JPH0193497A - Production of znse single crystal - Google Patents

Production of znse single crystal

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JPH0193497A
JPH0193497A JP62248374A JP24837487A JPH0193497A JP H0193497 A JPH0193497 A JP H0193497A JP 62248374 A JP62248374 A JP 62248374A JP 24837487 A JP24837487 A JP 24837487A JP H0193497 A JPH0193497 A JP H0193497A
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znse
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single crystal
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Abstract

PURPOSE:To obtain ZnSe single crystal with desired crystal orientation by preparing ZnSe polycrystal within which the ZnSe seed crystal is contained followed by zone annealing of said polycrystal in an inert atmosphere. CONSTITUTION:(1) A ZnSe polycrystal within which the ZnSe seed crystal is contained is prepared by the CVD or sintering process, and a rodlike ZnSe polycrystal 1 is processed so that the ZnSe seed crystal 4 is carried at one end and the desired crystal orientation of the objective single crystal in the longer direction and that of the seed crystal coincide; (2) the polycrystal 1 is moved with the seed crystal 4 in the lead in an inert gas or nitrogen gas atmosphere of 0.1-100Torr through the temperature zone consisting of (i) low- temperature portion AB of room temperature -100 deg.C, (ii) temperature-rising portion BC with the temperature gradient of 50-200 deg.C/cm, (iii) high-temperature portion CD of temperature T2 of 700-900 deg.C, (iv) temperature-falling portion DE with the temperature gradient of -200--50 deg.C/cm, and (v) low-temperature portion EF of room temperature -100 deg.C at a rate of 0.05-5mm/day. The ZnSe polycrystal is thus converted, while retraining solid phase, into the objective ZnSe single crystal.

Description

【発明の詳細な説明】 (7)技術分野 この発明は、所望の方位を持ったZnSeのバルク単結
晶の作製方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (7) Technical Field The present invention relates to a method for producing a bulk single crystal of ZnSe having a desired orientation.

ZnSeはII−Vl族化合物半導体である。バンドギ
ャップが2,7 eVと広い。このため、青色LEDの
材料として強く期待されている。
ZnSe is a II-Vl group compound semiconductor. The bandgap is wide at 2.7 eV. Therefore, it is highly expected to be used as a material for blue LEDs.

赤、橙、黄、緑ty) L E D (Light E
mitting Diode :発光ダイオード)は、
既に実用的な製造法が確立されている。多量に使用され
ている。
Red, orange, yellow, green ty) L E D (Light E
Mitting Diode: Light emitting diode)
A practical manufacturing method has already been established. Used in large quantities.

ところが、青色LEDは未だ実用的な段階に至っていな
い。
However, blue LEDs have not yet reached a practical stage.

青い光を出すのであるから、バンドギャップが2.5e
V以上の半導体を使わなければならない。
Since it emits blue light, the band gap is 2.5e.
A semiconductor with a voltage higher than V must be used.

そのような材料として、GaN、 SiC,ZnSe、
 ZnS。
Such materials include GaN, SiC, ZnSe,
ZnS.

GaAIN、 ZnSSeなどが知られている。GaAIN, ZnSSe, etc. are known.

いずれの材料を使うにしても良質の単結晶が得られなけ
ればならない。これらの材料は、それぞれ固有の欠点が
あり、実用的な青色LEDが未だ作られていない。
Whichever material is used, a high quality single crystal must be obtained. Each of these materials has its own drawbacks, and a practical blue LED has not yet been produced.

ZnSeは不純物の少ない良質の単結晶が得られないと
いう欠点がある。
ZnSe has a drawback in that high-quality single crystals with few impurities cannot be obtained.

また、ZnSe単結晶はn型のものはできるが、p型の
ものができなかった。pn接合を作る事ができなければ
、LEDができない。
Furthermore, although n-type ZnSe single crystals can be produced, p-type ZnSe single crystals have not been produced. If it is not possible to create a pn junction, an LED cannot be produced.

しかし、最近、Liをドープして、p型ZnSeができ
たという報告があった。
However, recently there has been a report that p-type ZnSe has been created by doping with Li.

