JP3323522B2 - 分子線セル - Google Patents
分子線セルInfo
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Description
BE)に用いられる分子線セルに関する。
ぼぼ方向の揃った蒸気(分子)の流れを基板に当てて薄
膜結晶を成長させる装置であることは良く知られてい
る。このMBE装置でGaを分子線セルで蒸発させる場
合、従来の分子線セルではGaのドロップレットがルツ
ボ上部の温度の低い部分に発生し、Ga2 Oが温度の低
い部分に凝縮してそれが基板に飛来していた。飛来した
Ga2 Oが成長する膜の欠陥の核になると一般に言われ
てきた。そこで、これを解決するためにトップヒート分
子線セルが用いられた。図4は従来のトップヒート分子
線セルの構造を説明するための概略断面図である。つば
13aを有するルツボ13はPBN(パイロリティック
ボロンナイトライド)によって構成されており、その
上部(開口部からルツボ全長の1/3までのところ)外
面にヒーター12が配設されている。これは図6に示す
ようにルツボ上部の温度が低くなることを防ぐためであ
る。PBNはヒーターの絶縁石として使用されるもの
で、他の絶縁石に比較して高温でガス放出が少ないとい
う特長を有しているので、MBEで加熱される部分は一
般にこれが用いられている。ヒーターの外側にはルツボ
の温度を管理するために熱電対14が設けられており、
さらにその周囲には放射熱を逃げにくくするためにリフ
レクター11が設けられている。ルツボ13の開口部の
上部に設けられているシャッター15はルツボ13から
蒸発する分子線が基板に達しないようにするために遮蔽
するためのものである。ルツボ13内には溶融したGa
が入っている。ルツボ13の上部をヒーター12によっ
て1000℃以上に加熱することによってGa2 Oを凝
縮させないでGaとO2 に分解させるように構成した。
造のトップヒート分子線セルにおいては、ヒーターの形
状に起因する温度分布が生じ、ヒーターが巻かれている
範囲内においても、その中でヒーターの巻いている部分
と巻いていない部分で温度が高い部分と低い部分が生
じ、なおルツボ内壁にGaドロップレットが付着する原
因が発生していた。図5は図4のルツボの上部に配置さ
れたヒーターの構造およびGaドロップレットの付着の
状況を示す図である。図5からわかるようにヒーター1
2はルツボ形状に対応してヒーター線を巻いて設けられ
ている。そのためにヒーター線間にもどうしても不均一
な温度部分が発生してしまい、ヒーター線12a,12
b,12cおよび12dのそれぞれの間に対応するルツ
ボの内壁部分の温度分布が均一とならず、依然としてG
aドロップレットが内壁に目視においても数10から数
100個付着し、それが基板に飛来し成長した膜の欠陥
の原因になっていた。平均的に、20〜30個/cm2 の
欠陥が存在していた。これは、この基板を用いて素子を
製作する場合に、素子の集積化を行うに当たって不良率
増加の最大の原因であった。本発明の目的は、ヒーター
を巻回したルツボ上部の、ヒーターの形状に対応する温
度分布を極力軽減した構造の分子線セルを提供すること
にある。
に本発明による分子線セルは、つばを有するルツボの基
部となる部分をPBNで形成し、さらにルツボ全体の長
さに対し開口部より長さ1/3の範囲のルツボの外側部
分にグラファイトコーティングを行い、かつ前記つばの
下部部分にもグラファイトコーティングを行い、前記グ
ラファイトをコーティングした部分を含む外面にさらに
PBNをコーティングしてなるルツボと、前記ルツボ内
の試料を溶融する発熱体より構成されている。
ターが発生する熱は、熱伝導の良いグラファイトを加熱
するためにセルの上部の温度が低くならず、しかも、早
く温度が上がる。そこで、ルツボ上部の内壁の温度分布
は均一となり、しかもヒーターの形状に起因するルツボ
上部での温度分布がなくなる。
く説明する。図1は本発明による分子線セルのルツボの
実施例を示す断面図である。内壁1aおよびつばの上面
1bを形成する基部がPBNで形成されている。ついで
基部の上部外面およびつばの下面にグラファイト1cが
コーティングされる。ルツボ1の基部の上部外面にコー
ティングされる範囲はルツボ1の長さの1/3以下であ
る。さらにグラファイト1cがコーティングされたルツ
ボ1の基部の外面全体およびつばの下面にPBNがコー
ティングされて外壁1dが形成される。
示す図である。図1のルツボ1の上部外面に発熱体とし
てヒーター2が巻かれている。その外側に熱電対4が配
置され、さらにその周りにリフレクター3が設けられて
いる。ヒーター2に通電して図示しない試料を入れたル
ツボ1を加熱し熱電対4で温度管理を行って試料を蒸発
または昇華させる。ヒーター2の熱は熱伝導性のよいグ
ラファイト1cがコーティングされているために、ルツ
ボ1に均一にしかも速く熱伝導する。このためヒーター
が巻かれた部分のルツボ1の内壁の温度はヒーターの形
状に起因する温度分布が生じず、均一となる。
例を示す図である。図2と異なるのはヒーター6がルツ
ボ1の上部だけでなく、つばの下面まで設けられている
点である。他の構成は図2と同じである。このような構
成にすれば、つばの部分を含むルツボ上部全体の内壁の
温度分布がヒーターの形状によらず図2と同様に、均一
となり、Gaドロップレットは観察されない。
線セルは、PBN製のルツボ上部壁に、開口部よりルツ
ボ全体の長さの1/3以下の長さになるように、かつ、
つばの部分に及ぶグラファイトを設けて構成してあるの
で、ルツボ上部に近接して配置される発熱体、例えばト
ップヒートヒーターの形状に起因する温度分布をなくし
てGaのドロップレットの発生を目視では完全におさえ
ることができる。したがって、MBE装置において本発
明による分子線セルのルツボを用いれば、欠陥密度が1
〜10個/cm2 の表面欠陥の少ない良好な膜質の膜を成
長させることができる。この結果、高周波素子の集積化
(IC化)が可能となり、半導体素子の性能向上に著し
い寄与がある。なお、本発明はグラファイトコーティン
グされたルツボの外面全体およびつばの下面にPBNコ
ーティングがされているので、近接する加熱ヒータと接
触してヒータが短絡するという危険性はない。
す断面図である。
断面図である。
断面図である。
るための断面図である。
Gaのドロップレットの付着を説明するための図であ
る。
の関係を説明するための図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 つばを有するルツボの基部となる部分を
PBNで形成し、さらにルツボ全体の長さに対し開口部
より長さ1/3の範囲のルツボの外側部分にグラファイ
トコーティングを行い、かつ前記つばの下部部分にもグ
ラファイトコーティングを行い、前記グラファイトをコ
ーティングした部分を含む外面にさらにPBNをコーテ
ィングしてなるルツボと、 前記ルツボ内の試料を溶融する発熱体より構成された分
子線セル。 - 【請求項2】 前記発熱体は前記ルツボの上部グラファ
イトコーティング部外面に近接して配置したトップヒー
トヒーターである請求項1記載の分子線セル。 - 【請求項3】 前記発熱体は前記ルツボの上部グラファ
イトコーティング部外面およびつばの下部外面に近接し
て配置したトップヒートヒーターである請求項1記載の
分子線セル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22503191A JP3323522B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 分子線セル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22503191A JP3323522B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 分子線セル |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0544020A JPH0544020A (ja) | 1993-02-23 |
JP3323522B2 true JP3323522B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=16822980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22503191A Expired - Fee Related JP3323522B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 分子線セル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3323522B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7402779B2 (en) * | 2004-07-13 | 2008-07-22 | Lucent Technologies Inc. | Effusion cell and method for use in molecular beam deposition |
KR101097302B1 (ko) * | 2005-04-23 | 2011-12-23 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 증착 소스 유닛, 이를 구비한 증착 장치 및 이를 이용한유기 발광 소자의 제조방법 |
US8747554B2 (en) * | 2006-06-20 | 2014-06-10 | Momentive Performance Materials Inc. | Multi-piece ceramic crucible and method for making thereof |
-
1991
- 1991-08-09 JP JP22503191A patent/JP3323522B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0544020A (ja) | 1993-02-23 |
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