JPH0330418A - Ｐ型ＩＩ−ＶＩ族材料の成長方法およびｐ―ｎ接合装置の形成方法 - Google Patents

Ｐ型ＩＩ−ＶＩ族材料の成長方法およびｐ―ｎ接合装置の形成方法

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JPH0330418A
JPH0330418A JP2155602A JP15560290A JPH0330418A JP H0330418 A JPH0330418 A JP H0330418A JP 2155602 A JP2155602 A JP 2155602A JP 15560290 A JP15560290 A JP 15560290A JP H0330418 A JPH0330418 A JP H0330418A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一般に■−■族化合物から形成された光学材料
ｐ型ドープ、特に分子ビームエピタキシを使用したＨｇ
ＣｄＴｅのｐ型ドープに関する。
Ｃ従来技術］ ＨｇＣｄＴｅに対してｐ型ドープを行う能力は、赤外線
（ＩＲ）検出器の心臓部である接合構造の形成に重要で
ある。しかしながら、ＩＲ検出器に好ましい製造処理と
適合する分子ビームエピタキシを使用する適切なドープ
技術はこれまで発見されていない。
［発明の解決すべき課題］ ＨｇＣｄＴｅはバルクまたはエピタキシャル成長技術の
いずれかによる検出装置中での使用に対して：Ａ整し難
い。この材料に対して最も一般的に使用されるエピタキ
シャル成長処理は液相エピタキシである。高性能の赤外
線検出器が液相エピタキシによる成長により実現される
が、進歩した光・電子装置に要求される急峻なヘテロ接
合部および超格子を生成することが技術的にできない。
種々の成長技術の概要はＪ、　　Ｐ、　　Ｆａｕｒｌｅ
氏他による文献（”　Ｌ　ａｔｅｓｔ　Ｄ　ｅｖｅｌｏ
ｐｍｅｎｔｓ　Ｉｎ　ｔｈｅＧｒｏｗｔｈｏｌ’　　Ｈ
ｇ＋−ＣｃＬ　Ｔｅ　　ａｎｄ　　ＣｄＴｅ−Ｈｇ　Ｔ
　ｅ　　Ｓ　ｕｐｅｒｌａｔＨｃｅｓ　ｂｙ　Ｍｏｌｅ
ｃｕｌａｒＢｅａｍ　　ＥｐｉＬａｘｙ　　　、　　　
Ｊ、　　　Ｖａｃ、　　　Ｓｅｔ、　　　Ｔｅｃｈｎｏ
ｌＡ、　Ｖｏｌ、　　１　、　Ｎｏ、３．１９８３年７
月／り月　１５９３乃至９７頁）に記載されている。
他方で、分子ビームエピタキシ（ＭＢＥ）技術は高品質
のエビ層、急峻なヘテロ接合部および超格子のような交
互のマイクロ構造の成長に適している。この技術は、Ｊ
、　　Ｐ、　　Ｆａｕｒｉｅ氏他による文献（”Ｍｏ１
ｅｃｕｌａｒ　　Ｂｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘｙ　　ｏ［”
ｒｌ　−ＶＩ　　　Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　　　：Ｈｇｘ
−ｘ　　Ｃｄ、　　Ｔｅ　　　、　　Ｊ。
Ｃｒｙｓｔ、　　Ｇｒｏｗｔｈ　、　Ｖｏｌ、　５４．
　Ｎｏ、３．５８２乃至５８５頁、　１９８１年）に記
載されている。
ＭＢＥは真空付着処理である。成長されるべき混合物の
物質の１つを含んでいる電気的に加熱されたるつぼをそ
れぞれ含む複数のセルが使用される。加熱の際に、セル
は水銀、カドミウム、テルルまたはＣｄＴｅの原子また
は分子ビーム束を生成する。ビーム束は基体の表面に向
けられ、互いに反応してエピタキシャル層を生成する。
ヒ素（Ａｓ）は一般にｐ型ドーパントとして使用される
。もっとも、アンチモン（Ｓｂ）およびＪン（Ｐ）もま
たこのために利用できる。しかしながら、これらのＶ族
元素はまたそれらがＭＢＥ処理を使用して導入されたと
き、ＨｇＣｄＴｅにおいてｐ型ドーパントでなくｎ型ド
ーパントとして作用することができること力（発見され
ている。
Ｍ　、　　Ｂ　ｏｕｋｅｒｃｈｅ氏他による文献（Ｔ　
ｈｅ　　Ｄ　ｏｐｉｎｇｏｒＭｅｒｃｕｒｙ　　Ｃａｄ
ｍｉｕｍ　　Ｔｅ１ｌｕｒｉｄｅ　　ＧｒｏａｎＢｙ　
　Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ　　ＢｅａｌｌＥｐｌｔａｘｙ　
　＋　　Ｊ、　　Ｖａｃ。
Ｓｅｔ、　　Ｔｅｃｈｎｏｌ、　　Ａ、　　Ｖｏｌ、　
　６．　　Ｎｏ、４．　１９８８年７月／り月、　２８
３０乃至３３頁）を参照。ｎ型ドープは、Ａｓによる金
属格子中のＨｇ空所の占有から生じると考えられる。金
属格子中の位置が全て、またされることを保証するため
にＣｄおよびＨｇの蒸気圧を調節することは困難である
。ＴｅはＨｇよりも高い粘着係数を有しているため、Ｈ
ｇ格子空所が過剰になる傾向がある。Ｈｇ格子空所は金