J、NiN15hiza et al、、 J、 Ap
pl、 Phys、 576 p、2210このため、
青色LEDの材料として、ZnSeが期待されている。
J, NiN15hiza et al, J, Ap
pl, Phys, 576 p, 2210 Therefore,
ZnSe is expected to be a material for blue LEDs.

このように導電性制御が難しいのは、ZnSeQ高純度
の大型バルク単結晶が得難いという事に起因している。
The reason why it is difficult to control the conductivity is that it is difficult to obtain a large bulk single crystal of ZnSeQ with high purity.

良質の大型バルク単結晶が得られないので、GaAs、
 Goなどの基板の上に、znse薄膜単結晶をヘテロ
エピタキシャル成長させる。
Since high-quality large bulk single crystals cannot be obtained, GaAs,
A Znse thin film single crystal is heteroepitaxially grown on a substrate such as Go.

エピタキシャル成長法としては、分子線エピタキシー(
MBE)、有機金属熱分解法(MOCVD 又はOMV
PE )などを使う事ができる。
Molecular beam epitaxy (
MBE), metal organic pyrolysis (MOCVD or OMV)
PE) etc. can be used.

こうして、ZnSeの薄膜単結晶を作ることができる。In this way, a thin film single crystal of ZnSe can be produced.

ところが、ヘテロエピタキシーであるので、次の2つの
欠点がある。ひとつは、格子不整合によって転位が生じ
やすいという事である。もうひとつは、基板を加熱した
時に基板に含まれる元素が、薄膜ZnSe層へ拡散する
、という事である。転位と不純物拡散の問題があって、
ヘテロエピタキシーによって作ったZnSe薄膜は良質
のものでなく、p型にする事もできない。
However, since it is heteroepitaxy, there are the following two drawbacks. One is that dislocations are likely to occur due to lattice mismatch. Another problem is that when the substrate is heated, elements contained in the substrate diffuse into the thin ZnSe layer. There are problems with dislocation and impurity diffusion,
ZnSe thin films made by heteroepitaxy are not of good quality and cannot be made p-type.

このような問題を解決するためには、大型バルクZnS
e単結晶の木板を作り、この上にZnSe薄膜をホモエ
ピタキシーするのがよい。
In order to solve such problems, large bulk ZnS
e It is preferable to make a single-crystal wood board and homoepitaxially coat the ZnSe thin film on it.

ところが、大型、高純度のZnSeバルク単結晶を作る
のは極めて難しい。
However, it is extremely difficult to produce large, highly pure ZnSe bulk single crystals.

(イ)従来技術 n−vi族化合物半導体ZnS、 ZnSe、 ZnT
e cy)単結晶を作るのを難しくしているのは、これ
らが高い圧力を加えなければ溶融しないという事にある
。昇華しやすい物質である。圧力をかけずに加熱しても
昇華してしまうだけである。単に加熱しても溶けない。
(a) Conventional technology n-vi group compound semiconductors ZnS, ZnSe, ZnT
e cy) What makes it difficult to make single crystals is that they do not melt unless high pressure is applied. It is a substance that sublimates easily. Even if it is heated without applying pressure, it will simply sublimate. It does not melt even when heated.

これらの物質は融けないと考えられていた時代もある。There was a time when it was thought that these materials could not melt.

ZnSeを融かすためには、50−’80 atmの不
活性気体の圧力を加え、1520°C以上の高温に加熱
しなければならない。
To melt ZnSe, an inert gas pressure of 50-'80 atm must be applied and heating to a high temperature of 1520° C. or higher is required.

m−v族化合物半導体の場合は、L E C(Liqu
idEncapsulated Czochralsk
i)法が有効である。融液をB2O3の厚い層で覆い不
活性気体の圧力をかけながら、単結晶を引上げてゆく。
In the case of m-v group compound semiconductors, L E C (Liqu
idEncapsulated Czochralsk
i) The law is valid. The single crystal is pulled up while covering the melt with a thick layer of B2O3 and applying inert gas pressure.

しかし、■−■族化合物半導体の場合、LEG法が使え
ない。原料がB2O3と反応するからである。
However, in the case of ■-■ group compound semiconductors, the LEG method cannot be used. This is because the raw material reacts with B2O3.

