JPH05339095A - 分子線エピタキシー装置の水銀カドミウムテルル薄膜用基板ホルダー - Google Patents
分子線エピタキシー装置の水銀カドミウムテルル薄膜用基板ホルダーInfo
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- JPH05339095A JPH05339095A JP14517992A JP14517992A JPH05339095A JP H05339095 A JPH05339095 A JP H05339095A JP 14517992 A JP14517992 A JP 14517992A JP 14517992 A JP14517992 A JP 14517992A JP H05339095 A JPH05339095 A JP H05339095A
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- substrate holder
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 分子線エピタキシー装置の、水銀カドミウム
テルル薄膜用基板ホルダーにおいて、同薄膜成長時の基
板温度の低下を防止して高品質の水銀カドミウムテルル
薄膜を作製することにある。 【構成】 基板ホルダー表面に炭素膜、あるいはガリウ
ムとモリブデンの化合物を形成した構造とする。これら
の膜は熱の放射板の役目をし、水銀カドミウムテルル膜
が堆積して基板ホルダーからの放射冷却が既に飽和した
のと同様な状態が作られる。この状態では水銀カドミウ
ムテルル膜を付着させても、膜付着にともなう基板温度
低下は起らない。したがって膜成長中、安定した基板温
度で結晶が堆積するため、水銀カドミウムテルル膜の結
晶性の均一性が上がる。
テルル薄膜用基板ホルダーにおいて、同薄膜成長時の基
板温度の低下を防止して高品質の水銀カドミウムテルル
薄膜を作製することにある。 【構成】 基板ホルダー表面に炭素膜、あるいはガリウ
ムとモリブデンの化合物を形成した構造とする。これら
の膜は熱の放射板の役目をし、水銀カドミウムテルル膜
が堆積して基板ホルダーからの放射冷却が既に飽和した
のと同様な状態が作られる。この状態では水銀カドミウ
ムテルル膜を付着させても、膜付着にともなう基板温度
低下は起らない。したがって膜成長中、安定した基板温
度で結晶が堆積するため、水銀カドミウムテルル膜の結
晶性の均一性が上がる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は分子線エピタキシー（Ｍ
ＢＥ）装置の水銀カドミウムテルル（ＨｇＣｄＴｅ）薄
膜用基板ホルダーにおいて、同薄膜堆積中に起こる基板
温度低下による同薄膜結晶性の低下および不均一化を防
止し、結晶性を向上させ、高品質なＨｇＣｄＴｅ薄膜を
作製することを可能にする基板ホルダーに関するもので
ある。
ＢＥ）装置の水銀カドミウムテルル（ＨｇＣｄＴｅ）薄
膜用基板ホルダーにおいて、同薄膜堆積中に起こる基板
温度低下による同薄膜結晶性の低下および不均一化を防
止し、結晶性を向上させ、高品質なＨｇＣｄＴｅ薄膜を
作製することを可能にする基板ホルダーに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ＭＢＥ法によりＨｇＣｄＴｅ薄膜を成長
する場合の概念図を図３に示す。同図において、るつぼ
７には、ＨｇＣｄＴｅの分子線源の元素Ｈｇ、Ｔｅ及び
化合物のＣｄＴｅが入っている。シャッター６を開ける
ことにより、加熱されたるつぼ７から分子線が被成長基
板２へ照射され、同基板上にＨｇＣｄＴｅが堆積する。
ここで１はホルダー、８はバイロメーターである。
する場合の概念図を図３に示す。同図において、るつぼ
７には、ＨｇＣｄＴｅの分子線源の元素Ｈｇ、Ｔｅ及び
化合物のＣｄＴｅが入っている。シャッター６を開ける
ことにより、加熱されたるつぼ７から分子線が被成長基
板２へ照射され、同基板上にＨｇＣｄＴｅが堆積する。
ここで１はホルダー、８はバイロメーターである。
【０００３】同図の基板ホルダー周辺を拡大したのが図
４である。被成長基板２はガリウムのような低融点金属
３で固定され、基板ホルダー１の裏面からヒータ９で加
熱される構造になっている。しかしながら、Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ ＶａｃｕｕｍＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂ５（１９８７）７３４頁におい