属格子においてＨｇとのＡｓ原子の置換を促進し、それ
らが合金においてＴｅサブ格子へ排他、的に全体化する
ことを阻止する。この効果は、ＡｓおよびＴｅがＣｄと
Ｔｅとの間で形成されるものに類似した混合物を形成す
るという事実によって高められる。
ＡｓはＴｅに比べると電子が１つ欠けているため、した
がって格子でＴｅ位置に置換されたときｐ型ドニバント
になる。しかしながら、ＡｓはＨｇおよびＣｄのような
■族材料に比較すると３つ電子が多いので、ＨｇＣｄＴ
ｅ層中のＨｇ−Ｃｄ（金属）格子においてＨｇ空所中に
限定されたときｎ型ドーパントとして動作する。この現
象は、通常のＭＢＥと関連してＨｇＣｄＴｅ用のＰ型ド
ーパントとしてＡｓおよびその他のＶ族元素の実際的の
使用を実効的に排除する。
この問題に対する１つの解決方法は、金属格子空所を排
除または少なくとも減少するようにＨｇおよび、または
Ｃｄの蒸気圧を高めることである。しかしながら、１０
−６気圧をかなり上回る蒸気圧の上昇は化学量の平衡を
崩し、一般に効果的なＭＢＥに要求される低い蒸気圧変
動の範囲を越える。高い蒸気圧は分子ビームを拡散させ
、基体に到達する材料に対して達成可能な制御を減じる
。
別の方法はＡｓの使用を完全に避けて、その代わり銀（
ＡｇはＩ族）を使用することである。
Ｍ、Ｌ、Ｒｏｇｅ氏他による文献（’　Ｃｏｎｔｒｏｌ
　！ｅｄＰ　　−Ｔｙｐｅ　　　　Ｉ　　閤ｐｕｒｉｔ
ｙ　　　　Ｄｏｐｉｎｇ　　ｏｒ　　　Ｈｇ　　１　−
ｘ　Ｃｄ　ｘ　Ｔ　ｅ　　Ｄｕｒｌｎｇ　Ｇ　ｒｏｗｔ
ｈ　Ｂｙ　Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ−Ｂｅａｎ　Ｅｐｉｔａ
ｘｙ　　、　　Ｊ、　　Ｖａｃ、　　Ｓｅ１．　Ｔｅｃ
ｈｎｏｌ。
Ａ　、　Ｖ　ｏｌ、　　６　、　Ｎ　ｏ、４　、１９８
８年７月／り月、　２８２６乃至２９頁）を参照。この
技術は口型ドープの問題を回避するが、特にＡｇはＩＩ
−ＶＩ族混合物中で速い拡散素子であるためドーパント
として使用されるＡｓの別の利点を失ってしまう。
Ａｓのよるフォトアシストされたドープの使用は、ｎ型
ドープ問題を克服するための別の解決方法である。これ
は成長過程中に基体の照明を可能にするために通常のＭ
ＢＥシステムを修正することを含み、例えばＳ、Ｈνａ
ｎｇ氏他による文献（”　Ｐ　ｒｏｐｃｒｔｌｅｓ　ｏ
ｆ　　Ｄ　ｏｐｏｄ　　Ｃｄ　Ｔ　ｅ　　Ｆ　１１ｍ５
Ｇ　ｒｏｗｎ　　Ｂ　ｙ　Ｐ　ｈｏｔｏａｓｓｉｓｔｅ
ｄ　　Ｍ　ｏｌｅｃｕｌａｒ　−Ｂｃａｍ　Ｅｐｌｔａ
ｘｙ　　、　　Ｊ、　Ｖａｃ、　　ＳａＬ、　Ｔｃｃｈ
ｎｏｌ。
Ａ、　Ｖｏｌ、　　６．　Ｎｏ、４．１９８８年７月／
り月、　２８２＋乃至２５頁）に記載されている。この
技術はシステムを複雑化し、合金システムにおいて十分
な効果が示されていない。
以上、ＨｇＣｄＴｅに関して状況を説明してきた。Ｈｇ
ＴｅおよびＣｄＴｅは同様に考えることができることを
理解すべきである。Ｖ族元素による類似したドーピング
はまた別のＩＩ−Ｖｌ族の化合物に関して適用される。
一般に、■族からのＺｎ。
Ｃｄ、ＨｇおよびＭｇは■族からのＳ　ｓ　Ｓ　ｅおよ
びＴｅと化合されることができ、ＭＢＥ製造技術に適切
であり、選択された正確な組合せは所望のバンドギャッ
プおよび格子中の成長およびドーパント注入の動力学に
依存する。
［課題解決のための手段］ 本発明は、フォトおよびイオンアシストのない通常のＭ
ＢＥ装買を使用して口型ドープを行うために■族ドーパ
ントにより■−■族化合物をドープする方法を開示する
。この製造方法は■族の格子位置を順々に占有するＶ族
ドーパントにより通常のＭＢＥ圧力および温度で達成さ
れる。効果的なドーパント付着速度およびそれによるド
ーピングの程度は簡単な温度制御によって正確に制御さ
れる。
これらの目的を達成するために、ＭＢＥ流動束は■族ド
ーパントと■族材料との組合せから形成される。■族ド
ーパントはＡｓ、ＳｂおよびＰから選択され、一方■族
材料はＺｎ％Ｃｄ５ＨｇおよびＭｇから選択される。流
動束はＭＢＥ成長期間中°約ｌ０−６気圧より低い圧力
で基体に供給される。
■族流動束は金属格子（典型的にＨｇＣｄＴｅ成長層に
対してＨｇ）における通常の金属空所を占有して結合す
る。その結果、Ｖ族ドーパントは■異格子中に入り、こ
こでｐ型ドーパントとじて動作する。
ｎ−■族流動束は■族材料が予め優勢である化合物から
生成されることが好ましい。一般に、化合物は組成Ｘ３
Ｙ２を有し、ここでＸは■族材料であり、Ｙは■族材料
である。ドーピング濃度はドーパント流動束が得られる
複合物の温度を制御することによって容易に制御される
。
