JPH02255600A - Ｐ型ＺｎＴｅ単結晶の製造方法 - Google Patents
Ｐ型ＺｎＴｅ単結晶の製造方法Info
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- JPH02255600A JPH02255600A JP8013789A JP8013789A JPH02255600A JP H02255600 A JPH02255600 A JP H02255600A JP 8013789 A JP8013789 A JP 8013789A JP 8013789 A JP8013789 A JP 8013789A JP H02255600 A JPH02255600 A JP H02255600A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
（イ）産業上の利用分野
本発明はＰ型ＺｎＴｅ単結晶の製造方法に関する。
（ロ）従来の技術
ＺｎＴｅ化合物半導体は室温で約２．３ｅＶのバンドギ
ャップを有し、しかも構造が直接遷移型であることから
緑色発光素子材料として有望視されている。ところが高
圧溶融法などの熱平衡を用いてＺｐＴ−ｅ’ＭＬ結晶を
成長させた場合、高温での結晶成長であるために成長中
に残留−不純物が取り込まれ、高純度の結晶が得にくく
、また高温での結晶成長では熱力学的に発生が不可避な
空孔、成るいは空孔を含む複合欠陥の発生により補償効
果がもたらされる、などの理由から発光素子を構成する
のに必要なＰ型やＮ型の導電型の制御が非常に困難とさ
れている。
ャップを有し、しかも構造が直接遷移型であることから
緑色発光素子材料として有望視されている。ところが高
圧溶融法などの熱平衡を用いてＺｐＴ−ｅ’ＭＬ結晶を
成長させた場合、高温での結晶成長であるために成長中
に残留−不純物が取り込まれ、高純度の結晶が得にくく
、また高温での結晶成長では熱力学的に発生が不可避な
空孔、成るいは空孔を含む複合欠陥の発生により補償効
果がもたらされる、などの理由から発光素子を構成する
のに必要なＰ型やＮ型の導電型の制御が非常に困難とさ
れている。
一方、近年結晶成長中での残留不純物を極力抑制すると
共に、空孔及び空孔を含む複合欠陥の発生を少なくする
ことが可能な低温結晶成長法として分子線エピタキシャ
ル成長法（ＭＢＥ）が注目されている。
共に、空孔及び空孔を含む複合欠陥の発生を少なくする
ことが可能な低温結晶成長法として分子線エピタキシャ
ル成長法（ＭＢＥ）が注目されている。
このＭ Ｂ Ｅ法では１０４Ωｃｍ以上の比抵抗を持つ
高純度のＺｎＴｅ単結晶が得られており、またその低温
フォトルミネッセンスによる光学的特性評価においても
、不純物の混入を示す束縛励起子による発光及び欠陥な
どによる深い準位からの発光は極めて弱く、自由励起子
による発光が主体である高純度で結晶性の優れたものが
得られていることが判明している。
高純度のＺｎＴｅ単結晶が得られており、またその低温
フォトルミネッセンスによる光学的特性評価においても
、不純物の混入を示す束縛励起子による発光及び欠陥な
どによる深い準位からの発光は極めて弱く、自由励起子
による発光が主体である高純度で結晶性の優れたものが
得られていることが判明している。
本発明者等はこのＭＢＥ法を用いてＺｎＴｅ単結晶を成
長させる際に、アクセプタとして作用するＰ（燐）をそ
のＺｎＴｅ単結晶成長時に分子線の形で作用させ、更に
その分子線強度を制御することによってＺｎＴｅ単結晶
中での担体濃度の制御を再現性良く行わしめる方法を提
案した（特願昭６３−６３５５号）。
長させる際に、アクセプタとして作用するＰ（燐）をそ
のＺｎＴｅ単結晶成長時に分子線の形で作用させ、更に
その分子線強度を制御することによってＺｎＴｅ単結晶
中での担体濃度の制御を再現性良く行わしめる方法を提
案した（特願昭６３−６３５５号）。
（ハ）発明が解決しようとした課題
ＭＢＥ法によるＺｎＴｅ単結晶の成長に関しては歴史が
浅く、未解明な部分が多い。Ｍ Ｂ Ｅ法によれば高品
位のＺｎＴｅ単結晶が得られることから、従来の結晶成
長法と比較して優れていることは明らかであるが、発光
素子などの半導体装置を構成する上で必ず要求される導