てＷ．Ｅ．Ｈｏｋｅらが述べているように、基板ホルダ
ー表面は凸凹が大きい粗面であるため、基板ホルダーの
基板外の占める表面積が大きいほど、（吸収係数のとり
わけ大きいＨｇＣｄＴｅでは）薄膜堆積とともに同表面
部分からの放射冷却が大きくなり、熱電対１０に表示さ
れる温度は一定にもかかわらず実際の基板温度（基板ホ
ルダーの表面温度にほぼ等しい）は堆積が進行するにつ
れ低下することが示されている（図５（ｂ）参照）。Ｈ
ｇＣｄＴｅ薄膜の作製では均一な結晶性を得るために、
１℃以内の基板温度安定性が要求され（Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ５２（１９８８）９
７８頁 Ｍ．Ｄ．Ｌａｎｇｅら）、約１℃変化しただけ
でも単結晶が得られなくなる場合があった。基板温度を
安定化するためには薄膜堆積にともない、一定の割合で
ヒータへの供給電力を増加させる方法が採らされており
（例えばＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒ
ｏｗｔｈ １１１（１９９１）６９８頁Ｊ．Ｐ．Ｆａｕ
ｒｉｅら）、これにより実際の基板温度は安定化され、
膜厚方向の薄膜結晶性が均一になるように制御されてい
た。
４である。被成長基板２はガリウムのような低融点金属
３で固定され、基板ホルダー１の裏面からヒータ９で加
熱される構造になっている。しかしながら、Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ ＶａｃｕｕｍＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂ５（１９８７）７３４頁におい
てＷ．Ｅ．Ｈｏｋｅらが述べているように、基板ホルダ
ー表面は凸凹が大きい粗面であるため、基板ホルダーの
基板外の占める表面積が大きいほど、（吸収係数のとり
わけ大きいＨｇＣｄＴｅでは）薄膜堆積とともに同表面
部分からの放射冷却が大きくなり、熱電対１０に表示さ
れる温度は一定にもかかわらず実際の基板温度（基板ホ
ルダーの表面温度にほぼ等しい）は堆積が進行するにつ
れ低下することが示されている（図５（ｂ）参照）。Ｈ
ｇＣｄＴｅ薄膜の作製では均一な結晶性を得るために、
１℃以内の基板温度安定性が要求され（Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ５２（１９８８）９
７８頁 Ｍ．Ｄ．Ｌａｎｇｅら）、約１℃変化しただけ
でも単結晶が得られなくなる場合があった。基板温度を
安定化するためには薄膜堆積にともない、一定の割合で
ヒータへの供給電力を増加させる方法が採らされており
（例えばＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒ
ｏｗｔｈ １１１（１９９１）６９８頁Ｊ．Ｐ．Ｆａｕ
ｒｉｅら）、これにより実際の基板温度は安定化され、
膜厚方向の薄膜結晶性が均一になるように制御されてい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の基板
ホルダーを用いた場合および上記の方法において、薄膜
の成長速度を変えた場合、あるいは基板の大きさ（面
積）が異なる場合、放射冷却により基板ホルダー表面か
ら放射される熱量が複雑に変化するため、ヒータへの供
給電力量の制御が容易でなかった。このため、ＨｇＣｄ
Ｔｅ薄膜の結晶性、及び再現性は著しく低く、結晶の電
気特性やこの薄膜材料により製造される赤外線検出器の
検出波長帯が結晶ごとにばらつくという問題があった。
ホルダーを用いた場合および上記の方法において、薄膜
の成長速度を変えた場合、あるいは基板の大きさ（面
積）が異なる場合、放射冷却により基板ホルダー表面か
ら放射される熱量が複雑に変化するため、ヒータへの供
給電力量の制御が容易でなかった。このため、ＨｇＣｄ
Ｔｅ薄膜の結晶性、及び再現性は著しく低く、結晶の電
気特性やこの薄膜材料により製造される赤外線検出器の
検出波長帯が結晶ごとにばらつくという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、ＨｇＣｄＴｅ薄膜成長時
の基板温度の低下を防止して高品質な結晶性を有し、均
一の高いＨｇＣｄＴｅ薄膜を製造するための基板ホルダ
ーを提供することにある。
の基板温度の低下を防止して高品質な結晶性を有し、均
一の高いＨｇＣｄＴｅ薄膜を製造するための基板ホルダ
