JPH0613438B2 - 硫化亜鉛膜の作製方法 - Google Patents
硫化亜鉛膜の作製方法Info
- Publication number
- JPH0613438B2 JPH0613438B2 JP4467585A JP4467585A JPH0613438B2 JP H0613438 B2 JPH0613438 B2 JP H0613438B2 JP 4467585 A JP4467585 A JP 4467585A JP 4467585 A JP4467585 A JP 4467585A JP H0613438 B2 JPH0613438 B2 JP H0613438B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zns
- film
- substrate
- zinc sulfide
- grown
- Prior art date
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、安価で大面積の基板上に純度の高い硫化亜
鉛（以下、「ＺｎＳ」で表わす。）単結晶膜を迅速に形
成できるZnS膜の作製方法に関する。
鉛（以下、「ＺｎＳ」で表わす。）単結晶膜を迅速に形
成できるZnS膜の作製方法に関する。
＜従来の技術＞ ZnSはバンドギヤツプが３．６eVと大きく、青色発光材
料として実用化されることを期待されているが、その発
光は結晶性に敏感に影響し、伝導性の制御も困難とされ
ていた。
料として実用化されることを期待されているが、その発
光は結晶性に敏感に影響し、伝導性の制御も困難とされ
ていた。
ZnS膜の作製は、従来真空蒸着、スパツタ蒸着、気相成
長などの方法によつて基板上にZnS膜を成長させる手法
が採用されてきた。しかし、この方法では上述したよう
に伝導性の制御が困難であり、青色発光ダイオードは実
用に至つていなかつた。
長などの方法によつて基板上にZnS膜を成長させる手法
が採用されてきた。しかし、この方法では上述したよう
に伝導性の制御が困難であり、青色発光ダイオードは実
用に至つていなかつた。
ところが、最近になり有機金属成長法（Organic Metal
Chemical Vapour Deposition、以下「MOCVD法」とい
う。）や分子線エピタキシヤル法（Molecular Beam Epi
taxial Method、以下、「MBE法」という。）がZnSの導
電性制御の可能性があるとして注目されている。MOCVD
法は、ZnSと近似した性質および結晶構造をもつZnSeに
適用したものについて、例えば米国物理学協会発光の学
術雑誌「アプライド・フイジツクス・レターズ誌（Appl
ied Physice Letters）」第３８巻第５号（１９８１
年）３５２頁に、ダブリユ・ステユテイアス氏（Ｗ．ST
UTIUS）が「プリパレイシヨン・オブ・ロー・レジステ
イビテイ・Ｎ−タイプ・ジンク・サルフアイド・バイ・
OMVTE(Preparation of Low Resistivity N-type Zinc S
elen by OMVTE)」において、MOCVD法によりGaAs基板に
電気的に低抵抗のZnSe膜を成長、つまり導電性を制御し
て被膜成長できることを報告している。しかし、MOCVD
法によりZnS膜を成長させることできる基板としてはGaA
s、GaPに限られていた。
Chemical Vapour Deposition、以下「MOCVD法」とい
う。）や分子線エピタキシヤル法（Molecular Beam Epi
taxial Method、以下、「MBE法」という。）がZnSの導
電性制御の可能性があるとして注目されている。MOCVD
法は、ZnSと近似した性質および結晶構造をもつZnSeに
適用したものについて、例えば米国物理学協会発光の学
術雑誌「アプライド・フイジツクス・レターズ誌（Appl
ied Physice Letters）」第３８巻第５号（１９８１
年）３５２頁に、ダブリユ・ステユテイアス氏（Ｗ．ST
UTIUS）が「プリパレイシヨン・オブ・ロー・レジステ
イビテイ・Ｎ−タイプ・ジンク・サルフアイド・バイ・
OMVTE(Preparation of Low Resistivity N-type Zinc S
elen by OMVTE)」において、MOCVD法によりGaAs基板に
電気的に低抵抗のZnSe膜を成長、つまり導電性を制御し
て被膜成長できることを報告している。しかし、MOCVD
法によりZnS膜を成長させることできる基板としてはGaA
s、GaPに限られていた。
しかし、ZnS単結晶が成長可能なGaP、GaAs基板は高価で
あり、大面積の基板を入手することも不可能である。
あり、大面積の基板を入手することも不可能である。
本発明者らはSiがZnSと格子定数が非常に近く（ZnSおよ
びSiの格子定数はそれぞれ5,406Å、5,431Åであ
る。）、安価で大面積の基板が入手しやすいことに着目
し、Si基板を用いてZnS膜を成長することを試みたが、M
OCVD法によつて、Si基板上にZnS膜成長停止まで同一条
件で成膜しても、多結晶のZnS膜しか得られなかつた。
びSiの格子定数はそれぞれ5,406Å、5,431Åであ
る。）、安価で大面積の基板が入手しやすいことに着目