このような理由で、通常の結晶成長法では、ZnSe単
結晶を作る事ができない。
For these reasons, ZnSe single crystals cannot be produced using normal crystal growth methods.

高圧溶融法(高圧ブリッジマン法、高圧タンマン法)、
ヨウ素輸送法、昇華法などで、Zn5a単結晶を成長さ
せる試がなされた。
High-pressure melting method (high-pressure Bridgman method, high-pressure Tamman method),
Attempts have been made to grow Zn5a single crystals using iodine transport method, sublimation method, etc.

しかし、前二者の方法で作ったものは、双晶が発生した
り、不純物による汚染があったりする。
However, products made using the first two methods may generate twins or be contaminated by impurities.

昇華法によるものは、大型の単結晶が得られない。Large single crystals cannot be obtained using the sublimation method.

この他にも、いくつかの単結晶成長法が試みられている
Several other single crystal growth methods have also been attempted.

いずれの方法も、できた結晶の電気的特性、結晶性、純
度、結晶形状、寸法などに於て、満足できるものではな
かった。
In either method, the electrical properties, crystallinity, purity, crystal shape, size, etc. of the resulting crystals were not satisfactory.

(つ) ゾーンアニーリング法 本出願人らは、ZnSeの多結晶を作り、これを、Ar
ガスなどの雰囲気で、狭いホットゾーンと鋭い温度勾配
の中を通してアニーリングする事により、単結晶化する
方法を開発した(特願昭62−65389、S 62.
3.18出願)。
(1) Zone annealing method Applicants made polycrystals of ZnSe and heated them with Ar
We have developed a method for single crystallization by annealing through a narrow hot zone and a sharp temperature gradient in an atmosphere such as gas (Japanese Patent Application No. 62-65389, S62.
3.18 application).

材料の粉末から、直接にZnSeの単結晶を作るのでは
ない。CVD法又は焼結法により、ZnSeの多結晶を
作る。これを、棒状に加工し、ゾーンアニールして単結
晶とするのである。
ZnSe single crystals are not directly made from powdered materials. Polycrystals of ZnSe are made by a CVD method or a sintering method. This is processed into a rod shape and subjected to zone annealing to form a single crystal.

ゾーンアニーリングの手法は周知である。しかし、これ
は、単結晶の結晶性を高めたりするために用いられるも
のであった。
Zone annealing techniques are well known. However, this was used to improve the crystallinity of single crystals.

多結晶ZnSeをゾーンアニーリングして単結晶にする
ことができる、というのは前記の発明によって初めて明
らかになったことである。
The above-mentioned invention revealed for the first time that polycrystalline ZnSe can be made into a single crystal by zone annealing.

これは、昇華法のように、焼結体をいったん昇華させて
単結晶とするものではない。固相を保ちながら、局所加
熱しくホットゾーン)、加熱部分を徐々に移動させてゆ
くことによりアニーリングする。
This method does not involve once sublimating a sintered body to form a single crystal, as in the sublimation method. While maintaining the solid phase, annealing is performed by locally heating (hot zone) and gradually moving the heated area.

圧力も低く (0,1〜100Torr) 、温度も低
い(700〜9000C)。
The pressure is low (0.1-100 Torr) and the temperature is low (700-9000C).

低温、低圧でZnSe多結晶を単結晶化することができ
る。
ZnSe polycrystals can be made into single crystals at low temperatures and low pressures.

高温、高圧にする高圧ブリッジマン法などでは、C,S
iなど不純物が入りやすく、熱歪みから転位も発生しや
すい。
In the high-pressure Bridgman method, which uses high temperature and high pressure, C, S
It is easy for impurities such as i to enter, and dislocations are also likely to occur due to thermal strain.

ところが、前述のゾーンアニーリング法は、THM(T
ravelling Heater Method )
 ノ手法を使い、低温、低圧でアニールするから、不純
物の少い、転位の少ないものが得られる。
However, the zone annealing method described above has THM (T
ravelling Heater Method)
By using this method and annealing at low temperature and low pressure, products with few impurities and few dislocations can be obtained.

に)発明が解決すべき問題点 前記のゾーンアニーリング法はどのような結晶方位を持
つ単結晶ができるか?という事を予め知る事ができない
2) Problems to be solved by the invention What kind of crystal orientation can a single crystal be produced using the zone annealing method described above? It is impossible to know this in advance.