ーを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の要旨とするところは、基板ホルダーを吸収
係数の大きい炭素膜で皮膜されたものを使用することに
より、基板加熱ヒータからの放熱効果を高め、ＨｇＣｄ
Ｔｅ堆積中の温度低下を防止するものである。
め、本発明の要旨とするところは、基板ホルダーを吸収
係数の大きい炭素膜で皮膜されたものを使用することに
より、基板加熱ヒータからの放熱効果を高め、ＨｇＣｄ
Ｔｅ堆積中の温度低下を防止するものである。
【０００７】またモリブデン製基板ホルダーにガリウム
を塗布し、同ホルダーを真空中で約６００℃において加
熱処理して同ホルダー表面をガリウムとモリブデンの化
合物で皮膜することにより、基板加熱ヒータからの放熱
効果を高め、ＨｇＣｄＴｅ堆積中の基板温度低下を防止
するものである。
を塗布し、同ホルダーを真空中で約６００℃において加
熱処理して同ホルダー表面をガリウムとモリブデンの化
合物で皮膜することにより、基板加熱ヒータからの放熱
効果を高め、ＨｇＣｄＴｅ堆積中の基板温度低下を防止
するものである。
【０００８】
【作用】炭素皮膜の放熱効果のため、あたかも薄膜がす
でに堆積したかのような状態にあるため、基板温度が低
下しており、ＨｇＣｄＴｅ薄膜堆積中は基板温度が変化
することはない。
でに堆積したかのような状態にあるため、基板温度が低
下しており、ＨｇＣｄＴｅ薄膜堆積中は基板温度が変化
することはない。
【０００９】またガリウムとモリブデンの化合物皮膜の
放熱効果のため、あたかも薄膜がすでに堆積したかのよ
うな状態にあるため、基板温度が低下して安定してお
り、ＨｇＣｄＴｅ薄膜堆積中は基板温度が変化すること
はない。
放熱効果のため、あたかも薄膜がすでに堆積したかのよ
うな状態にあるため、基板温度が低下して安定してお
り、ＨｇＣｄＴｅ薄膜堆積中は基板温度が変化すること
はない。
【００１０】
【実施例】以下、実施例により分子線エピタキシー装置
の水銀カドミウムテルル薄膜用基板ホルダーを説明す
る。
の水銀カドミウムテルル薄膜用基板ホルダーを説明す
る。
【００１１】モリブデンからなる基板ホルダー（通常直
径は２または３インチ）へ真空蒸着のような方法にて炭
素膜を形成する。炭素皮膜４が形成された同ホルダー１
へＨｇＣｄＴｅ堆積用の基板を図１に示すように低融点
金属３で固定する。このような基板ホルダーにてＨｇＣ
ｄＴｅ薄膜を同基板上へ堆積させる。図５（ｂ）は物体
から輻射される赤外線を利用した温度計（パイロメー
タ、図３中の記号８）により、従来の基板ホルダーを使
用して、ＨｇＣｄＴｅ薄膜成長中の基板温度変化をモニ
ターしたときのものである。ＭＢＥ法でのＨｇＣｄＴｅ
の成長温度は通常１９０℃程度であるが、従来の場合は
１時間成長して約２１℃の基板温度の低下が見られた。
本発明によりＨｇＣｄＴｅを成長すると、図５（ａ）に
示したように１時間でわずかな数℃程度の変化だけで、
被成長基板周辺部からの放射冷却が非常によく抑えられ
ていることがわかった。従って、被成長基板の温度はＨ
ｇＣｄＴｅ薄膜成長中、ほぼ一定なので、成長している
ＨｇＣｄＴｅ薄膜の結晶特性は温度による擾乱をほとん
ど受けなくなった。二結晶Ｘ線回折で調べた同薄膜の結
晶性は従来、半値幅が数１００秒以上（図６（ｂ））で
あったが本発明により３０秒（図６（ａ））以下に改善
できた。すなわち、ＨｇＣｄＴｅは成長中に基板温度の
低下にともなう結晶の劣化（双晶）を起こすこともな
く、結晶の均一性が従来の方法に比べて格段に向上し
た。基板温度が安定化されたことにより、結晶の電気特
性を示す、キャリア濃度，電子もしくは正孔移動度の膜
厚方向における均一性が１桁近く改善された。さらに、
ＨｇとＣｄの混晶比が膜厚方向で均一化された結果、図
７（ａ）に示すようにＨｇＣｄＴｅ薄膜の光学特性を示
す赤外透過波形において、従来の方法（図７（ｂ））に
比べて非常に急峻な立ち上がり特性を示すようになっ
た。
径は２または３インチ）へ真空蒸着のような方法にて炭
素膜を形成する。炭素皮膜４が形成された同ホルダー１
へＨｇＣｄＴｅ堆積用の基板を図１に示すように低融点
金属３で固定する。このような基板ホルダーにてＨｇＣ
ｄＴｅ薄膜を同基板上へ堆積させる。図５（ｂ）は物体
から輻射される赤外線を利用した温度計（パイロメー
タ、図３中の記号８）により、従来の基板ホルダーを使
用して、ＨｇＣｄＴｅ薄膜成長中の基板温度変化をモニ
ターしたときのものである。ＭＢＥ法でのＨｇＣｄＴｅ
の成長温度は通常１９０℃程度であるが、従来の場合は