電性の制御に関してはＰ（燐）及びＳｂ（アンチモン）
を添加することが行われているだけで、それ以外の材料
の添加による導電性の制御の可能性に関しては未知数で
ある。
浅く、未解明な部分が多い。Ｍ Ｂ Ｅ法によれば高品
位のＺｎＴｅ単結晶が得られることから、従来の結晶成
長法と比較して優れていることは明らかであるが、発光
素子などの半導体装置を構成する上で必ず要求される導
電性の制御に関してはＰ（燐）及びＳｂ（アンチモン）
を添加することが行われているだけで、それ以外の材料
の添加による導電性の制御の可能性に関しては未知数で
ある。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明はこのような課題に着目し、ＺｎＴｅ単結晶への
新しい材料の添加を試みたもので、Ｚｎの分子線と、Ｔ
ｅの分子線に加えてＬｉの分子線を用いてＺｎＴｅ単結
晶にアクセプタとしてのＬｉを添加するものである。
新しい材料の添加を試みたもので、Ｚｎの分子線と、Ｔ
ｅの分子線に加えてＬｉの分子線を用いてＺｎＴｅ単結
晶にアクセプタとしてのＬｉを添加するものである。
（ホ）作用
本発明によれば、ＺｎＴｅ単結晶中に取り込まれたＬｉ
がＺｎと置換し、アクセプタ不純物として機能し、Ｐ型
のＺｎＴｅ単結晶が得られる。
がＺｎと置換し、アクセプタ不純物として機能し、Ｐ型
のＺｎＴｅ単結晶が得られる。
（へ）実施例
第１図は本発明方法を実施するに適したＭＢＥ装置の主
要部を示しており、（１）はＺｎＴｅと格子整合性が良
好な、例えばＧａＡｓ基板、（２）、及び（３）はソー
ス材料であるＺｎ、及びＴｅがそれぞれ収納されたＺｎ
セル、及びＴｅセルで、ＧａＡｓ基板（１）に対向して
配置されている。（４）は不純物材料となるＬｉが収納
されたＬｉセルで、上記Ｚｎセル（２）、及びＴｅセル
（３）に併設されていて同様にＧａＡｓ基板（１）に対
向している。（５）（５）・・・は上記各セル（２）（
３）（４）を加熱するセル加熱用ヒータである。上記Ｚ
ｎセル（２）に収納されるソース材料としてのＺｎは純
度６Ｎ、またＴｅセル（３）に収納されるソース材料と
してのＴｅも純度６Ｎのものが用いられ、アクセプタ不
純材料としてＬｉセル（４）に収納されるＬｉの純度は
３Ｎ以上のものが用いられる。尚、このアクセプタ不純
物としてのＬｉは分子線強度が弱くてもＺｎＴｅ単結晶
中に十分な量が取り込まれる性質を持つ。
要部を示しており、（１）はＺｎＴｅと格子整合性が良
好な、例えばＧａＡｓ基板、（２）、及び（３）はソー
ス材料であるＺｎ、及びＴｅがそれぞれ収納されたＺｎ
セル、及びＴｅセルで、ＧａＡｓ基板（１）に対向して
配置されている。（４）は不純物材料となるＬｉが収納
されたＬｉセルで、上記Ｚｎセル（２）、及びＴｅセル
（３）に併設されていて同様にＧａＡｓ基板（１）に対
向している。（５）（５）・・・は上記各セル（２）（
３）（４）を加熱するセル加熱用ヒータである。上記Ｚ
ｎセル（２）に収納されるソース材料としてのＺｎは純
度６Ｎ、またＴｅセル（３）に収納されるソース材料と
してのＴｅも純度６Ｎのものが用いられ、アクセプタ不
純材料としてＬｉセル（４）に収納されるＬｉの純度は
３Ｎ以上のものが用いられる。尚、このアクセプタ不純
物としてのＬｉは分子線強度が弱くてもＺｎＴｅ単結晶
中に十分な量が取り込まれる性質を持つ。
また上記ＧａＡｓ基板（１）の方位は（１００）を選び
、その表面を機械的、化学的に清浄化した後、１０−”
Ｔｏｒｒ以下の超高真空に保持されたＭＢＥ装置の成長
室に入れる。単結晶の成長に先立ち、ＧａＡｓ基板（１
）を６２０℃で２０分間保持し、Ｇ ａ Ａ ｓ基板（
１）表面を最終的に清浄化した後、Ｇａ、Ａｓ基板（１
）をＺｎＴｅ単結晶の成長に適した３２０℃にまで降下
”させる。続いてヒータ（５）（５）を用いてＺｎソー
ス材料を収納したＺｎセル（２）を約３００℃、Ｔｅソ
ース材料を収納したＴｅセル（３）を約３００℃、Ｌｉ
ソース材料を収納したＬｉセル（４）を約２００℃に加
熱保持し、Ｚｎ、Ｔｅ、！、ｉをそれぞれ分子線として
対向配置されているＧａＡｓ基板（１）に飛翔せしめ、
該ＧａＡｓ基板（１）表面にＰ型ＧａＡｓ単結晶をエピ
タキシャル成長させる。
、その表面を機械的、化学的に清浄化した後、１０−”