本発明のこれらおよび別の４′！徴および利点は、以下
の好ましい実施例の詳細な説明および添付図面から当業
者に明らかであろう。
［実施例］ エビタキンヤル成長したＨｇＣｄＴｅ層の格了購造は基
本的な立方体構造として第１図に示されている。もっと
も、考えにしたがって別のモデルを使用することもでき
る。格子は本質的にＣｄＨｇまたはＴｅ原子のいずれか
をそれぞれ有する２つの織合せ面を中心にした立方体で
ある。Ｈｇに対するＣｄの比率は、構造を成長するため
に使用される分子ビーム用の材料の選択によって制御さ
れ、全部Ｃｄから全部Ｈｇまでの間の種々の比率で変化
することができる。組合せられたＨｇ／Ｃｄの比率は実
質的にＴｅの比率に等しい。
■族元素Ｔｅの全ての立方体は位１ｉｆ２を占有し、一
方Ｃｄおよび、またはＨｇ原子の部分は位置４を占有す
るものとして示されている。立方体において結合は各隅
の位置および面中心の位置から別の位置へ、かつ隣接し
た立方体へも行われる。金属空所は位置４”で斜線を付
けられた円によって示されている。これは一般にＨｇの
位置に対応している。
上記に示されたように、Ｈｇ空所はいくつかのＡｓその
他のＶ族ドーパントと結合し、それらがＴｅサブ格子に
入ることを阻止してｐ型でなくｎ型ドープにする傾向が
ある。この問題は、第２図に示されているように通常の
ＭＢＥ室を使用する本発明によって特有であるが簡単な
方法で解決される。室８は真空ポンプ１０によってｌｏ
−６気圧より低い、好ましくは１Ｏ−７気圧より低い低
圧に維持される。流動束ソースは室内の多数の異なるる
つは中に設けられる。ＨｇＣｄＴｅに対して４つのるつ
ぼが一般的に使用される。１つのるつぼ１２はＣｄＴｅ
を含み、別のるつぼ１４はＨｇを、第３のるつぼ１６は
Ｔｅを含み、一方第４のるつぼ１８はドーパント材料を
含む。るつぼは、各材料から蒸気流を生成するために電
源２０からの電流によって別々に加熱される。流動束２
２は、通常のＭＢＥ方式でプラットフォーム２Ｂ上でエ
ピタキシャル成長する基体２４に向けられる。
本発明によると、ドーパント流動束は所望の■族ドーパ
ント材料と■族材料、特にＺｎ５（：ｄ、ＨｇまたはＭ
ｇのいずれかとの組合せから得られる。金属空所格子位
置２１は■族の位置４よりも電子的に正であり、したが
ってドーパントの組合せの■族元素に対して■族が好ま
しい。それ故、ドーパント流動束の■族部分は金属空所
格子位置と結合し、Ｖ族ドーパントを自由に所望の■族
格子に入らせてｐｘトド−ングを行う傾向がある。
この効果を高めるために、ドーパントソース中の■族材
料の比率はＶ族材料よりも大きいことが好ましい。
本発明により使用されることができるＶ族ドーパントは
ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）およびリン（Ｐ）で
ある。ＭＢＥに必要な低い蒸気圧をＨする適切な複合物
がこれらの材料と共に利用できる。別のＶ族材料として
、窒素は通常ドーピングに使用されないが、ビスマスは
非常に金属的である。リンの化学特性は本発明による使
用に適切であるが、リンは容易に発火するため注意して
扱オ〕れなければならない。
任意の■族金属原子はドーパント流動束中のドーパント
原子をもたらすために使用されてもよい。
これらは亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、水銀（Ｈ
ｇ）およびマグネシウム（Ｍｇ）である。
ドーパント化合物は、化学式Ｘ　ｉ　Ｙ　２を有するも
のとして供給されることが好ましく、ここでＸは■族材
料であり、ＹはＶ族材料である。これはｎ族材料を主体
とさせ、格子におけるほとんどのＤ族の空所が結合され
、■族光子位置からドーパント原子が転移できないこと
を確実にする。
ＨｇＣｄＴｅ成長に関して、Ｃｄ、Ａｓ、は好ましいド
ーパント化合物である。Ｈｇｓ　Ａｓ２も存在するが、
ＨｇはＣｄよりもかなり低い粘着係数を有し、したがっ
て多数の■族格子空所として結合できない。さらに、Ｈ
ｇの蒸気圧は同じ温度に対してＣｄよりかなり高（、Ｍ
ＢＥでの使用は困難である。
単独ではなく、■族材料との化合物形態で■族ドーパン
トを供給する別の利点の１つは蒸気圧を制御する能力、
したがってドーピング濃度を制御する能ツノが高くなる
ことである。元素形態のドーパントに関して、温度の小
さい変化は蒸気圧において著しい変動となるが、■−■
族化合物の温度に対する蒸気圧依存性は非常に低い。し
たがって、ドーパント蒸気圧は元素のドーパントより■
−■族混合物に対してかなり正確に制御されることがで
きる。
ＣｄＡｓおよびＣｄＡｓ２のような別の種々のカドミウ
ム・ヒ素ドーパント混合物が利用できる。これらは本発
明によりある程度作用するが、Ｃｄ、Ａｓ、はその■異
格子空所との高い結合性のために■族材料の高い比率で
あるために好ましい。可能なドーパント混合物の別の例
はＣｄ。
Ｓｂ２およびＣｄ　ａ　Ｓ　ｂ　３（Ｃｄ　ｉ　Ｓ　ｂ
　７が好ましい）　　Ｃｄ、Ｐ２　Ｃｄ６　ｐ、　　お
よびＣｄＰ：ｚ　　（Ｃｄｓ　Ｐ２が好ましい）　　Ｃ
ｄ。
Ａｓ２　　Ｚｎ３　Ｐ２　　Ｚｎ３　Ｓｂ２　　Ｍｇｊ
Ａｓ２、Ｍｇ、Ｐ、　、Ｍｇ、Ｓｂ２等である。
ドーパント化合物は一般にそれらの溶融点より数百度低
い温度に加熱される。ドーパントの圧力を容易に制御可
能にするために、化合物の溶融点は約４００　”乃至５
００℃より大きくなければならない。Ｃｄ、Ａｓ２は一
般に１５０　’乃至２５０℃の範囲内の温度に加熱され
、範囲の最上部は大きいドーパント蒸気圧、対応的に大
きいドーパント濃度に対して選択される。はとんどのｓ
ｂおよびＰドーパント混合物に対する動作温度範囲は同
程度である。
この分野においてＭＢＥのｎ型ドーピングと重要な対照
を成している。ｎ型ドーピングは通常インジウムにより
行われ、その蒸気圧は元素の形態のｐ型ドーパントより
非常に容易に温度設定によって正確に制御される。した
がって、本発明において元素ドーパントでなくｎ−ｖ族
化合物を使用することにより蒸気圧を制御することがで
きるという利点はｐ型ドーパントに特有である。
■−ｖ族ドーパントソースを使用する別の利点は基体に
到達するＶ成粒子の性質にあると考えられる。非常の低
い圧力の基体における粒子流動束中に存在するＶ族元素
は原子状態であってもよい。
これがそうならば、■族格子位置へのＶ成粒子のルート
設定は高められ、それによってさらに付着層のｐ型持性
を強めると考えられる。
本発明は一般に１つまたは２つの特定された■族材料と
硫黄（Ｓ）、セレニウム（Ｓｅ）またはテルル（Ｔｅ）
から選択された■族材料との任意の混合物を含む■およ
び■族材料の成長およびドーピングに適用される。Ｓは
高いバンドギャップを有し、あまり使用されないが、Ｉ
Ｉ−Ｖｌ材料全体のバンドギャップを調節するために使
用されることができる。
記載の本発明により、ドーピングレベルは１０Ｉ４ｃ＋
＊−’程度で成功的に制御されることができる。この範
囲は特に赤外線検出器および通信装置のためのＨｇＣｄ
Ｔｅを使用するｐ−ｎ接合装置の製造に対して重要であ
る。ＭＢＥ成長は組成、ドーピングおよび表面形態の制
御にかなりの自適性を与えるので、本発明はＭＢＥ成長
技術が赤外線ナイトヒジョンおよび通信システムの必要
性を満足することを可能にするため、特にこの技術に重
要である。
第３図には、本発明により実現され得る簡単なｐ−ｎ接
合構造が示されている。ＩＩ−Ｖｌ族材料の第１の層２
８は最初にＭＢＥ処理によって成長されドープされる。
それがｐ型ドープされるならば、本発明の技術が使用さ
れる。それがｎ型ドープされた場合には、通常のｎ型ド
ーピング技術を使用することができる。例えばｎ型ドー
ピングが望ましい場合、ＨｇＣｄＴｅの層は典型的にＣ
ｄ。
Ａｓ２流束によりドープされ、或はｎ型ドーピングを行
う場合にはインジウムで直接ドープされる。
第１の層２８が完成すと、ドーパント型は逆にされ、所
望のドーパント濃度のために適切な温度に加熱されたド
ーパントに関してＭＢＥ処理が続けられる。これは、層
２８と反対の型のドーピングであり、接合部３２に沿っ
て層２８と接合する第２の層３０を生成する。基本的な
接合構造は、ＩＲ検出器および通信分野において任意の
種々の装置の構成ブロックとして使用されることができ
る。
ＭＢＥ技術は、層が１８０℃以下で成長されることがで
きるため特に好ましい。格子中のＨｇ原子の運動は２０
０℃より高い温度で急速に高まるため、ＭＢＥによる低
温成長の可能性はｐ−ｎ接合装置における接合部の制御
に重要な鋭い境界面を備えた制御された化学量論的合金
層を成長するのに適切である。制御はまた連続した層の
間の境界面における格子中の構成原子の相互拡散を最小
にすることによってこれらの境界面の鋭さを高める傾向
があるので超格子成長に重要である。
本発明のいくつかの実施例が記載されているが、当業者
は本発明の技術的範囲を逸脱しない多数の変形および別
の実施例を認識するであろう。したがって、本発明は添
付された特許請求の範囲の各請求項の範囲内において特
に記載された以外の態様で実現することができるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明にしたがってｐ型ドープされるべきＭ
ＢＥ成長されたＩＩ−Ｖｌ族材料の簡単化した格子構造
を示す。 第２図は本発明を実行するために使用されるＭＢＥ装置
を概略的に示す。 第３図は本発明にしたがって形成されたｐ−ｎ接合部の
断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｚｎ、Ｃｄ、ＨｇおよびＭｇからなる群から選択
    された少なくとも１つのII族材料とＳ、ＳｅおよびＴｅ
    からなる群から選択されたVI族材料との組合せから形成
    された基体をＰ型ドープする方法において、 Ｚｎ、Ｃｄ、ＨｇおよびＭｇからなる群から選択された
    II族材料と、ＡｓＮＳｂおよびＰからなる群から選択さ
    れたＶ族材料の組合せから流動束を形成し、 約１０＾−＾６気圧より小さい圧力で基体に前記流動束
    を供給することを含む方法。 （２）II族およびＶ族材料の前記組合せは、ＸをII族材
    料、ＹをＶ族材料として組成Ｘ＿３Ｙ＿２を有する化合
    物として提供される請求項１記載の方法、（３）ドープ
    濃度を制御するためにII族およびＶ族材料の前記組合せ
    の温度を制御するステップを含む請求項１また２記載の
    方法。 （４）基体は前記Ｖ族材料の１つと組合せられたＨｇＣ
    ｄを含む請求項１乃至３のいずれか１項記載の方法。 （５）流動化合物中のＨｇとＣｄの合わせた比率は実質
    的にＴｅの比率に等しく、Ｈｇの相対的な比率は０乃至
    １であり、Ｃｄの相対的な比率は１乃至０である請求項
    ４記載の方法。 （６）光学材料の層は分子ビームエピタキシ（ＭＢＥ）
    によって成長され、 前記流動束は前記層のＭＢＥ成長と同時に光学材料層に
    供給される請求項１乃至５のいずれか１項記載の方法。 （７）ｐ−ｎ型接合装置は、 （ａ）装置材料のｎ型ドープ層を形成し、 （ｂ）（ｉ）分子ビームエピタキシ（ＭＢＥ）によって
    装置材料の層を成長させ、 （ｉｉ）Ｚｎ、Ｃｄ、ＨｇおよびＭｇからなる群から選
    択されたII族材料と、Ａｓ、ＳｂおよびＰからなる群か
    ら選択されたＶ族材料の組合せから流動束を形成し、 （ｉｉｉ）前記層のＭＢＥ成長と同時に装置材料の前記
    層に前記流動束を供給することによって前記ｎ型ドープ
    層に隣接して装置材料のｐ型ドープ層を形成することに
    より前記ｎ型ドープおよびｐ型ドープ層は接合部で接し
    て構成される請求項１乃至６のいずれか１項記載の方法
    。
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IL (1) IL94430A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0653257A (ja) * 1992-06-05 1994-02-25 Nec Corp 不純物ドーピング方法及び不純物ドーピングによるキャリア濃度制御方法
JPH06244222A (ja) * 1993-02-16 1994-09-02 Nec Corp フォトアシストＭＢＥ法によるテルル化カドミウムのｐ型キャリア濃度制御方法
JPH0729923A (ja) * 1993-07-14 1995-01-31 Nec Corp テルル化水銀カドミウム分子線エピタキシャル成長における組成及びドーピング濃度制御方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5213998A (en) * 1991-05-15 1993-05-25 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method for making an ohmic contact for p-type group II-VI compound semiconductors
BR9205993A (pt) * 1991-05-15 1994-08-02 Minnesota Mining & Mfg Diodo laser semicondutor, processo para produzir um contato ôhmico com um corpo semicondutor e contato ôhmico
US5306662A (en) * 1991-11-08 1994-04-26 Nichia Chemical Industries, Ltd. Method of manufacturing P-type compound semiconductor
US5510644A (en) * 1992-03-23 1996-04-23 Martin Marietta Corporation CDTE x-ray detector for use at room temperature
US5273931A (en) * 1992-06-04 1993-12-28 North American Philips Corporation Method of growing epitaxial layers of N-doped II-VI semiconductor compounds
US5306386A (en) * 1993-04-06 1994-04-26 Hughes Aircraft Company Arsenic passivation for epitaxial deposition of ternary chalcogenide semiconductor films onto silicon substrates
US5398641A (en) * 1993-07-27 1995-03-21 Texas Instruments Incorporated Method for p-type doping of semiconductor structures formed of group II and group VI elements
US5492080A (en) * 1993-12-27 1996-02-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Crystal-growth method and semiconductor device production method using the crystal-growth method
JPH07240561A (ja) * 1994-02-23 1995-09-12 Hewlett Packard Co <Hp> Ｉｉ−ｖｉ族系半導体レーザおよびその製造方法
US5882805A (en) * 1994-05-18 1999-03-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Chemical vapor deposition of II/VI semiconductor material using triisopropylindium as a dopant
US5998809A (en) * 1995-10-06 1999-12-07 Raytheon Company Room temperature 3-5 micrometer wavelength HgCdTe heterojunction emitter
US6815736B2 (en) 2001-02-09 2004-11-09 Midwest Research Institute Isoelectronic co-doping
EP2351094A2 (en) 2008-07-17 2011-08-03 Uriel Solar Inc. High power efficiency, large substrate, polycrystalline cdte thin film semiconductor photovoltaic cell structures grown by molecular beam epitaxy at high deposition rate for use in solar electricity generation
US20110139249A1 (en) * 2009-12-10 2011-06-16 Uriel Solar Inc. High Power Efficiency Polycrystalline CdTe Thin Film Semiconductor Photovoltaic Cell Structures for Use in Solar Electricity Generation
CA2813812C (en) 2010-03-08 2016-08-23 Alliance For Sustainable Energy, Llc Boron, bismuth co-doping of gallium arsenide and other compounds for photonic and heterojunction bipolar transistor devices
RU2511279C1 (ru) * 2012-10-22 2014-04-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Нижегородский Государственный Университет Им. Н.И. Лобачевского" Способ напыления в вакууме структур для приборов электронной техники, способ регулирования концентрации легирующих примесей при выращивании таких структур и резистивный источник паров напыляемого материала и легирующей примеси для реализации указанного способа регулирования, а также основанный на использовании этого источника паров способ напыления в вакууме кремний-германиевых структур
RU2699949C1 (ru) * 2019-02-08 2019-09-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Способ настройки эпитаксиального выращивания в вакууме легированных слоёв кремния и резистивный испарительный блок для его осуществления

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0251240A (ja) * 1988-08-12 1990-02-21 Sanyo Electric Co Ltd Ｐ型ＺｎＳｅの製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4159919A (en) * 1978-01-16 1979-07-03 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Molecular beam epitaxy using premixing
US4411728A (en) * 1981-03-30 1983-10-25 Agency Of Industrial Science & Technology Method for manufacture of interdigital periodic structure device
US4392453A (en) * 1981-08-26 1983-07-12 Varian Associates, Inc. Molecular beam converters for vacuum coating systems
FR2578095B1 (fr) * 1985-02-28 1988-04-15 Avitaya Francois D Procede et dispositif de depot par croissance epitaxiale d'un materiau dope
US4735910A (en) * 1985-09-19 1988-04-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. In-situ doping of MBE grown II-VI compounds on a homo- or hetero-substrate
JPS6279630A (ja) * 1985-10-02 1987-04-13 Sanyo Electric Co Ltd Ｐ型ＺｎＳｅの製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0251240A (ja) * 1988-08-12 1990-02-21 Sanyo Electric Co Ltd Ｐ型ＺｎＳｅの製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0653257A (ja) * 1992-06-05 1994-02-25 Nec Corp 不純物ドーピング方法及び不純物ドーピングによるキャリア濃度制御方法
JPH06244222A (ja) * 1993-02-16 1994-09-02 Nec Corp フォトアシストＭＢＥ法によるテルル化カドミウムのｐ型キャリア濃度制御方法
JPH0729923A (ja) * 1993-07-14 1995-01-31 Nec Corp テルル化水銀カドミウム分子線エピタキシャル成長における組成及びドーピング濃度制御方法

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