ホットゾーンに於て、加熱されたある結晶粒が核となっ
て、隣接結晶粒に作用を及ぼし、結晶方位を自己と同じ
になるように変化させる。結晶・方位を等しくする部分
が徐々に増加してゆく。
In the hot zone, a heated crystal grain acts as a nucleus and acts on adjacent crystal grains, changing their crystal orientation to become the same as itself. The area where the crystals and orientations are the same gradually increases.

この場合、単結晶化のもとになる核の結晶方位は偶然に
よって決まる。つまり、多様な結晶方位の方向に単結晶
化が起こる。
In this case, the crystal orientation of the nucleus that forms the basis of single crystallization is determined by chance. In other words, single crystallization occurs in various crystal orientation directions.

これは不便な事である。This is an inconvenience.

必要となるウェハの方向は例えば(100)面とか(1
11)面とかいうように決まっている。
The required wafer orientation is, for example, the (100) plane or the (1
11) It is fixed, such as the surface.

このような方位のウェハを切り出すのに好適な方位の単
結晶インゴットが得られると好都合である。
It would be advantageous if a single crystal ingot with an orientation suitable for cutting out a wafer with such an orientation could be obtained.

00   目     的 所望の結晶方位を持つZnSe単結晶を、ZnSe多結
晶から、ゾーンアニーリング法によって製造する方法を
提供する事が本発明の目的である。
00 Purpose It is an object of the present invention to provide a method for producing a ZnSe single crystal having a desired crystal orientation from a ZnSe polycrystal by a zone annealing method.

(9)本発明の方法 ゾーンアニールするための多結晶が一部に、所望の結晶
方位を有する種結晶を含むものとし、種結晶の近傍から
ゾーンアニールするのが本発明の方法である。
(9) Method of the present invention In the method of the present invention, the polycrystal for zone annealing partially contains a seed crystal having a desired crystal orientation, and zone annealing is performed from the vicinity of the seed crystal.

多結晶は、CVD法又は焼結法によって製作する。Polycrystals are manufactured by CVD or sintering.

CVD法、焼結法は周知の方法である。本発明に於ては
、単結晶を内部に含む多結晶ZnSeをこれらの方法に
よって作る。
The CVD method and the sintering method are well-known methods. In the present invention, polycrystalline ZnSe containing a single crystal inside is produced by these methods.

CVD法では次のようにする。CVD炉の中に、所望の
方位の単結晶を設置しておく。この状態で原料ガスを送
り加熱された基板の上にZnSe多結晶を成長させる。
The CVD method is performed as follows. A single crystal with a desired orientation is placed in a CVD furnace. In this state, raw material gas is sent to grow ZnSe polycrystals on the heated substrate.

こうして単結晶を内部に含む多結晶ができる。In this way, a polycrystal containing a single crystal inside is formed.

多結晶の成長が終ってから、適当な棒状にZnSeを切
り出す。この時に、最初に置いた単結晶が所望の方位で
棒材の端部に位置するように切り出す。
After the polycrystal growth is completed, ZnSe is cut into a suitable rod shape. At this time, the first single crystal placed is cut out so that it is located at the end of the bar in the desired direction.

この単結晶がゾーンアニーリングに於て、単結晶化の方
向を決定する。そこでこの単結晶を種結晶と呼ぶことに
する。
This single crystal determines the direction of single crystallization during zone annealing. Therefore, this single crystal will be called a seed crystal.

第2図により、ZnSe多結晶をCVD法で作る方法を
説明する。
A method for producing ZnSe polycrystals using the CVD method will be explained with reference to FIG.

CVD法は、Zn蒸気と、H,Seガスとを反応させ、
次のような反応によって、 H2SeCl1)+ Zn(v) w ZnSe(s)
 + H2(1)ZnSeを得て、これを基板の上へ堆
積させるものである。
In the CVD method, Zn vapor is reacted with H, Se gas,
By the following reaction, H2SeCl1) + Zn(v) w ZnSe(s)
+H2(1)ZnSe is obtained and deposited onto the substrate.

CVD法といっても、いろいろな方法があるが、ここで
は亜鉛蒸発炉と反応炉とが、ひとつの容器の中に収めら
れたものを示す。
Although there are various CVD methods, here, a method in which a zinc evaporation furnace and a reactor are housed in one container is shown.

亜鉛蒸発炉11の外周には、ヒータ12があり、亜鉛容
器13に入っている亜鉛を溶融亜鉛14としている。溶
融亜鉛14はさらに加熱されて、亜鉛の蒸気を生ずる。
A heater 12 is provided around the outer periphery of the zinc evaporation furnace 11, and the zinc contained in the zinc container 13 is converted into molten zinc 14. The molten zinc 14 is further heated to produce zinc vapor.

ここへArガスが導入される。Znの蒸気はArガスに
よって、反応炉15の方へ輸送される。
Ar gas is introduced here. Zn vapor is transported toward the reactor 15 by Ar gas.

さらに原料ガスとしてH2Seが反応炉に向かって送給
される。
Furthermore, H2Se is fed toward the reactor as a raw material gas.

反応炉15に於ては、反応容器19の中に、基板17が
設けられる。基板17は水平方向に長い筒状体である。
In the reactor 15, a substrate 17 is provided in a reaction vessel 19. The substrate 17 is a horizontally long cylindrical body.

たとえば四角筒状である。反応容器19の外側には、基
板17を囲むようにヒータ16が設けられる。
For example, it has a square cylindrical shape. A heater 16 is provided outside the reaction container 19 so as to surround the substrate 17.

ヒータ16は基板17を結晶化温度以上に加熱している
。結晶化温度より高温の領域で、前記の化学反応が起こ
る。
The heater 16 heats the substrate 17 to a temperature higher than the crystallization temperature. The chemical reaction described above takes place in the region above the crystallization temperature.

反応生成物であるZnSeは基板の上に堆積する。The reaction product, ZnSe, is deposited on the substrate.

未反応のガスと水素ガス、Arガスは排出される。Unreacted gas, hydrogen gas, and Ar gas are exhausted.

本発明の方法を行なうために、基板17の上に、予め種
結晶4を設置しておく。
In order to carry out the method of the present invention, a seed crystal 4 is placed on the substrate 17 in advance.

種結晶4は小さなものでよい。ひとつでもよいが、複数
個基板17の上に置いてもよい。大きい基板を使うと、
大きい不定形の多結晶が得られるので、本発明で用いる
ゾーンアニールの試料となる棒材をいくつも切りとる事
ができる。
The seed crystal 4 may be small. One or more may be placed on the substrate 17. If you use a large board,
Since large polycrystals of irregular shape can be obtained, it is possible to cut out a number of rods to serve as samples for zone annealing used in the present invention.

ZnSe多結晶は基板17の上にできるから基板1γが
大きければ大きいものができる。しかし不定形であるの
で、そのままでは使えず、適当な形状に切りとる。
Since the ZnSe polycrystal is formed on the substrate 17, the larger the substrate 1γ, the larger the ZnSe polycrystal. However, since it is irregular in shape, it cannot be used as is; it must be cut into an appropriate shape.

基板の長さは約1m程度で、四角筒状の場合、数十cm
角である事が多い。このように広い基板の上に堆積する
ので、薄いけれども寸法の大きいものが得られる。これ
を切るのであるから、任意の方向のもの、形状のものを
切りとる事ができる。
The length of the board is about 1 m, and in the case of a square tube, it is several tens of cm.
Often a corner. By depositing on such a wide substrate, thin but large dimensions are obtained. Since you are cutting this, you can cut things in any direction or shape.

種結晶4があるので、これを含み、所望の結晶方向を長
手方向とする棒状に加工する。これが出発原料である。
Since there is a seed crystal 4, it is processed into a rod shape including the seed crystal 4 and having the desired crystal direction as the longitudinal direction. This is the starting material.

このような種結晶入り多結晶は、焼結によって作る事も
できる。この場合、種結晶と粉末原料をホットプレスに
入れ、600°C〜900℃に加熱し、200〜300
atmに加圧成形する。
Such seeded polycrystals can also be made by sintering. In this case, seed crystals and powder raw materials are placed in a hot press, heated to 600°C to 900°C, and heated to 200 to 300°C.
Pressure mold into ATM.

こうして種結晶を一端に有するZnSe多結晶が得られ
る。第3図は丸棒に加工したZnSe多結晶と角棒に加
工したZnSei多結晶を示す。
In this way, a ZnSe polycrystal having a seed crystal at one end is obtained. FIG. 3 shows a ZnSe polycrystalline processed into a round bar and a ZnSe polycrystalline processed into a square bar.

本発明のゾーンメルティング法を第1図によって説明す
る。
The zone melting method of the present invention will be explained with reference to FIG.

ZnSe多結晶1が石英カプセル2の内部に密封されて
いる。カプセル2の内部は、0.1〜10 Q Tor
rのAr、 Ne、 He又はN2の雰囲気になってい
る。不活性でZnSeと反応しないガスであればよい。
A ZnSe polycrystal 1 is sealed inside a quartz capsule 2. The inside of capsule 2 has a pressure of 0.1 to 10 Q Tor.
The atmosphere is Ar, Ne, He, or N2. Any gas may be used as long as it is inert and does not react with ZnSe.

雰囲気の役割は、ZnSeの表面からの原料の昇華を抑
える事である。高温(例えば1600℃)ではないので
、雰囲気の圧力が低くてもよいのである。
The role of the atmosphere is to suppress sublimation of the raw material from the surface of ZnSe. Since the temperature is not high (for example, 1600° C.), the pressure of the atmosphere may be low.

石英カプセルは開管としてもよい。この場合、雰囲気ガ
スは0.1〜I Q □ Torrに圧力調整されたも
のを開管中に通すことになる。
The quartz capsule may be an open tube. In this case, the atmospheric gas whose pressure is adjusted to 0.1 to IQ □ Torr is passed through the open tube.

石英カプセルは全くなくてもよい。全体を真空装置の中
に設けて、真空装置の雰囲気を0.1〜100Torr
の不活性気体としてもよいのである。
The quartz capsule may be omitted altogether. The entire device is installed in a vacuum device, and the atmosphere of the vacuum device is set at 0.1 to 100 Torr.
It may be used as an inert gas.

懸架装置3によって、石英カプセルが上方から懸架され
ている。
A suspension device 3 suspends the quartz capsule from above.

上下幅の狭いリング状のヒータ5が設けられる。A ring-shaped heater 5 with a narrow vertical width is provided.

ヒータ5の中をZnSe多結晶1が徐々に通過してゆく
。種結晶4のある方の端からヒータ5に近づけ、ヒータ
5の中を通してゆく。
ZnSe polycrystal 1 gradually passes through heater 5. Approach the heater 5 from one end of the seed crystal 4 and pass it through the heater 5.

このヒータ5は、極めて狭い部分だけを加熱できる局所
性の強いヒータである。第1図の側方に温度分布を示し
た。
This heater 5 is a highly localized heater that can heat only a very narrow area. The temperature distribution is shown on the side of Figure 1.

温度は、ヒータ5から離れたABとEFで室温T1に、
ヒータ5の直近部CDで700℃〜900℃の高温部T
2となる。高温部T、で多結晶から単結晶化への運動が
起こる。
The temperature is at room temperature T1 at AB and EF, which are far from the heater 5.
High temperature area T of 700°C to 900°C near the heater 5 CD
It becomes 2. In the high temperature zone T, a movement from polycrystalline to single crystallization occurs.

ヒータ5を通過した部分からこれに連続して単結晶化が
起こってゆく。高温部T、の幅CDはできるだけ狭いほ
うがよい。これはヒータの幾何学的な形状によるが、7
00〜900℃として定義される高温部CDは5〜20
mm程度でなければならない。
Single crystallization occurs continuously from the portion passing through the heater 5. The width CD of the high temperature section T should be as narrow as possible. This depends on the geometry of the heater, but 7
High temperature zone CD defined as 00-900℃ is 5-20
It must be about mm.

幅CDが広いと、単結晶へ向う運動が幅CD内の離隔し
た点で発生しゃすく双晶になりやすい。そこで幅CDが
狭いという事が要求される。
When the width CD is wide, the movement toward the single crystal occurs at distant points within the width CD, which tends to cause twin crystals. Therefore, it is required that the width CD be narrow.

また、高温部の前後の温度勾配BC、Dli:は士50
〜±200°C/cm程度の急勾配でなければならない
0 ZnSe多結晶1がこのような温度分布の中を長手方向
に移動する。はじめ種結晶のある部分から加熱する。種
結晶に接触する部分は、種結晶と同一の結晶方位を持つ
ように単結晶化される。
In addition, the temperature gradient BC before and after the high temperature part, Dli: 50
The ZnSe polycrystal 1 moves longitudinally through such a temperature distribution, which must have a steep slope of ~±200°C/cm. Heat the seed crystal first. The portion that contacts the seed crystal is single crystallized to have the same crystal orientation as the seed crystal.

ホットゾーン(高温部)が多結晶の中を移動してゆくか
ら、直前に単結晶化した部分と整合するよう、順次単結
晶化してゆく。
As the hot zone (high temperature area) moves through the polycrystal, it becomes a single crystal one after another so that it matches the part that was just previously made into a single crystal.

移動速度(アニール速度)は0.05mm〜5+t+m
/ dayとする。
Movement speed (annealing speed) is 0.05mm to 5+t+m
/ day.

反対の端までアニールすると、全体が、種結晶と同一の
結晶方位を有する単結晶になる。
When annealed to the opposite end, the whole becomes a single crystal with the same crystal orientation as the seed crystal.

本発明は、高温部CDでもZnSeを、殆んど昇華させ
ない。昇華させず固相を保うたまま多結晶から単結晶へ
相転移させるのである。
In the present invention, ZnSe is hardly sublimed even in the high temperature part CD. It undergoes a phase transition from polycrystal to single crystal while maintaining the solid phase without sublimation.

本発明では昇華が全く起らないという事ではない。しか
し昇華法のように積極的に昇華を利用するのではない。
This does not mean that no sublimation occurs in the present invention. However, it does not actively use sublimation like the sublimation method.

本発明では、なるべく昇華が起らないように、不活性ガ
ス雰囲気中で加熱する。
In the present invention, heating is performed in an inert gas atmosphere to prevent sublimation as much as possible.

(→実施例 5 mmX 5 mrnX 3 mmの直方体ZnSe
単結晶をCVD装置の基板に予め置いておき、CVD法
によってZnSe多結晶を作った。この単結晶は5X5
mmの面に立てた法線が(110)方位に等しいように
なっている。
(→Example 5 mmX 5 mrnX 3 mm rectangular parallelepiped ZnSe
A single crystal was placed in advance on a substrate of a CVD device, and a ZnSe polycrystal was produced by the CVD method. This single crystal is 5X5
The normal line erected to the mm plane is equal to the (110) direction.

単結晶を一端に含むようにして5mm×5InI11×
50m1IIのZnSe捧状の多結晶を切りとった。
5mm x 5InI11x including a single crystal at one end
A 50m1II ZnSe splint-shaped polycrystal was cut.

これを石英カプセルの中へ入れ、ArガスI Torr
の雰囲気でアニーリングした。高温部の温度T2は86
0℃、低温部の温度T、は室温とした。BC,DEの温
度勾配を+100°C/cm、−1008C/cmとし
た。石英カプセルの上下方向の移動速度を2 mm /
 dayとし25日でアニーリングを終了させ六〇 ア
ニール後、ZnSe試料を、石英カプセルを割って取り
出した。
Put this into a quartz capsule and apply Ar gas I Torr.
Annealing was carried out in this atmosphere. The temperature T2 of the high temperature part is 86
The temperature T of the low temperature part was set to 0° C. and room temperature. The temperature gradients of BC and DE were set to +100°C/cm and -1008C/cm. The vertical movement speed of the quartz capsule was set at 2 mm/
After annealing, the ZnSe sample was taken out by breaking the quartz capsule.

襞間及びX線回折によって、ZnSe試料の結晶性を調
べた。この結果、長手方向力8’(110)方向である
単結晶になっているという事が分った。種結晶によって
規定した結晶方位になっているということである。
The crystallinity of the ZnSe samples was investigated by interfold and X-ray diffraction. As a result, it was found that the crystal was a single crystal in which the longitudinal force was in the 8' (110) direction. This means that the crystal orientation is determined by the seed crystal.

し)効 果 (1)種結晶付き多結晶を出発原料として単結晶化する
ので、所望の方位を持ったZnSe単結晶インゴツトを
作る事ができる。
(b) Effects (1) Since a polycrystal with a seed crystal is single-crystallized as a starting material, a ZnSe single-crystal ingot with a desired orientation can be produced.

(2)比較的大型のZn5a単結晶を製造することがで
きる。
(2) A relatively large Zn5a single crystal can be manufactured.

(3)残留不純物の少ない高純度のZnSe単結晶を作
る事ができる。
(3) High purity ZnSe single crystals with few residual impurities can be produced.

これは溶液法やヨウ素輸送法のように溶媒、輸送剤を用
いないからである。また高圧ブリッジマン法のように、
不純物の入りゃすい高温高圧という条件を不要とするか
らである。
This is because unlike the solution method and iodine transport method, no solvent or transport agent is used. Also, like the high-pressure Bridgman method,
This is because conditions such as high temperature and high pressure, where impurities easily enter, are not required.

また、昇華性のドナ不純物はゾーンアニーリングによっ
て除去されるからである。
Further, sublimable donor impurities are removed by zone annealing.

(4)高圧ブリッジマン法のように高温高圧はしないか
ら、転位の少い単結晶が得られる。
(4) Since high temperature and high pressure are not used as in the high-pressure Bridgman method, a single crystal with few dislocations can be obtained.

(5)再現性のある方法である。(5) It is a reproducible method.

(6)青色LEDの基板として用いることができる。(6) It can be used as a substrate for blue LEDs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のゾーンアニーリングを行なう動作を示
す略構成図。 第2図はCVD法によりZnSe多結晶を作る装置の縦
断面図。 第3図はCVD法で作り棒材に加工したZnSe多結晶
の斜視図。 1・・・・・・ZnSe多結晶 2・・・・・・石英カプセル 3・・・・・・懸架装置 4・・・・・・種結晶
FIG. 1 is a schematic diagram showing the operation of zone annealing according to the present invention. FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of an apparatus for producing ZnSe polycrystals by the CVD method. FIG. 3 is a perspective view of a ZnSe polycrystal made by the CVD method and processed into a bar material. 1... ZnSe polycrystal 2... Quartz capsule 3... Suspension device 4... Seed crystal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  CVD法又は焼結法によつて内部にZnSe種結晶を
含むZnSe多結晶を作り、ZnSe種結晶を一端に有
し要求される単結晶の長手方向の結晶方位と種結晶の結
晶方位とが一致するような棒状のZnSe多結晶を加工
し、0.1Torr〜100Torrの不活性ガス又は
窒素ガス雰囲気で、室温〜100℃の低温部ABと、温
度勾配が500℃/cm〜200℃/cmである昇温部
BCと、温度T_2が700℃〜900℃である高温部
CDと、温度勾配が−200℃/cm〜−50℃/cm
である降温部DEと、室温〜100℃の低温部EFとよ
りなる温度勾配の中を、0.05mm/day〜5mm
/dayの速度で、種結晶の方を先にして移動させる事
により、固相を保ちながらZnSe多結晶をZnSe単
結晶に変化させることを特徴とするZnSe単結晶作製
法。
A ZnSe polycrystal containing a ZnSe seed crystal inside is made by a CVD method or a sintering method, and the required crystal orientation in the longitudinal direction of the single crystal with the ZnSe seed crystal at one end matches the crystal orientation of the seed crystal. A rod-shaped ZnSe polycrystal is processed, and in an inert gas or nitrogen gas atmosphere of 0.1 Torr to 100 Torr, a low temperature part AB of room temperature to 100°C and a temperature gradient of 500°C/cm to 200°C/cm are processed. A certain temperature rising part BC, a high temperature part CD whose temperature T_2 is 700°C to 900°C, and a temperature gradient of -200°C/cm to -50°C/cm.
0.05mm/day to 5mm within the temperature gradient consisting of the temperature decreasing part DE which is
A method for producing a ZnSe single crystal, characterized in that ZnSe polycrystal is changed into a ZnSe single crystal while maintaining a solid phase by moving the seed crystal first at a speed of /day.
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