Ｔｏｒｒ以下の超高真空に保持されたＭＢＥ装置の成長
室に入れる。単結晶の成長に先立ち、ＧａＡｓ基板（１
）を６２０℃で２０分間保持し、Ｇ ａ Ａ ｓ基板（
１）表面を最終的に清浄化した後、Ｇａ、Ａｓ基板（１
）をＺｎＴｅ単結晶の成長に適した３２０℃にまで降下
”させる。続いてヒータ（５）（５）を用いてＺｎソー
ス材料を収納したＺｎセル（２）を約３００℃、Ｔｅソ
ース材料を収納したＴｅセル（３）を約３００℃、Ｌｉ
ソース材料を収納したＬｉセル（４）を約２００℃に加
熱保持し、Ｚｎ、Ｔｅ、！、ｉをそれぞれ分子線として
対向配置されているＧａＡｓ基板（１）に飛翔せしめ、
該ＧａＡｓ基板（１）表面にＰ型ＧａＡｓ単結晶をエピ
タキシャル成長させる。
第２図は上記した条件で成長させたＺｎＴｅ単結晶の２
０Ｋにおける、波長３２５ｎｍのレーザ光によって励起
した低温７オトルミネツセンスであって、ＸＩ、Ｘ５０
はそれぞれグラフの倍率を示している。そしてこの図に
おいて、ｒｌ、、はＬｉアクセプタに束縛された励起子
から発するエネルギー２．３６７ｅＶの発光、ｒｌ、二
正孔遷移、はＬｉアクセプタに束縛された励起子から発
するエネルギー２．３２４ｅＶの発光である。この７オ
トルミネツセンスから、上記した条件で成長させたＺｎ
Ｔｅ単結晶中においてＬｉがアクセプタ準位を形成する
ことが確認できる。そしてそのエネルギー準位は各発光
波長から、約５７ｍｅＶであることが判明し、その時の
ＺｎＴｅ単結晶中でのアクセプタとしてのＬｉ濃度は、
１．２Ｘ１０１７ｃｍ−”であった。
０Ｋにおける、波長３２５ｎｍのレーザ光によって励起
した低温７オトルミネツセンスであって、ＸＩ、Ｘ５０
はそれぞれグラフの倍率を示している。そしてこの図に
おいて、ｒｌ、、はＬｉアクセプタに束縛された励起子
から発するエネルギー２．３６７ｅＶの発光、ｒｌ、二
正孔遷移、はＬｉアクセプタに束縛された励起子から発
するエネルギー２．３２４ｅＶの発光である。この７オ
トルミネツセンスから、上記した条件で成長させたＺｎ
Ｔｅ単結晶中においてＬｉがアクセプタ準位を形成する
ことが確認できる。そしてそのエネルギー準位は各発光
波長から、約５７ｍｅＶであることが判明し、その時の
ＺｎＴｅ単結晶中でのアクセプタとしてのＬｉ濃度は、
１．２Ｘ１０１７ｃｍ−”であった。
第３図はＺｎＴｅ単結晶成長時におけるＬｉセル（４）
の温度とＬｉキャリヤ濃度との関係を示した曲線図を示
しており、Ｌｉセル（４）の温度を高めることによって
キャリヤ濃度も指数関数的に高まっていることがわかる
。
の温度とＬｉキャリヤ濃度との関係を示した曲線図を示
しており、Ｌｉセル（４）の温度を高めることによって
キャリヤ濃度も指数関数的に高まっていることがわかる
。
（ト）発明の効果
本発明は以上の説明から明らかな如く、ＭＢＥ法を用い
てＺｎＴｅ単結晶を成長させる際に、Ｌｉの分子線をも
照射しているので、ＬｉがＺｎＴｅ単結晶中においてア
クセプタとして機能し、Ｐ型のＺｎＴｅ単結晶を得るこ
とができ、しかもＬｉは分子線強度が弱くてもＺｎＴｅ
単結晶中に取り込まれ易く、ＺｎＴｅ単結晶中のキャリ
ヤとしてのＬｉｉ＠度を高めることができる。
てＺｎＴｅ単結晶を成長させる際に、Ｌｉの分子線をも
照射しているので、ＬｉがＺｎＴｅ単結晶中においてア
クセプタとして機能し、Ｐ型のＺｎＴｅ単結晶を得るこ
とができ、しかもＬｉは分子線強度が弱くてもＺｎＴｅ
単結晶中に取り込まれ易く、ＺｎＴｅ単結晶中のキャリ
ヤとしてのＬｉｉ＠度を高めることができる。
またＺｎＴｅ単結晶中のＬｉ濃度は、ＺｎＴｅ単結晶成
長時にＬｉセル（４）の温度を制御することによって、
所望の値としたことができる。
長時にＬｉセル（４）の温度を制御することによって、
所望の値としたことができる。
第１図は本発明Ｐ型ＺｎＴｅ単結晶の製造方法を実施す
るＭＢＥ装置の主要部を示す概念図、第２図は本発明方
法によって得られたＰ型ＺｎＴｅ単結晶の７オトルミネ
ツセンス、第３図はＬｉセル温度とＬｉキャリヤ濃度と
の関係を示した曲線図である。 出順人 三洋電機株式会社 代理人 弁理士 西野卓嗣（外２名）第１図 第２図
るＭＢＥ装置の主要部を示す概念図、第２図は本発明方
法によって得られたＰ型ＺｎＴｅ単結晶の７オトルミネ
