JP3153436B2 - CdTe結晶の製造方法 - Google Patents
CdTe結晶の製造方法Info
- Publication number
- JP3153436B2 JP3153436B2 JP09323495A JP9323495A JP3153436B2 JP 3153436 B2 JP3153436 B2 JP 3153436B2 JP 09323495 A JP09323495 A JP 09323495A JP 9323495 A JP9323495 A JP 9323495A JP 3153436 B2 JP3153436 B2 JP 3153436B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- raw material
- cdte
- quartz
- quartz ampoule
- crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
法に関し、特にCd原料とTe原料とからCdTe結晶
を合成する方法に関するものである。
外線検出素子や太陽電池などの基板として使用されてい
る。CdTe単結晶は、まずCd原料とTe原料とから
CdTe多結晶を合成し、つぎにそのCdTe多結晶を
原料としてブリッジマン法やグラディエントフリ−ジン
グ法、トラベリングヒ−タ法(THM法)などにより製
造される。
%以上の高純度Cd原料と高純度Te原料を石英アンプ
ル中に真空又は不活性ガス雰囲気で封入して、加熱反応
させてCdTe合金の融液とし、これを石英アンプルの
一端から冷却凝固させることによって行なわれている。
するときに発熱して、石英アンプル内の温度が急激に上
昇し、石英アンプル内のCd蒸気圧が急増して石英アン
プルが破裂してしまうという問題があった。
アンプルの一部だけが反応温度になるように炉の温度分
布を徐々に変化させるか、石英アンプルを徐々に反応温
度の領域に移動することによってこれを防ぐ方法が提案
されている。しかし、この方法では、反応を徐々に行な
わせるために、長時間を要し、同時にエネルギ−コスト
が大きくなるという欠点がある。
アンプルを圧力容器内に入れ、石英アンプルの内圧と外
圧を釣り合わせて反応をさせることによって、石英アン
プルの破裂を防ぐ方法が提案されている。しかし、この
方法では、特公平2−4560より多結晶合成に要する
時間が短いものの、高価な圧力容器(高圧炉)を必要と
し、コストが高くなってしまうという欠点がある。
を解決したもので、その目的は多結晶合成に長時間を要
することなく、また高価な圧力容器(高圧炉)を使用す
ることなく、石英アンプルの破裂を防ぐ方法を提供する
ものである。
発明は、CdTe結晶を製造する方法において、チャン
ク状のTe原料がCd原料の下になるように石英アンプ
ル中にチャ−ジした後、真空又は不活性ガス雰囲気で封
入し、該石英アンプルを加熱昇温して、チャ−ジしたC
d原料とTe原料が反応して生成したCd−Te合金を
融解した後、該石英アンプルの一端から冷却して、Cd
Te結晶を析出させることを特徴とするCdTe結晶の
製造方法を提供するものである。
原料の下になっている層が2層以上であることを特徴と
するCdTe結晶の製造方法を提供するものである。
重量が最大で50g以下であることを特徴とするCdT
e結晶の製造方法を提供するものである。
するTe原料とCd原料のモル比(Te/Cd)が1以
上5以下であることを特徴とするCdTe結晶の製造方
法を提供するものである。
応の機構を検討するために、合成反応時の石英アンプル
の温度変化の測定と1回目の発熱反応終了後のサンプル
の内部観察を行った。
示すような状態で石英アンプル中に入れてこれを加熱昇
温していくと、石英アンプルは図6に示すような温度変
化を示した。図6より、Cdがまず321℃で融解し、
次にTeが450℃で融解したときに、第1回目の発熱
反応が生じており、つぎに800℃付近で2回目の発熱
反応が生じていることがわかる。石英アンプルが破裂す
るのはこのように2回目の発熱反応時に石英アンプル温
度が異常に高くなったときであると考えた。
ルを冷却し、サンプルをとりその内部を観察した。その
組織の概略図を図7に示す。図7より、CdとTeの界
面にCdTeが生じていることがわかる。このことか
ら、Cd融液とTe融液との界面に生じたCdTeがそ
の温度では固体であるため、Cd融液とTe融液のさら
なる接触による反応を妨害し、さらに石英アンプル温度
を上げていくときに、CdTeがCd融液およびTe融
液中に溶解し、ついには再びCd融液とTe融液とが接
触することによって、2回目の発熱反応が生じると考え
た。
発熱反応の前に未反応のCd融液とTe融液が多く残っ
ていて、これが一度に反応した時に、その大きな反応熱
で石英アンプルが異常な高温になり、結果的に内容物
(特にCd)の蒸気圧がアンプルの強度を越えてしまう
ことで起こると考え、石英アンプルを破裂させないため
には、1回目の発熱反応の量を多くして、2回目の発熱
反応時の反応量を減らせばよく、その方法として、1回
目の反応直前におけるCd融液とTeの接触面積を多く
することに着目し本発明を考えついた。
英アンプルへチャ−ジしたときの状態を図1に示す。本
発明ではCd原料がTe原料の上になるようにチャ−ジ
するが、加熱昇温していって、融点がTeより低いCd
がまず溶解し、重力によってTe原料の充填された隙間
に流れ込んでいき、Cd融液とTeとの接触面積を大き
くできるからである。また、Te原料をチャンク状とす
るのはインゴットのままよりもCd融液とTeとの接触
面積を大きくできるからである。なお、チャンク状とは
Teインゴットをハンマ−などで砕いたものであり、T
eインゴットは割れやすく図1に示すような形状にな
る。
は、図2に示すようにこれを2層以上重ねて石英アンプ
ルにチャ−ジすることがより好ましい。なお、Te原料
の充填層の厚さは1層あたり200mm以下に、より好
ましくは100mm以下になるようにして、Cd融液と
Teとの接触面積を大きくすることが望ましい。
重量は50g以下とすることが好ましく、より好ましく
は20g以下とする。50gを超えると、Cd融液との
接触面積が小さくなり、第1回目の発熱反応が終了した
ときに未反応のCd融液とTe融液が多くなり第2回目
の発熱反応による石英アンプルの破裂が生じやすくなる
からである。なお、あまり細かくして粉末にすると表面
が酸化しやすくなるため、粉末状のTeはあまり使用す
べきではない。
e原料とCd原料のモル比(Te/Cd)は1以上5以
下とすることが好ましい。モル比(Te/Cd)が5を
超えると、TeがCdTe結晶中に析出するため好まし
くない。また、モル比(Te/Cd)が1未満のCdが
Teよりも過剰になるようにチャ−ジすると、石英アン
プル内のCd蒸気圧が高くなり、石英アンプルが破裂し
やすくなるため好ましくない。
石英アンプルはCdTeの融点の1092℃以上まで加
熱する必要がある。一方、モル比(Te/Cd)を1よ
り大きくすると、完全に溶解するために必要な温度はそ
の組成により異なり、例えば、モル比(Te/Cd)が
2のとき約930℃以上、5のとき約800℃以上、9
のとき、約700℃以上となりより低くできるが、過剰
のTeは無駄になるのでモル比(Te/Cd)は1.1
以上4.0以下とするのがより好ましい。Te過剰に原
料をチャ−ジした場合は、石英アンプルの低温側に純粋
なCdTeが析出し、反対側にTe過剰のCd−Te合
金が残るので、これを切り離すことによって、CdTe
結晶が得られる。
のドーパントを加えたCdTe結晶やCd0.96Zn
0.04TeなどのCdTeを主体とした混晶をも含む
意味である。例えば、塩化カドミウムを加えて塩素をド
ープしたり、Cd原料と一緒にZn原料をチャージして
混晶を製造する。
ン皮膜でコ−ティングされているものを使用するのが好
ましい。内容物が直接石英アンプルの表面に接触する
と、内容物が石英と反応、付着し、アンプルが冷却中に
割れることがあり、カ−ボン皮膜でコ−ティングされて
いるものを使用することで防止できる。カ−ボン皮膜
は、メタンガスやベンゼン、アセトン等の有機物を熱分
解して得ることができる。また、カ−ボン皮膜なしでも
石英アンプルの内側に内容物が反応付着しない坩堝を入
れて、アンプルの石英表面と溶解した内容物が直接接触
しない構造としても良い。坩堝は熱分解BN製が最も好
ましく、その他、カ−ボン製などでも良い。
は、窒素、Ar、ヘリウム、水素、又はこれらの混合ガ
スとを使用でき、内容物が酸化しないようにする。
e結晶を析出させる方法としては、図3に示すように石
英アンプルを固定して炉の温度分布を石英アンプルの一
端から順次低温になるように制御する方法(垂直グラデ
ィエントフリ−ジング法)か、図4に示すように石英ア
ンプルを炉の低温部に移動する方法(垂直ブリッジマン
法)などによって行われる。
出して、そのまま放射線検出素子、赤外線検出素子、太
陽電池などの基板として使用することもできるし、さら
に、新たにブリッジマン法、グラジエントフリ−ジング
法、THM法などによる単結晶成長の原料として使用す
ることもできる。
9.9999%のCdインゴットを300gと99.9
999%のチャンク状Teを640gを図2に示すよう
に、Cdインゴットがチャンク状Teの充填層の上にな
るようにチャ−ジし、真空封入した。チャンク状Teは
一片の重量が最大でも15g以下となるような大きさま
で破砕して使用した。この石英アンプルを図4に示すよ
うにブリッジマン炉の均熱部に入るように固定し、10
00℃まで昇温して反応させ、融液を作製した。引き続
いて、この石英アンプルを1.2mm/hrの速度で低
温部に移動した。石英アンプルを約300mm移動した
ところで電気炉を降温した。石英アンプルを割って内容
物を取り出したところ、石英アンプルの低温側に約55
0gのCdTe結晶が析出していた。
造したが、1回も石英アンプルは破裂しなかった。
のCdインゴットを400gと99.9999%のチャ
ンク状Teを455gを図2に示すように、Cdインゴ
ットがチャンク状Teの充填層の上になるように真空封
入した。チャンク状Teは一片の重量が最大でも10g
以下となるような大きさまで破砕して使用した。この石
英アンプルを図4に示すようにブリッジマン炉の均熱部
に入るように固定し、1120℃まで昇温して反応さ
せ、CdTe融液を作製した。引き続いて、この石英ア
ンプルを3mm/hrの速度で低温部に移動した。石英
アンプルを300mm移動したところで電気炉を降温
し、石英アンプルを割って内容物を取り出した。大きな
単結晶粒を含むCdTe結晶が得られた。
したが、1回も石英アンプルは破裂しなかった。
間を長くすることなく、また高圧炉のような高価な設備
を使用しなくても、石英アンプルを破損せずにCdTe
結晶を簡単に製造できるという効果がある。
e原料の充填方法(Cd原料とTe原料がそれぞれ1層
づつの場合)を示す図である。
e原料の充填方法(Cd原料とTe原料がそれぞれ2層
づつの場合)を示す図である。
図で、アンプルを炉の中に固定し、炉の温度分布を変化
させる方法である。
図で、アンプルを炉の低温部に移動させる方法である。
図である。
プルを一定の昇温速度で加熱した時のアンプルの温度変
化を示す図である。
プルを加熱し、1回目の発熱反応が終了した後の内容物
の状態を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 CdTe結晶を製造する方法において、
チャンク状のTe原料がCd原料の下になるように石英
アンプル中にチャ−ジした後、真空又は不活性ガス雰囲
気で封入し、該石英アンプルを加熱昇温して、チャ−ジ
したCd原料とTe原料が反応して生成したCd−Te
合金を融解した後、該石英アンプルの一端から冷却し
て、CdTe結晶を析出させることを特徴とするCdT
e結晶の製造方法 - 【請求項2】 前記チャンク状Te原料が前記Cd原料
の下になっている層が2層以上であることを特徴とする
請求項1記載のCdTe結晶の製造方法。 - 【請求項3】 前記チャンク状Te原料の一片の重量が
最大で50g以下であることを特徴とする請求項1また
は2記載のCdTe結晶の製造方法。 - 【請求項4】 前記石英アンプルにチャ−ジするTe原
料とCd原料のモル比(Te/Cd)が1以上5以下で
あることを特徴とする請求項1、2または3記載のCd
Te結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09323495A JP3153436B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | CdTe結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09323495A JP3153436B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | CdTe結晶の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08259399A JPH08259399A (ja) | 1996-10-08 |
JP3153436B2 true JP3153436B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=14076851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09323495A Expired - Lifetime JP3153436B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | CdTe結晶の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3153436B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4083449B2 (ja) * | 2002-03-19 | 2008-04-30 | 日鉱金属株式会社 | CdTe単結晶の製造方法 |
CA2510415C (en) * | 2005-06-21 | 2012-08-14 | Redlen Technologies Inc. | A cold-walled vessel process for compounding, homogenizing and consolidating semiconductor compounds |
EP2554720B1 (en) * | 2010-03-29 | 2019-04-24 | JX Nippon Mining & Metals Corporation | Method for synthesizing group ii-vi compound semiconductor polycrystals |
-
1995
- 1995-03-28 JP JP09323495A patent/JP3153436B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08259399A (ja) | 1996-10-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cheuvart et al. | CdTe and CdZnTe crystal growth by horizontal Bridgman technique | |
Iseler | Thermal expansion and seeded Bridgman growth of AgGaSe2 | |
Rudolph et al. | Crystal growth of ZnSe from the melt | |
US5002730A (en) | Preparation of vanadium rich hydrogen storage alloy materials | |
JP2001519752A (ja) | 坩堝およびその製造方法 | |
WO2003078703A1 (fr) | Monocristal cdte et polycristal cdte et leur procede de fabrication | |
US4446120A (en) | Method of preparing silicon from sodium fluosilicate | |
JP3153436B2 (ja) | CdTe結晶の製造方法 | |
Ivanov | The growth of single crystals by the self-seeding technique | |
US5312506A (en) | Method for growing single crystals from melt | |
Kutny et al. | AlSb single-crystal grown by HPBM | |
Triboulet | Fundamentals of the CdTe synthesis | |
JP4804348B2 (ja) | 溶融シリコンの冷却塊状物およびその製造方法 | |
JPS6150399B2 (ja) | ||
Schunemann et al. | Synthesis and growth of HgGa2S4 crystals | |
JP6102687B2 (ja) | 複合酸化物単結晶の製造方法 | |
Greedan | Synthesis and crystal growth of SrLiH3 and EuLiH3; Ternary hydrides with the perovskite structure | |
Steininger | High pressure reflux technique for growth of Hg1-xCdxTe crystals | |
EP0321576B1 (en) | Method for growing single crystal from molten liquid | |
Feigelson et al. | Crystal growth and optical properties of CdGa2S4 | |
JPS59162199A (ja) | 窒化シリコンを用いる結晶成長方法及びそれに使用する部品の製造方法 | |
KR930002959B1 (ko) | 주조법에 의한 태양전지용 다결정 규소 주괴 제조방법 | |
JP2887978B2 (ja) | Iii−v族化合物半導体組成物の合成方法 | |
CN116695245A (zh) | 一种制备碲锌镉或碲化镉多晶料的装置及方法 | |
CN116695246A (zh) | 一种制备碲锌镉或碲化镉多晶料的装置及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010116 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090126 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090126 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100126 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100126 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110126 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110126 Year of fee payment: 10 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110126 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120126 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120126 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130126 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130126 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140126 Year of fee payment: 13 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |