JPH01197399A - 単結晶テルル化カドミウム水銀層を作製する方法 - Google Patents
単結晶テルル化カドミウム水銀層を作製する方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
童呈上■肌朋公団
本発明は、電気光学デバイス用の半導体材料を製造する
ための工業的方法に関し、特にカドミウム／水銀のあら
ゆる比率の単結晶テルル化カドミウム水銀層を作る方法
に関する。
ための工業的方法に関し、特にカドミウム／水銀のあら
ゆる比率の単結晶テルル化カドミウム水銀層を作る方法
に関する。
従来豊孜血
今日、この材料は、高波長にて作動する電気光学デバイ
スを製作するのに非常に適すると考えられている。特に
、価電子帯と伝導帯との間の低エネルギーギャップのた
め、該材料は、８〜１４μｍの範囲の波長を持った赤外
線用の光検出器を作製するのに適している。事実、半導
体に電子−正孔対を作るのに必要なエネルギーは、わず
か０．１ｅＶにすぎない。かくして、低エネルギー光例
えば室温において物体が発する光を検出するための電気
光学デバイスを作製することができる。
スを製作するのに非常に適すると考えられている。特に
、価電子帯と伝導帯との間の低エネルギーギャップのた
め、該材料は、８〜１４μｍの範囲の波長を持った赤外
線用の光検出器を作製するのに適している。事実、半導
体に電子−正孔対を作るのに必要なエネルギーは、わず
か０．１ｅＶにすぎない。かくして、低エネルギー光例
えば室温において物体が発する光を検出するための電気
光学デバイスを作製することができる。
この種のデバイスを用いることにより、高性能画像化装
置の感光性部品を形成する一次元又は二次元アレーを得
ることができる。該装置は、種々の用途（例えば、病気
の診断、人工衛星からの地球の汚染地図の作製、不良な
可視条件下の物体又は人物の視覚化等）に有用な熱画像
を与えることができる。
置の感光性部品を形成する一次元又は二次元アレーを得
ることができる。該装置は、種々の用途（例えば、病気
の診断、人工衛星からの地球の汚染地図の作製、不良な
可視条件下の物体又は人物の視覚化等）に有用な熱画像
を与えることができる。
当業者に知られているように、高性能電子工学デバイス
は、単結晶として入手できる半導体材料を基材として用
いて作製される。事実、この場合のみ該材料はその体積
の各点において一定でかつ充分に知られた物性を示し、
従って該材料から作られるデバイスの性能を最適にする
ことができる。
は、単結晶として入手できる半導体材料を基材として用
いて作製される。事実、この場合のみ該材料はその体積
の各点において一定でかつ充分に知られた物性を示し、
従って該材料から作られるデバイスの性能を最適にする
ことができる。
更に、用いられる単結晶は、光検出の量子効率の不所望
な低下を避けるために、できる限り完全な格子規則性を
示さねばならない。
な低下を避けるために、できる限り完全な格子規則性を
示さねばならない。
上記に挙げた特性はエピタキシャル成長技法を用いるこ
とにより良好に得られ得、また、該技法は、光検出器の
アレーの作製に必要な広い表面を作ることも可能にする
。液相技法及び気相技法がよく知られている。今日では
、前者が最も広く用いられている。
とにより良好に得られ得、また、該技法は、光検出器の
アレーの作製に必要な広い表面を作ることも可能にする
。液相技法及び気相技法がよく知られている。今日では
、前者が最も広く用いられている。
液相エピタキシャル成長は単結晶基板上に合金を沈着さ
せることからなり、しかして該合金の組成は適当な成長
用溶液の組成に依有する。熔融したテルルが溶媒として
働きかつカドミウム及び水銀が溶質として働く溶液から
出発して、テルル化カドミウム水銀三元化合物の単結晶
層が、基板として一般に用いられるテルル化カドミウム
二元化合物上に沈着される。沈着は、基板をわずかに過
飽和の溶液と接触させることにより行われる。
せることからなり、しかして該合金の組成は適当な成長
用溶液の組成に依有する。熔融したテルルが溶媒として
働きかつカドミウム及び水銀が溶質として働く溶液から
出発して、テルル化カドミウム水銀三元化合物の単結晶
層が、基板として一般に用いられるテルル化カドミウム
二元化合物上に沈着される。沈着は、基板をわずかに過
飽和の溶液と接触させることにより行われる。
成長用溶液は今日まで、エピタキシャル成長が行われる
サイクル（循環工程）とは異なるサイクルで調製されて
いる。その調製方法は、適当量のテルル、カドミウム及
び水銀を石英アンプル（小びん）中に封止し、それらを
５００℃より高い温度にて数十時間均質化し、そしてこ
の液の均質な組成が保留されるように急冷することから
なる。
サイクル（循環工程）とは異なるサイクルで調製されて
いる。その調製方法は、適当量のテルル、カドミウム及
び水銀を石英アンプル（小びん）中に封止し、それらを
５００℃より高い温度にて数十時間均質化し、そしてこ
の液の均質な組成が保留されるように急冷することから
なる。
残念なことに、かかる成長技法は気相技法と同様に非常
に複雑であり、何故なら、水銀は蒸発する傾向が強いか
らである。この特性は、溶媒のテルルの溶融温度（約５
００℃に等しい、）より高い温度で成長過程を行う必要
性があることにより太き（なる。水銀の蒸発は、成長の
熱サイクル中において、単結晶固体に関して及び単結晶
固体が生成せしめられる溶液（液相技法の場合）に関し
て組成の変動を起こす原因となる。
に複雑であり、何故なら、水銀は蒸発する傾向が強いか
らである。この特性は、溶媒のテルルの溶融温度（約５
００℃に等しい、）より高い温度で成長過程を行う必要
性があることにより太き（なる。水銀の蒸発は、成長の
熱サイクル中において、単結晶固体に関して及び単結晶
固体が生成せしめられる溶液（液相技法の場合）に関し
て組成の変動を起こす原因となる。
この欠点を解消するために、液体の組成の変動を防ぐ種
々の方法が提案されてきた。「“半導体及び半金属（Ｓ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ａｎｄ Ｓｅｍｉｍｅｔ
ａｌｓ）″。
々の方法が提案されてきた。「“半導体及び半金属（Ｓ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ａｎｄ Ｓｅｍｉｍｅｔ
ａｌｓ）″。
アカデック・プレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ）
、第１８巻、１９８１、第７０〜８４頁」には、溶液
及び基板の両方を封止アンプル中に入れて、溶液と固体
を接触させることによって沈着を行うことが提案されて
いる。しかしながら、かかる方法の採用は今日では断念
されており、何故なら、封止アンプル内での成長段階を
制御することが困難である故及び異なる組成の層を有す
る構造を得ることが不可能である故である。
、第１８巻、１９８１、第７０〜８４頁」には、溶液
及び基板の両方を封止アンプル中に入れて、溶液と固体
を接触させることによって沈着を行うことが提案されて
いる。しかしながら、かかる方法の採用は今日では断念
されており、何故なら、封止アンプル内での成長段階を
制御することが困難である故及び異なる組成の層を有す
る構造を得ることが不可能である故である。
「“ジャーナル・オプ・エレクトロニック・マテリアル
ズ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓ） ” ＋第９巻第６号第９４５〜９
６１頁及び第１０巻第６号第１０６９〜１０８５頁」に
掲載のティー・バーマン（Ｔ、Ｃ，Ｉｌａｒｍａｎ）の
論文に記載の別の方法によれば、大気圧かつ水素雰囲気
にある反応器中に溶液及び基板が入れられ、そして溶液
の組成は反応器それ自体内の水銀源によって保留される
。
ズ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓ） ” ＋第９巻第６号第９４５〜９
６１頁及び第１０巻第６号第１０６９〜１０８５頁」に
掲載のティー・バーマン（Ｔ、Ｃ，Ｉｌａｒｍａｎ）の
論文に記載の別の方法によれば、大気圧かつ水素雰囲気
にある反応器中に溶液及び基板が入れられ、そして溶液
の組成は反応器それ自体内の水銀源によって保留される
。
水銀源は水銀層からなり、しかして水銀層は成長用溶液
の温度より低い温度でかつ溶液の平衡圧に等しい水銀の
蒸気分圧をもたらすような温度に維持される。このこと
は、ことなる温度にある２つの帯域を有する炉中に反応
器を置くことにより達成される。
の温度より低い温度でかつ溶液の平衡圧に等しい水銀の
蒸気分圧をもたらすような温度に維持される。このこと
は、ことなる温度にある２つの帯域を有する炉中に反応
器を置くことにより達成される。
公知の文献によるこの方法は、成長段階に先行する段階
において溶液が調製されることが必要とされる。溶液の
取り扱い中に溶液の汚染が起こるため不都合な結果とな
り、また該方法は確かに時間がかかる。