ツセンス、第３図はＬｉセル温度とＬｉキャリヤ濃度と
の関係を示した曲線図である。 出順人 三洋電機株式会社 代理人 弁理士 西野卓嗣（外２名）第１図 第２図
Claims (2)
- （１）ＺｎＴｅと格子整合性の良好な単結晶基板に対向
して、Ｚｎが収納されたＺｎセルと、Ｔｅが収納された
Ｔｅセルと、Ｌｉが収納されたＬｉセルとを配置し、該
各セルからＺｎ、Ｔｅ、並びにＬｉを上記単結晶基板に
対して分子線として飛翔せしめることによって、該単結
晶基板上にアクセプタとしてのＬｉが取り込まれたＺｎ
Ｔｅ単結晶を成長させることを特徴としたＰ型ＺｎＴｅ
単結晶の製造方法。 - （２）上記Ｌｉセルの温度を制御することによってＺｎ
Ｔｅ単結晶中のＬｉ濃度を制御することを特徴とした請
求項第１項記載のＰ型ＺｎＴｅ単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8013789A JP2708866B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | Ｐ型ＺｎＴｅ単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8013789A JP2708866B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | Ｐ型ＺｎＴｅ単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02255600A true JPH02255600A (ja) | 1990-10-16 |
| JP2708866B2 JP2708866B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=13709865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8013789A Expired - Fee Related JP2708866B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | Ｐ型ＺｎＴｅ単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2708866B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014156597A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 光電変換素子用化合物半導体単結晶、光電変換素子、および光電変換素子用化合物半導体単結晶の製造方法 |
-
1989
- 1989-03-29 JP JP8013789A patent/JP2708866B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014156597A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 光電変換素子用化合物半導体単結晶、光電変換素子、および光電変換素子用化合物半導体単結晶の製造方法 |
| US9362431B2 (en) | 2013-03-29 | 2016-06-07 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Compound semiconductor single crystal ingot for photoelectric conversion devices, photoelectric conversion device, and production method for compound semiconductor single crystal ingot for photoelectric conversion devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2708866B2 (ja) | 1998-02-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |