原料
Claims (6)
- 容器の内部空間に種結晶の少なくとも一部が露出するよう、該容器内に該種結晶を保持する段階と、
前記内部空間に、該種結晶よりも融点が低い第1の原料と、該第1の原料よりも融点が高い第2の原料とを収容する段階と、
前記第1の原料と前記第2の原料の温度が該第1の原料の融点よりも高く該第2の原料の融点よりも低くなるよう、且つ、前記種結晶から離れる一方向に向かって温度が上昇する温度勾配が生じるよう、前記容器を加熱することにより、該第1の原料を融解させ、融解した該第1の原料が該第2の原料を溶かして生成された固溶体融液のうち該種結晶と接触する部分を、該温度勾配により結晶化させ、温度が上昇する該一方向に向かって結晶を成長させる段階と
を備え、前記結晶の成長に伴って前記第1の原料が前記固溶体融液中に排出されるに際し、溶け残っていた前記第2の原料が該固溶体融液中に更に溶け込むことにより、該固溶体融液における該第2の原料の飽和状態を維持しつつ結晶成長が行われるよう構成された、固溶体単結晶の製造方法。 - 前記容器内に前記種結晶を保持する前記段階は、治具に設けられた漏斗形状の穴に該種結晶を保持し、該治具を該容器内に収容する段階である、請求項1に記載の方法。
- 内面の一部に複数の線状溝が設けられた容器の内部空間に、第1の原料と、該第1の原料よりも融点が高い第2の原料とを収容する段階と、
前記第1の原料と前記第2の原料の温度が該第1の原料の融点よりも高く該第2の原料の融点よりも低くなるよう、且つ、前記複数の線状溝が設けられた領域から離れる一方向に向かって温度が上昇する温度勾配が生じるよう、前記容器を加熱することにより、該第1の原料を融解させ、融解した該第1の原料が該第2の原料を溶かして生成された固溶体融液のうち該複数の線状溝が設けられた領域と接触する部分を、該温度勾配により結晶化させ、温度が上昇する該一方向に向かって結晶を成長させる段階と
を備え、前記結晶の成長に伴って前記第1の原料が前記固溶体融液中に排出されるに際し、溶け残っていた前記第2の原料が該固溶体融液中に更に溶け込むことにより、該固溶体融液における該第2の原料の飽和状態を維持しつつ結晶成長が行われるよう構成された、固溶体単結晶の製造方法。 - 結晶成長に伴い移動する結晶成長界面の温度を、製造すべき前記固溶体単結晶の組成に対応する温度に向かって調整する段階を更に備えた、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の原料と前記第2の原料のうち一方として、前記固溶体単結晶の各々の成分からなる固溶体原料を用いる、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の原料として、前記第1の原料よりも比重が小さい原料を用いる、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の方法。
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