１時間成長して約２１℃の基板温度の低下が見られた。
本発明によりＨｇＣｄＴｅを成長すると、図５（ａ）に
示したように１時間でわずかな数℃程度の変化だけで、
被成長基板周辺部からの放射冷却が非常によく抑えられ
ていることがわかった。従って、被成長基板の温度はＨ
ｇＣｄＴｅ薄膜成長中、ほぼ一定なので、成長している
ＨｇＣｄＴｅ薄膜の結晶特性は温度による擾乱をほとん
ど受けなくなった。二結晶Ｘ線回折で調べた同薄膜の結
晶性は従来、半値幅が数１００秒以上（図６（ｂ））で
あったが本発明により３０秒（図６（ａ））以下に改善
できた。すなわち、ＨｇＣｄＴｅは成長中に基板温度の
低下にともなう結晶の劣化（双晶）を起こすこともな
く、結晶の均一性が従来の方法に比べて格段に向上し
た。基板温度が安定化されたことにより、結晶の電気特
性を示す、キャリア濃度，電子もしくは正孔移動度の膜
厚方向における均一性が１桁近く改善された。さらに、
ＨｇとＣｄの混晶比が膜厚方向で均一化された結果、図
７（ａ）に示すようにＨｇＣｄＴｅ薄膜の光学特性を示
す赤外透過波形において、従来の方法（図７（ｂ））に
比べて非常に急峻な立ち上がり特性を示すようになっ
た。
【００１２】さらに、請求項２で述べた基板ホルダーに
おいて、基板ホルダーにガリウムを塗布し、真空中、約
６００℃１０分の処理をするとホルダー表面にはガリウ
ムとモリブデンの化合物５が形成される。図２に示すよ
うに同ホルダー上に基板を固定する。このような基板ホ
ルダーを使用してＨｇＣｄＴｅ薄膜を同基板上へ堆積さ
せれば、上述したのと同様な効果が上げられることがわ
かった。
おいて、基板ホルダーにガリウムを塗布し、真空中、約
６００℃１０分の処理をするとホルダー表面にはガリウ
ムとモリブデンの化合物５が形成される。図２に示すよ
うに同ホルダー上に基板を固定する。このような基板ホ
ルダーを使用してＨｇＣｄＴｅ薄膜を同基板上へ堆積さ
せれば、上述したのと同様な効果が上げられることがわ
かった。
【００１３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明により実施し
た分子線エピタキシー装置の水銀カドミウムテルル薄膜
用基板ホルダーによりば、基板温度がＨｇＣｄＴｅの成
長中、極めて安定であり、均一性の高い良質な結晶性を
有するＨｇＣｄＴｅ薄膜形成が可能となった。また、本
発明により基板ホルダーへ固定する基板の大きさ（面
積）に制限が亡くなり、いかなる面積の基板においても
同様な効果を期待することが可能となった。本基板ホル
ダーを利用して作製した結晶を用いれば良好な動作特性
を得ることのできるＨｇＣｄＴｅ赤外線検出器の製造が
行える。
た分子線エピタキシー装置の水銀カドミウムテルル薄膜
用基板ホルダーによりば、基板温度がＨｇＣｄＴｅの成
長中、極めて安定であり、均一性の高い良質な結晶性を
有するＨｇＣｄＴｅ薄膜形成が可能となった。また、本
発明により基板ホルダーへ固定する基板の大きさ（面
積）に制限が亡くなり、いかなる面積の基板においても
同様な効果を期待することが可能となった。本基板ホル
ダーを利用して作製した結晶を用いれば良好な動作特性
を得ることのできるＨｇＣｄＴｅ赤外線検出器の製造が
行える。
【図１】本発明による分子線エピタキシー装置の水銀カ
ドミウムテルル薄膜用基板ホルダーを説明するための基
板ホルダー周辺図である。
ドミウムテルル薄膜用基板ホルダーを説明するための基
板ホルダー周辺図である。
【図２】本発明による分子線エピタキシー装置の水銀カ
ドミウムテルル薄膜用基板ホルダーを説明するための基
板ホルダー周辺図である。
ドミウムテルル薄膜用基板ホルダーを説明するための基
板ホルダー周辺図である。
【図３】分子線エピタキシー装置の水銀カドミウムテル
ル薄膜の製造方法を説明するための装置構成図である。
ル薄膜の製造方法を説明するための装置構成図である。
【図４】従来の分子線エピタキシー装置温水銀カドミウ
ムテルル薄膜用基板ホルダーを説明するための基板ホル
ダー周辺図である。
ムテルル薄膜用基板ホルダーを説明するための基板ホル
ダー周辺図である。
【図５】ＨｇＣｄＴｅ成長中の基板温度の時間変化を示
した図である。
した図である。
【図６】ＨｇＣｄＴｅの結晶性を示す二結晶Ｘ線回折の
回折曲線を示す図である。
回折曲線を示す図である。
【図７】ＨｇＣｄＴｅ膜の赤外透過スペクトルを示す図
である。
である。
１：基板ホルダー ２：ＨｇＣｄＴｅ成長用基板 ３：基板接着用低融点金属 ４：炭素膜 ５：ガリウムとモリブデンの化合物皮膜 ６：セルシャッター ７：セルるつぼ ８：基板温度計測用パイロメータ ９：基板加熱用ヒータ １０：基板温度測定用熱電対
Claims (2)
- 【請求項１】 分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置の水
銀カドミウムテルル（ＨｇＣｄＴｅ）薄膜用基板ホルダ
ーにおいて、基板ホルダーに炭素膜を被覆したことを特
徴とする分子線エピタキシー装置の水銀カドミウムテル
ル薄膜用基板ホルダー。 - 【請求項２】 分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置の水
銀カドミウムテルル薄膜用基板ホルダーにおいて、基板
ホルダー上にガリウムと基板ホルダー材質であるモリブ
デンの化合物皮膜を形成したことを特徴とする分子線エ
ピタキシー装置の水銀カドミウムテルル薄膜用基板ホル
ダー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14517992A JP2850642B2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 分子線エピタキシー装置の水銀カドミウムテルル薄膜用基板ホルダー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14517992A JP2850642B2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 分子線エピタキシー装置の水銀カドミウムテルル薄膜用基板ホルダー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05339095A true JPH05339095A (ja) | 1993-12-21 |
| JP2850642B2 JP2850642B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=15379259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14517992A Expired - Lifetime JP2850642B2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 分子線エピタキシー装置の水銀カドミウムテルル薄膜用基板ホルダー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2850642B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8371705B2 (en) * | 2008-03-11 | 2013-02-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Mirrors and methods of making same |
| DE102015102158A1 (de) | 2014-02-27 | 2015-08-27 | Denso Corporation | Drehwinkelerfassungsvorrichtung und Servolenkvorrichtung, die diese verwendet |
-
1992
- 1992-06-05 JP JP14517992A patent/JP2850642B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8371705B2 (en) * | 2008-03-11 | 2013-02-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Mirrors and methods of making same |
| DE102015102158A1 (de) | 2014-02-27 | 2015-08-27 | Denso Corporation | Drehwinkelerfassungsvorrichtung und Servolenkvorrichtung, die diese verwendet |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2850642B2 (ja) | 1999-01-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981013 |