し、Si基板を用いてZnS膜を成長することを試みたが、M
OCVD法によつて、Si基板上にZnS膜成長停止まで同一条
件で成膜しても、多結晶のZnS膜しか得られなかつた。
そこで、このような欠点を解消するために、本発明者ら
は、特願昭５９−２３１８０９号において 基板上に、バツフア層として一旦真空蒸着でZnS膜を形
成することにより、 基板上においてMOCVD法でZnS単結晶膜を作製できること
を示した。
は、特願昭５９−２３１８０９号において 基板上に、バツフア層として一旦真空蒸着でZnS膜を形
成することにより、 基板上においてMOCVD法でZnS単結晶膜を作製できること
を示した。
＜発明が解決しようとする問題点＞ しかし、上述した特願昭５９−２３１８０９号のZnS単
結晶膜の作製方法は、MOCVD法という真空蒸着法とは異
なる工程を必要すること、および真空蒸着によつて形成
したZnS膜から、MOCVD法によつて形成したZnS層へ不純
物が拡散する欠点があつた。
結晶膜の作製方法は、MOCVD法という真空蒸着法とは異
なる工程を必要すること、および真空蒸着によつて形成
したZnS膜から、MOCVD法によつて形成したZnS層へ不純
物が拡散する欠点があつた。
この発明は、特願昭５９−２３１８０９号のZnS単結晶
膜作製方法における上述した欠点を除くためになされた
ものであつて、 板を基板として真空蒸着法に代えてMOCVD法によつて形
成したZnS膜をバツフア層としてMOCVD法によりZnS単結
晶膜を成長させるZnS膜の作製方法を提供しようとする
ものである。
膜作製方法における上述した欠点を除くためになされた
ものであつて、 板を基板として真空蒸着法に代えてMOCVD法によつて形
成したZnS膜をバツフア層としてMOCVD法によりZnS単結
晶膜を成長させるZnS膜の作製方法を提供しようとする
ものである。
＜問題点を解決するための手段＞ 上述した目的を達成するため、この発明は、ジメチルジ
ンク（以下、「ＤＭＺ」という。）又はジエチルジンク
（以下、「ＤＥＺ」という。）とZnSの気相反応により
基板上にZnS膜を成長させるZnS膜の作製方法において、
基板として 板を使用するとともに、一旦基板温度５００度Ｃ以上で
厚さ５０〜５００ÅのZnS膜を成長させてから、さらに
基板温度250〜３００度Ｃにおいて前記ZnS膜上にZnS膜
を成長させることを特徴とする。
ンク（以下、「ＤＭＺ」という。）又はジエチルジンク
（以下、「ＤＥＺ」という。）とZnSの気相反応により
基板上にZnS膜を成長させるZnS膜の作製方法において、
基板として 板を使用するとともに、一旦基板温度５００度Ｃ以上で
厚さ５０〜５００ÅのZnS膜を成長させてから、さらに
基板温度250〜３００度Ｃにおいて前記ZnS膜上にZnS膜
を成長させることを特徴とする。
＜作 用＞ 以上のように、この発明のZnS膜の作製方法は、バツフ
ア層として 板上に形成するZnS膜をMOCVD法で形成してから、さらに
MOCVD法でZnS膜を成長させるため、一貫してMOCVD法でZ
nS膜を形成させることができ、特願昭５９−２３１８０
９号のZnS膜作製方法と異なり、真空蒸着のための真空
槽内での操作と、MOCVD法によるZnS膜の作製のための操
作という二度手間を必要とすることがない。
ア層として 板上に形成するZnS膜をMOCVD法で形成してから、さらに
MOCVD法でZnS膜を成長させるため、一貫してMOCVD法でZ
nS膜を形成させることができ、特願昭５９−２３１８０
９号のZnS膜作製方法と異なり、真空蒸着のための真空
槽内での操作と、MOCVD法によるZnS膜の作製のための操
作という二度手間を必要とすることがない。
さらに、バツフア槽も成長ZnS膜もともにMOCVD法で成長
させたZnSであるのみならず、最終ZnS成長層成長時の基
板温度はバツフア層形成時の基板温度よりも低温度に保
持されているから、バツフア層から最終ZnS成長層へ不
純物拡散が拡散するようなことがない。
させたZnSであるのみならず、最終ZnS成長層成長時の基
板温度はバツフア層形成時の基板温度よりも低温度に保
持されているから、バツフア層から最終ZnS成長層へ不
純物拡散が拡散するようなことがない。
＜実施例＞ 以下、この発明の実施例について、具体的に説明する。
(A) 装 置 実施例のZnS単結晶膜の作製には、第１図に示す構造の
反応管２からなるMOCVD装置１を使用した。第１図の２
は電力源（非図示）からコイル３に送られる高周波電力
によつて加熱される反応管であつて、内径１０cm、長さ
４０cmの開放型反応管である。反応管２の閉鎖端側に
は、図示外のガス源から反応管２内へ送るＨ2Ｓガスお
よびDMZガスの導入管４，５が設けられ、反応管２内の
加熱温度は熱電対６によつて側温可能にセツトされてい
る。
反応管２からなるMOCVD装置１を使用した。第１図の２
は電力源（非図示）からコイル３に送られる高周波電力
によつて加熱される反応管であつて、内径１０cm、長さ
４０cmの開放型反応管である。反応管２の閉鎖端側に
は、図示外のガス源から反応管２内へ送るＨ2Ｓガスお
よびDMZガスの導入管４，５が設けられ、反応管２内の
加熱温度は熱電対６によつて側温可能にセツトされてい
る。
(B) 製造方法 第１図のMOCVD装置１を作動する場合は、ZnS膜を形成し
ようとするたとえば1.5cm×１．５cmの大きさ 基板７の表面を希フツ酸でエツチングし表面のSiO2膜を
取り除いてから純水で充分洗滌した後反応管２内へ入れ
セツテイングする。
ようとするたとえば1.5cm×１．５cmの大きさ 基板７の表面を希フツ酸でエツチングし表面のSiO2膜を
取り除いてから純水で充分洗滌した後反応管２内へ入れ
セツテイングする。
ついて、導入管４，５を通して反応管２内へＨ2Ｓガス
およびDMZガスを、 DMZ：Ｈ2Ｓ＝１：３．３５ DMZガス流速、２×１０-5mol／min、 DMZガス流速、約２／min 真空度 ６０Torr の条件で導入すると共に、高周波電力源からコイル３に
高周波電力を供給し、基板温度５００度Ｃで、 基板７上に約100Åの厚さのZnS膜８を形成させた。
およびDMZガスを、 DMZ：Ｈ2Ｓ＝１：３．３５ DMZガス流速、２×１０-5mol／min、 DMZガス流速、約２／min 真空度 ６０Torr の条件で導入すると共に、高周波電力源からコイル３に
高周波電力を供給し、基板温度５００度Ｃで、 基板７上に約100Åの厚さのZnS膜８を形成させた。
その後、一旦成長を止め、基板温度が300度Ｃになるの
を待ち、この温度で、再びＨ2ＳガスおよびＨ2Ｓガスの
MOCVD反応によつて膜厚5,000ÅのZnS膜９を成長させ
た。
を待ち、この温度で、再びＨ2ＳガスおよびＨ2Ｓガスの
MOCVD反応によつて膜厚5,000ÅのZnS膜９を成長させ
た。
かくして得られたZnS膜の断面は第２図のごとき構造に
なつている。このZnS膜の反射電子線回折（100KeV）パ
ターンを示せば第３図のごとくなる。第２図の反射電子
線回折パターンにおけるストリーク状のスポットａは、
ZnS膜が単結晶であることを示す反射電子線回折パター
ンである。
なつている。このZnS膜の反射電子線回折（100KeV）パ
ターンを示せば第３図のごとくなる。第２図の反射電子
線回折パターンにおけるストリーク状のスポットａは、
ZnS膜が単結晶であることを示す反射電子線回折パター
ンである。
この反射電子線回折パターンではストリーク状のスポッ
ト像が鮮明に現われ、得られたZnS膜は良好な単結晶で
あることが確認できる。
ト像が鮮明に現われ、得られたZnS膜は良好な単結晶で
あることが確認できる。
この発明において、 基板７上にバツフア層８を形成する基板温度は５００度
Ｃ以上が適当であり、これ以下だと多結晶しか得られな
い。またバツフア層の厚みは５０〜５００Åが適当であ
り、これ以上になると、双晶しか得られない。
Ｃ以上が適当であり、これ以下だと多結晶しか得られな
い。またバツフア層の厚みは５０〜５００Åが適当であ
り、これ以上になると、双晶しか得られない。
またZnSの成長温度は、２５０〜３５０℃が適当であ
り、これ以下だと多結晶が、またこれ以上だと、多結晶
や双晶しか得られない。
り、これ以下だと多結晶が、またこれ以上だと、多結晶
や双晶しか得られない。
また、得らZnS単結晶膜の元素分析結果においても、不
純物の混入は殆んと認められなかつた。
純物の混入は殆んと認められなかつた。
＜発明の効果＞ 以上の説明から明らかなように、この発明にかかるZnS
膜の作製方法は、 安価で大面積の 板を基板としてZnS単結晶膜を作製できる。
膜の作製方法は、 安価で大面積の 板を基板としてZnS単結晶膜を作製できる。
また、MOCVD法によりZnS膜を成長させているから、形
成するZnS膜の導電性の制御を容易に行うことができ
る。
成するZnS膜の導電性の制御を容易に行うことができ
る。
また、 板を基板にし、バツフア層を真空蒸着法で形成してから
MOCVD法でZnS膜を形成する特願昭５９−２３１８０９号
のZnS膜単結晶作製方法と異なり、バツフア層も最終ZnS
膜も一貫してMOCVD法で成長させているから、工程が単
純で、迅速かつ容易にZnS単結晶膜を作製できる。
MOCVD法でZnS膜を形成する特願昭５９−２３１８０９号
のZnS膜単結晶作製方法と異なり、バツフア層も最終ZnS
膜も一貫してMOCVD法で成長させているから、工程が単
純で、迅速かつ容易にZnS単結晶膜を作製できる。
また、バツフア層も最終ZnS膜も一貫してMOCVD法で作
製するだけでなく、バツフア層を基板温度の高い状態形
成し、それよりも低い基板温度で最終ZnS成長層を形成
させるから、バツフア層から最終ZnS成長層へ不純物が
拡散することがなく、結晶性のすぐれたZnS膜を作製で
きる。
製するだけでなく、バツフア層を基板温度の高い状態形
成し、それよりも低い基板温度で最終ZnS成長層を形成
させるから、バツフア層から最終ZnS成長層へ不純物が
拡散することがなく、結晶性のすぐれたZnS膜を作製で
きる。
第１図は実施例のZnS膜作製に使用するMOCVD装置の概略
構成を示す要部断面図、第２図はこの発明のZnS膜の作
製方法により得られたZnS膜の構造を示す断面図、第３
図は第２図のZnS膜の反射電子回折パターン図である。 図中、 １……MOCVD装置、 ２……反応管、 ３……高周波コイル、 ４……Ｈ2Ｓガス導入管 ５……DMZガス導入管、 ８……バツフア層、 ９……最終ZnS成長層。
構成を示す要部断面図、第２図はこの発明のZnS膜の作