において溶液が調製されることが必要とされる。溶液の
取り扱い中に溶液の汚染が起こるため不都合な結果とな
り、また該方法は確かに時間がかかる。
明が”しようとする普 び 日のｔ
上記に挙げた欠点は、成長用溶液の調製及びエピタキシ
ャル成長の両方を単一段階で実施することができる本発
明による単結晶テルル化カドミウム水銀層の作製方法に
よって解消され、かくしてアンプルの作製操作を完全に
回避でき、時間がかかる欠点及び材料純度に悪影響があ
る欠点を解消することができる。
ャル成長の両方を単一段階で実施することができる本発
明による単結晶テルル化カドミウム水銀層の作製方法に
よって解消され、かくしてアンプルの作製操作を完全に
回避でき、時間がかかる欠点及び材料純度に悪影響があ
る欠点を解消することができる。
本方法の実施の開始時にルツボ中に導入される元素及び
化合物の量を変えることなく、極限の二元化合物即ちＣ
ｄＴｅ及びＨｇ Ｔ ｅの組成間で連続性があるように
選ばれ得る組成を有する固体を異なる段階で（即ち２つ
又はそれ以上の段階で）作ることができる。その代わり
、外部から制御することができる異なる段階（即ち２つ
又はそれ以上の段階）に熱サイクルを分けることにより
、異なる組成の層が同じ基板上にかつ同じ成長用溶液か
ら得られ得る。
化合物の量を変えることなく、極限の二元化合物即ちＣ
ｄＴｅ及びＨｇ Ｔ ｅの組成間で連続性があるように
選ばれ得る組成を有する固体を異なる段階で（即ち２つ
又はそれ以上の段階で）作ることができる。その代わり
、外部から制御することができる異なる段階（即ち２つ
又はそれ以上の段階）に熱サイクルを分けることにより
、異なる組成の層が同じ基板上にかつ同じ成長用溶液か
ら得られ得る。
を”ンするための
本発明は、異なる温度かつ制御された温度に維持された
２つの連通した帯域を有する反応器内でエピタキシャル
成長をテルル化カドミウム基板上で行うことにより、単
結晶テルル化カドミウム水銀層を作製する方法において
、 計量した量のテルルを上記反応器内の高温の帯域に置か
れたルツボのくぼみに（ｗｅｌｌ）に入れて溶融し、該
くぼみをテルル化カドミウムの局部ふた（ｓｅ＋ｗｉｃ
ｏｖｅｒ）でふたをし、水銀層を上記反応器内の低温の
帯域に置いて加熱して該反応器全体を水銀蒸気の雰囲気
にし、上記の溶融したテルルを蒸気状水銀の吸収に因り
テルル中に溶解した水根の溶液に転化しかつ上記高温に
おける熱じよう乱の作用で均質化し、上記ルツボを回転
して、テルル中に溶解した水銀の上記溶液を上記高温に
おいて飽和させるのに充分な時間該溶液を上記局部ふた
と接触させ、先の回転と反対方向に回転して、テルル中
に飽和したカドミウム水銀の溶液を局部ふたから離し、
この溶液が過飽和になりかつその組成が一定に′
保たれるように、該溶液及び水銀層をゆっくり冷却し、 この溶液に成長用基板を接触させ、単結晶のテルル化カ
ドミウム水銀のエピタキシャル成長を行う、 ことを特徴とする上記方法を提供する。
２つの連通した帯域を有する反応器内でエピタキシャル
成長をテルル化カドミウム基板上で行うことにより、単
結晶テルル化カドミウム水銀層を作製する方法において
、 計量した量のテルルを上記反応器内の高温の帯域に置か
れたルツボのくぼみに（ｗｅｌｌ）に入れて溶融し、該
くぼみをテルル化カドミウムの局部ふた（ｓｅ＋ｗｉｃ
ｏｖｅｒ）でふたをし、水銀層を上記反応器内の低温の
帯域に置いて加熱して該反応器全体を水銀蒸気の雰囲気
にし、上記の溶融したテルルを蒸気状水銀の吸収に因り
テルル中に溶解した水根の溶液に転化しかつ上記高温に
おける熱じよう乱の作用で均質化し、上記ルツボを回転
して、テルル中に溶解した水銀の上記溶液を上記高温に
おいて飽和させるのに充分な時間該溶液を上記局部ふた
と接触させ、先の回転と反対方向に回転して、テルル中
に飽和したカドミウム水銀の溶液を局部ふたから離し、
この溶液が過飽和になりかつその組成が一定に′
保たれるように、該溶液及び水銀層をゆっくり冷却し、 この溶液に成長用基板を接触させ、単結晶のテルル化カ
ドミウム水銀のエピタキシャル成長を行う、 ことを特徴とする上記方法を提供する。
１体何炭丞
本発明の上述した性質及び他の性質は、以下の好ましい
具体的態様の例示的記載及び図面によって一層明らかに
なろう０本発明をこの好ましい具体的態様に限定する意
図でばない。
具体的態様の例示的記載及び図面によって一層明らかに
なろう０本発明をこの好ましい具体的態様に限定する意
図でばない。
第１図はエピタキシャル成長用反応器の概略図であり、
第２図は第１図に示されたルツボの拡大した概略図であ
り、第３図は溶液の温度分布及び反応器に収容された浴
の温度分布を示す時間的グラフである。
第２図は第１図に示されたルツボの拡大した概略図であ
り、第３図は溶液の温度分布及び反応器に収容された浴
の温度分布を示す時間的グラフである。
第１図に概略的に示された反応器は石英管ＴＱからなり
、しかして酸化現象を避けるために大気圧下で水素流が
該石英管中に維持される。左側には温度ＴＨｇに維持さ
れる水銀層ＭＢがあり、右側には成長用ルツボがある。
、しかして酸化現象を避けるために大気圧下で水素流が
該石英管中に維持される。左側には温度ＴＨｇに維持さ
れる水銀層ＭＢがあり、右側には成長用ルツボがある。
該ルツボは、テルル化カドミウム基板ＳＳを収容する滑
り板ＰＳ及び温度Ｔｓｏｌに保たれる成長用溶液のため
のくぼみを有する固定部ＰＦからなる。テルル化カドミ
ウム基板Ｃ８が、部分ふたとして働くように該くぼみ上
に置かれる。
り板ＰＳ及び温度Ｔｓｏｌに保たれる成長用溶液のため
のくぼみを有する固定部ＰＦからなる。テルル化カドミ
ウム基板Ｃ８が、部分ふたとして働くように該くぼみ上
に置かれる。
ＳＴＩ及びＳＴ２は２つの温度プローブを指し、水銀浴
の温度及び該くぼみに入れられた成長用溶液の温度の精
密な測定を可能にする。更に、図示されていない二帯域
炉（２つの帯域を有する炉）が該石英管を取り囲んで、
該水銀浴及び該溶液を上記の温度ＴＨｇ及びＴｓｏｌに
維持する。
の温度及び該くぼみに入れられた成長用溶液の温度の精
密な測定を可能にする。更に、図示されていない二帯域
炉（２つの帯域を有する炉）が該石英管を取り囲んで、
該水銀浴及び該溶液を上記の温度ＴＨｇ及びＴｓｏｌに
維持する。
所望の割合のテルル、カドミウム及び水銀から構成され
た溶液が、最適な成長状態になった後、ルツボの滑り板
ＰＳを動かして基板と接触せしめられそして所望厚のテ
ルル化カドミウム水銀が沈着するのに必要な時間その位
置に保たれる。
た溶液が、最適な成長状態になった後、ルツボの滑り板
ＰＳを動かして基板と接触せしめられそして所望厚のテ
ルル化カドミウム水銀が沈着するのに必要な時間その位
置に保たれる。
本発明は、エピタキシャル成長に先行するところの方法
部分を取り扱うが、計量した量のテルル、くぼみを覆う
テルル化カドミウムのふた及び水銀浴から出発した、適
当な条件下の熱サイクルに従って所望の成長用溶液を成
長させるやり方に特に係わる。
部分を取り扱うが、計量した量のテルル、くぼみを覆う
テルル化カドミウムのふた及び水銀浴から出発した、適
当な条件下の熱サイクルに従って所望の成長用溶液を成
長させるやり方に特に係わる。
水銀浴の温度及びテルルを含んだ成長用ルツボの温度を
制御して水銀含有量及びカドミウム含有量の割合を外部
から適合化することにより、成長用溶液が全体的に成長
用ルツボ内に生成される（その場合での生成）、上記に
述べたように、それらの温度は、石英管ＴＱを取り囲む
二帯域炉により達成される。水銀浴の温度により成長用
溶液中の水銀含有率が決まり、一方成長用ルツボの近傍
の温度によりカドミウム含有率が決まる。
制御して水銀含有量及びカドミウム含有量の割合を外部
から適合化することにより、成長用溶液が全体的に成長
用ルツボ内に生成される（その場合での生成）、上記に
述べたように、それらの温度は、石英管ＴＱを取り囲む
二帯域炉により達成される。水銀浴の温度により成長用
溶液中の水銀含有率が決まり、一方成長用ルツボの近傍
の温度によりカドミウム含有率が決まる。
所望量のテルルが成長用ルツボのくぼみに導入された後
、基板ＳＳが滑り板ＰＳ上に置かれる。
、基板ＳＳが滑り板ＰＳ上に置かれる。
二帯域炉によって適当な熱状態まで高められた石英管で
あって水銀浴が入れられていない石英管中に、成長用ル
ツボが導入される。ルツボの温度は約５００℃に達し、
従ってテルルは溶融し、約半時間後その温度は安定にな
る。
あって水銀浴が入れられていない石英管中に、成長用ル
ツボが導入される。ルツボの温度は約５００℃に達し、
従ってテルルは溶融し、約半時間後その温度は安定にな
る。
次に、水根浴が石英管中に導入され、そしてその温度は
炉の左側の部分の温度値ＴＨｇまで漸進的に上げられる
。その結果、この温度（一般に約２３０℃）によって決
まる圧力の水銀蒸気の雰囲気が作られる。従って、溶融
したテルルによって水銀が吸収される長時間の吸収段階
を開始することができ、テルル中に溶解した水銀の溶液
が漸進的に得られる。この生成段階と同時に、該溶液の
均質化段階も遂行される。
炉の左側の部分の温度値ＴＨｇまで漸進的に上げられる
。その結果、この温度（一般に約２３０℃）によって決
まる圧力の水銀蒸気の雰囲気が作られる。従って、溶融
したテルルによって水銀が吸収される長時間の吸収段階
を開始することができ、テルル中に溶解した水銀の溶液
が漸進的に得られる。この生成段階と同時に、該溶液の
均質化段階も遂行される。
該溶液の水銀分圧は、温度ＴＨｇにおける水銀浴の圧力
に丁度等しい。従って、二帯域炉によって温度Ｔｌ１ｇ
を制御することにより、成長用溶液中の水銀？震度が制
御される。
に丁度等しい。従って、二帯域炉によって温度Ｔｌ１ｇ
を制御することにより、成長用溶液中の水銀？震度が制
御される。
水銀とテルルとの結合とカドミウムとテルルとの結合と
の化学的ポテンシャルの相違を利用して、該溶液を含ん
だくぼみの部分ふたとして置かれたテルル化カドミウム
基板Ｃ８と該溶液とを接触させることにより該溶液はカ
ドミウムで富化される。
の化学的ポテンシャルの相違を利用して、該溶液を含ん
だくぼみの部分ふたとして置かれたテルル化カドミウム
基板Ｃ８と該溶液とを接触させることにより該溶液はカ
ドミウムで富化される。
テルル中に溶解した水銀の溶液を含んだくぼみを有する
該成長用ルツボをａ−ａ軸線の回りを約９０°回転させ
ることにより、該接触は達成される。この回転により飽
和化基板（該溶液を飽和させる基板）である基板Ｃ８は
該くぼみの側部となり、かくして該溶液がこぼれること
が避けられかつ該接触が行われるようになる。この時点
で飽和化基板ＣＳの溶解段階が始まり、成長用溶液が平
衡組成（各元素の含有率は温度によってのみ決まる。）
に達するまでカドミウム（及びテルル）で富化される。
該成長用ルツボをａ−ａ軸線の回りを約９０°回転させ
ることにより、該接触は達成される。この回転により飽
和化基板（該溶液を飽和させる基板）である基板Ｃ８は
該くぼみの側部となり、かくして該溶液がこぼれること
が避けられかつ該接触が行われるようになる。この時点
で飽和化基板ＣＳの溶解段階が始まり、成長用溶液が平
衡組成（各元素の含有率は温度によってのみ決まる。）
に達するまでカドミウム（及びテルル）で富化される。
固相と液相との間の平衡（この平衡は水銀蒸気相によっ
ても影響される。）に達するのに必要な約１時間半後、
該ルツボは再び水平位置にされて該飽和化基板は該成長
用溶液から離される。
ても影響される。）に達するのに必要な約１時間半後、
該ルツボは再び水平位置にされて該飽和化基板は該成長
用溶液から離される。
この時点での水銀及びカドミウムの濃度により、基板上
に沈着すべき固体単結晶層の組成が決まる。
に沈着すべき固体単結晶層の組成が決まる。
次いで、滑り板ｐｓを動かすことにより、適当な温度低
下によってわずかに過飽和にされた該溶液と基板が接触
せしめられ、そして所望厚の沈着固体が得られるように
この位置に数十分間放置される。
下によってわずかに過飽和にされた該溶液と基板が接触
せしめられ、そして所望厚の沈着固体が得られるように
この位置に数十分間放置される。
ルツボを再び水平位置に置くことにより固相と液相との
分離が行われ、このことは該溶液が新たな条件下で新た
な平衡に達するのを防ぐために必要である。このことに
より、エピタキシャル層の沈着が達成されるのに必要な
過飽和状態になることが避けられる。
分離が行われ、このことは該溶液が新たな条件下で新た
な平衡に達するのを防ぐために必要である。このことに
より、エピタキシャル層の沈着が達成されるのに必要な
過飽和状態になることが避けられる。
第２図は、溶液が入れられるくぼみを有する成長用ルツ
ボ及び飽和化基板の拡大部分を示す。参照符号は、第１
図と同じである。
ボ及び飽和化基板の拡大部分を示す。参照符号は、第１
図と同じである。
時間に対する溶液の温度分布及び水銀層の温度分布が、
第３図のデカルトグラフ上にプロットされ、それぞれＡ
及びＢによって示されている。
第３図のデカルトグラフ上にプロットされ、それぞれＡ
及びＢによって示されている。
原点から点ｌまでの曲線への部分は約半時間であり、テ
ルルの溶融期間に相当する。点１と点２との間は約２時
間であり、このま水銀によりテルルが飽和され、従って
点２においてルツボが回転されてカドミウムによる飽和
段階が開始する。この段階は、点３に達するまで約１時
間手続く。次いで、溶液が飽和化基板から離され、そし
て点４（溶液が過飽和状態にあることが認められ得る。
ルルの溶融期間に相当する。点１と点２との間は約２時
間であり、このま水銀によりテルルが飽和され、従って
点２においてルツボが回転されてカドミウムによる飽和
段階が開始する。この段階は、点３に達するまで約１時
間手続く。次いで、溶液が飽和化基板から離され、そし
て点４（溶液が過飽和状態にあることが認められ得る。
）に達するまで半時間かけて温度が２〜３度下げられる
。次いで、エピタキシャル成長が開始され得、実際、点
５で始まり、点６で終わる。
。次いで、エピタキシャル成長が開始され得、実際、点
５で始まり、点６で終わる。
水銀層の温度に関する曲ｇＢはテルルの加熱開始の半時
間後室温から始まって、水銀蒸気の所望分圧が得られる
のに必要な温度に達する。点７に対応する溶液が生成し
、しかしてその組成を、基板上でのエピタキシャル成長
中保留しさえすればよい。この目的のために、水銀層も
また、点７と点８との間で１分当り十分の成度（ｓｏｍ
ｅ ｔｅｎＬｈｓｏｆ ｄｅｇｒｅｅ）の制御的冷却に
付される。しがしながら、溶液の組成の変動を避けるた
め、温度の時間導関数間の比は、対応する蒸気圧の温度
導関数間の比に等しくなければならない。
間後室温から始まって、水銀蒸気の所望分圧が得られる
のに必要な温度に達する。点７に対応する溶液が生成し
、しかしてその組成を、基板上でのエピタキシャル成長
中保留しさえすればよい。この目的のために、水銀層も
また、点７と点８との間で１分当り十分の成度（ｓｏｍ
ｅ ｔｅｎＬｈｓｏｆ ｄｅｇｒｅｅ）の制御的冷却に
付される。しがしながら、溶液の組成の変動を避けるた
め、温度の時間導関数間の比は、対応する蒸気圧の温度
導関数間の比に等しくなければならない。
大−隻一■
単結晶テルル化カドミウム水銀層の典型的な成長法の操
作条件及び結果を如何に記述する。
作条件及び結果を如何に記述する。
水銀層を約２３０℃の一定温度に保ちがっ成長用溶液を
４８５℃の温度に保つと、水銀及びカドミウムがそれぞ
れ０．５５及び０．４５に等しい割合の組成が得られる
。該溶液の温度を４７０℃に下げることにより、溶液の
組成及び従って沈着される結晶層の組成は、水銀及びカ
ドミウムがそれぞれ０．８０及び０．２０に等しい割合
になる。
４８５℃の温度に保つと、水銀及びカドミウムがそれぞ
れ０．５５及び０．４５に等しい割合の組成が得られる
。該溶液の温度を４７０℃に下げることにより、溶液の
組成及び従って沈着される結晶層の組成は、水銀及びカ
ドミウムがそれぞれ０．８０及び０．２０に等しい割合
になる。
２〜３度低い温度にて、成長を開始させる過飽和状態が
得られる。成長段階中の水銀層の温度は、約１．２に等
しい傾き間の比で０．２℃／ ｓ ｔ ｎずつ下げる。
得られる。成長段階中の水銀層の温度は、約１．２に等
しい傾き間の比で０．２℃／ ｓ ｔ ｎずつ下げる。
このようにして、２０〜４０μ面の範囲の厚さを有しか
つ良好な形態の単結晶層が、０．０８モル溶液を用いて
３ｄの基板上に得られる。
つ良好な形態の単結晶層が、０．０８モル溶液を用いて
３ｄの基板上に得られる。
異なる組成の単結晶層が所望される場合、第１層の沈着
後、基板ＳＳが再び待機状態にされ、そして熱条件を適
当に変更して溶液と飽和化基板Ｃ８とが再び接触される
。新たな平衡状態に達した後、ルツボを反対方向に回転
して接触が中断され、この成長用溶液が再び過飽和にさ
れ、そして基板ＳＳを再び該溶液と接触させた後異なる
組成の層が沈着される。かかるサイクルが多数回繰り返
されて複数の層を得ることができ、しかも石英管中に入
れられた化合物を取り扱う必要がな（、反応器の部品の
温度及び位置のみを変えればよく、しかしてこれらはす
べて外部から制御できる。かくして、高品質のテルル化
水銀カドミウム単結晶が得られ得る。
後、基板ＳＳが再び待機状態にされ、そして熱条件を適
当に変更して溶液と飽和化基板Ｃ８とが再び接触される
。新たな平衡状態に達した後、ルツボを反対方向に回転
して接触が中断され、この成長用溶液が再び過飽和にさ
れ、そして基板ＳＳを再び該溶液と接触させた後異なる
組成の層が沈着される。かかるサイクルが多数回繰り返
されて複数の層を得ることができ、しかも石英管中に入
れられた化合物を取り扱う必要がな（、反応器の部品の
温度及び位置のみを変えればよく、しかしてこれらはす
べて外部から制御できる。かくして、高品質のテルル化
水銀カドミウム単結晶が得られ得る。
以上述べたことは非制限的な例示でもって記載されてい
る、ということは明らかである。本発明の範囲から逸脱
することなく、種々の変更態様が可能である。
る、ということは明らかである。本発明の範囲から逸脱
することなく、種々の変更態様が可能である。
第１図はエピタキシャル成長用反応器の概略図であり、
第２図は第１図に示されたルツボの拡大した概略図であ
り、第３図は溶液の温度分布及び反応器に収容された浴
の温度分布を示す時間的グラフである。 ＴＱ−・・石英管（反応器） ＢＭ・−水銀層ＰＳ・
・・滑り板 ＳＳ・・−テルル化カドミウム基板
（成長用基板） ＰＦ・−・固定部Ｃ８−・・テ
ルル化カドミウム基板（局部ふた）ＳＴＩ−・−温度プ
ローブ Ｓ Ｔ ２−温度プロープ代理人の氏名
川原１）−穂
第２図は第１図に示されたルツボの拡大した概略図であ
り、第３図は溶液の温度分布及び反応器に収容された浴
の温度分布を示す時間的グラフである。 ＴＱ−・・石英管（反応器） ＢＭ・−水銀層ＰＳ・
・・滑り板 ＳＳ・・−テルル化カドミウム基板
（成長用基板） ＰＦ・−・固定部Ｃ８−・・テ
ルル化カドミウム基板（局部ふた）ＳＴＩ−・−温度プ
ローブ Ｓ Ｔ ２−温度プロープ代理人の氏名
川原１）−穂
Claims (3)
- （１）異なる温度かつ制御された温度に維持された２つ
の連通した帯域を有する反応器（ＴＱ）内でエピタキシ
ャル成長をテルル化カドミウム基板上で行うことにより
、単結晶テルル化カドミウム水銀層を作製する方法にお
いて、 計量した量のテルルを上記反応器（ＴＱ）内の高温の帯
域に置かれたルツボのくぼみに入れて溶融し、該くぼみ
をテルル化カドミウムの局部ふた（ＣＳ）でふたをし、 水銀浴（ＢＭ）を上記反応器内の低温の帯域に置いて加
熱して該反応器全体を水銀蒸気の雰囲気にし、 上記の溶融したテルルを蒸気状水銀の吸収に因りテルル
中に溶解した水銀の溶液に転化しかつ上記高温における
熱じょう乱の作用で均質化し、上記ルツボを回転して、
テルル中に溶解した水銀の上記溶液を上記高温において
飽和させるのに充分な時間該溶液を上記局部ふた（ＣＳ
）と接触させ、 先の回転と反対方向に回転して、テルル中に飽和したカ
ドミウム水銀の溶液を局部ふたから離し、この溶液が過
飽和になりかつその組成が一定に保たれるように、該溶
液及び水銀浴をゆつくり冷却し、 この溶液に成長用基板（ＳＳ）を接触させ、単結晶のテ
ルル化カドミウム水銀のエピタキシャル成長を行う、 ことを特徴とする上記方法。 - （２）水銀及びカドミウムがテルル中に溶解した溶液の
所望組成を、局部ふた（ＣＳ）との接触段階中に当該溶
液を該高温まで上げかつ水銀浴（ＢＭ）を該低温に付し
ておくことにより得る、請求項１記載の方法。 - （３）溶液の温度及び水銀浴の温度を同時に下げ、但し
これらの温度の時間導関数間の比がそれぞれの分圧の温
度導関数間の比に等しくなるように下げることにより、
エピタキシャル成長の間その溶液の組成を一定に維持す
る、請求項２記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT67842-A/87 | 1987-10-06 | ||
| IT8767842A IT1211385B (it) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | Metodo per la fabbricazione di strati monocristallini di tellururo di cadmio e mercurio |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01197399A true JPH01197399A (ja) | 1989-08-09 |
| JPH0478598B2 JPH0478598B2 (ja) | 1992-12-11 |
Family
ID=11305723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63249170A Granted JPH01197399A (ja) | 1987-10-06 | 1988-10-04 | 単結晶テルル化カドミウム水銀層を作製する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4906325A (ja) |
| EP (1) | EP0311038B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01197399A (ja) |
| CA (1) | CA1319588C (ja) |
| DE (2) | DE3872644T2 (ja) |
| IT (1) | IT1211385B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5264190A (en) * | 1990-04-19 | 1993-11-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Liquid phase epitaxial film growth apparatus |
| JPH042689A (ja) * | 1990-04-19 | 1992-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | ヘテロエピタキシャル液相成長方法 |
| US5512511A (en) * | 1994-05-24 | 1996-04-30 | Santa Barbara Research Center | Process for growing HgCdTe base and contact layer in one operation |
| US6902619B2 (en) * | 2001-06-28 | 2005-06-07 | Ntu Ventures Pte. Ltd. | Liquid phase epitaxy |
| CA2649322C (en) | 2008-09-30 | 2011-02-01 | 5N Plus Inc. | Cadmium telluride production process |
| CN102677162A (zh) * | 2012-05-09 | 2012-09-19 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种全自动控制的液相外延设备及控制方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4642142A (en) * | 1982-05-19 | 1987-02-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Process for making mercury cadmium telluride |
-
1987
- 1987-10-06 IT IT8767842A patent/IT1211385B/it active
-
1988
- 1988-10-04 JP JP63249170A patent/JPH01197399A/ja active Granted
- 1988-10-05 US US07/254,380 patent/US4906325A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-10-05 DE DE8888116463T patent/DE3872644T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-10-05 EP EP88116463A patent/EP0311038B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-10-05 DE DE198888116463T patent/DE311038T1/de active Pending
- 1988-10-05 CA CA000579336A patent/CA1319588C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0478598B2 (ja) | 1992-12-11 |
| CA1319588C (en) | 1993-06-29 |
| EP0311038B1 (en) | 1992-07-08 |
| DE3872644D1 (de) | 1992-08-13 |
| IT8767842A0 (it) | 1987-10-06 |
| EP0311038A1 (en) | 1989-04-12 |
| IT1211385B (it) | 1989-10-18 |
| DE311038T1 (de) | 1989-10-05 |
| US4906325A (en) | 1990-03-06 |
| DE3872644T2 (de) | 1993-03-25 |
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