製方法により得られたZnS膜の構造を示す断面図、第３
図は第２図のZnS膜の反射電子回折パターン図である。 図中、 １……MOCVD装置、 ２……反応管、 ３……高周波コイル、 ４……Ｈ2Ｓガス導入管 ５……DMZガス導入管、 ８……バツフア層、 ９……最終ZnS成長層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−190295（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−151092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−255693（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−111137（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−204698（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】ジメチルジンク又はジエチルジンクと硫化
亜鉛の気相反応により基板上に硫化亜鉛膜を成長させる
硫化亜鉛膜の作製方法において、基板として 板を使用するとともに、一旦基板温度５００度Ｃ以上で
厚さ５０〜５００Åの硫化亜鉛膜を成長させてから、さ
らに基板温度250〜３００度Ｃにおいて前記硫化亜鉛膜
上に硫化亜鉛膜を成長させることを特徴とする硫化亜鉛
膜の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4467585A JPH0613438B2 (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 硫化亜鉛膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4467585A JPH0613438B2 (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 硫化亜鉛膜の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61205694A JPS61205694A (ja) | 1986-09-11 |
| JPH0613438B2 true JPH0613438B2 (ja) | 1994-02-23 |
Family
ID=12698018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4467585A Expired - Lifetime JPH0613438B2 (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 硫化亜鉛膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0613438B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07248113A (ja) * | 1994-03-14 | 1995-09-26 | Mitsui Sekiyu Kk | 燃焼排ガス供給装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01181536A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-19 | Seiko Epson Corp | ２−６族化合物半導体薄膜の選択成長方法 |
| US5077092A (en) * | 1989-06-30 | 1991-12-31 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for deposition of zinc sulfide films |
| US6045614A (en) * | 1996-03-14 | 2000-04-04 | Raytheon Company | Method for epitaxial growth of twin-free, (111)-oriented II-VI alloy films on silicon substrates |
| CN115961350A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-04-14 | 安徽光智科技有限公司 | 一种高均匀性多晶硒化锌红外材料的生长方法 |
-
1985
- 1985-03-08 JP JP4467585A patent/JPH0613438B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07248113A (ja) * | 1994-03-14 | 1995-09-26 | Mitsui Sekiyu Kk | 燃焼排ガス供給装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61205694A (ja) | 1986-09-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |