JPH0719783B2 - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPH0719783B2 JPH0719783B2 JP11525886A JP11525886A JPH0719783B2 JP H0719783 B2 JPH0719783 B2 JP H0719783B2 JP 11525886 A JP11525886 A JP 11525886A JP 11525886 A JP11525886 A JP 11525886A JP H0719783 B2 JPH0719783 B2 JP H0719783B2
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- crystal
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は発行ダイオードやレーザーダイオード等の発光
素子に用いられる結晶成長方法に関し、特にセレン化亜
鉛半導体または硫化・セレン化亜鉛半導体等のｎ型伝導
を示す半導体結晶の成長方法に関するものである。
素子に用いられる結晶成長方法に関し、特にセレン化亜
鉛半導体または硫化・セレン化亜鉛半導体等のｎ型伝導
を示す半導体結晶の成長方法に関するものである。
従来の技術 従来はセレン化亜鉛にガリウムを不純物として添加する
ことによりｎ型のセレン化亜鉛半導体を得る方法が知ら
れている〔例えば、T.Niina,T.Minato and K.Yoneda,ジ
ャパン ジェイ アプライ フィジックス（Jpn.J.App
l.Phys.）21（1982）L387〕。
ことによりｎ型のセレン化亜鉛半導体を得る方法が知ら
れている〔例えば、T.Niina,T.Minato and K.Yoneda,ジ
ャパン ジェイ アプライ フィジックス（Jpn.J.App
l.Phys.）21（1982）L387〕。
発明が解決しようとする問題点 しかし、ガリウムを添加したセレン化亜鉛では室温にお
けるキャリヤ密度は最大５×1017cm-3であり、室温にお
ける抵抗率は最小で0.05Ω・cmであった〔例えば、T.Ni
ina,T.Minato and K.Yoneda,ジャパン ジェイ アプラ
イ フィジックス（Jpn.J.Appl.Phys.）21（1982）L38
7〕。
けるキャリヤ密度は最大５×1017cm-3であり、室温にお
ける抵抗率は最小で0.05Ω・cmであった〔例えば、T.Ni
ina,T.Minato and K.Yoneda,ジャパン ジェイ アプラ
イ フィジックス（Jpn.J.Appl.Phys.）21（1982）L38
7〕。
ゆえにこれらの値よりも室温で高いキャリヤ密度または
室温で低い抵抗率をもつセレン化亜鉛半導体は得ること
ができないため、高効率の発光素子が得られないという
問題があった。
室温で低い抵抗率をもつセレン化亜鉛半導体は得ること
ができないため、高効率の発光素子が得られないという
問題があった。
そこで本発明は高いキャリヤ密度または低い抵抗率をも
つｎ型半導体結晶の結晶成長方法を提供することを目的
としている。
つｎ型半導体結晶の結晶成長方法を提供することを目的
としている。
問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、 分子線エピタキシー法を用いて、少なくともセレン，亜
鉛を分子線として基板上に照射することにより結晶成長
させ、同時に前記基板上に塩化亜鉛の分子線を照射する
ことにより、塩素を不純物として前記結晶に添加する結
晶成長方法とする。
鉛を分子線として基板上に照射することにより結晶成長
させ、同時に前記基板上に塩化亜鉛の分子線を照射する
ことにより、塩素を不純物として前記結晶に添加する結
晶成長方法とする。
作用 この技術的手段による作用は次のようになる。すなわ
ち、分子線エピタキシー法により不純物の添加として塩
化亜鉛の分子線を用いることにより、塩素を不純物とし
て含むセレン化亜鉛または硫化・セレン化亜鉛は低抵抗
率かつ高キャリヤ密度である。第２図にあるように抵抗
率で最小３×10-3Ω・cmに達し、キャリヤ密度でも最高
１×1019cm-3に達した。
ち、分子線エピタキシー法により不純物の添加として塩
化亜鉛の分子線を用いることにより、塩素を不純物とし
て含むセレン化亜鉛または硫化・セレン化亜鉛は低抵抗
率かつ高キャリヤ密度である。第２図にあるように抵抗
率で最小３×10-3Ω・cmに達し、キャリヤ密度でも最高
１×1019cm-3に達した。
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
塩化亜鉛（ZnCl2）の分子線を不純物としてセレン化亜
鉛（ZnSe）の薄膜結晶に添加する場合の成長方法と得ら
れた塩素（Cl）を不純物として含むセレン化亜鉛の抵抗
率及びキャリヤ密度について説明する。
鉛（ZnSe）の薄膜結晶に添加する場合の成長方法と得ら
れた塩素（Cl）を不純物として含むセレン化亜鉛の抵抗
率及びキャリヤ密度について説明する。
製造に用いる分子線エピタキシー装置は超高真空排気装
置を備えた真空容器内に複数の分子線源（蒸発用ルツ
ボ）と基板支持機構などを設けた一種の真空蒸着装置で
ある。実際の薄膜結晶成長は次のような手順で行なう。
まず原料となる高純度のZn,Se及びZnCl2をそれぞれ個別
の分子線源に充填する。また表面を清浄にしたGaAs単結
晶基板１を基板ホルダー２に第１図のごとく装着する。
第１図において、４はZn分子線、５はSe分子線、６はZn
Cl2分子線であり、３は形成されたZnSe薄膜である。
置を備えた真空容器内に複数の分子線源（蒸発用ルツ
ボ）と基板支持機構などを設けた一種の真空蒸着装置で
ある。実際の薄膜結晶成長は次のような手順で行なう。
まず原料となる高純度のZn,Se及びZnCl2をそれぞれ個別
の分子線源に充填する。また表面を清浄にしたGaAs単結
晶基板１を基板ホルダー２に第１図のごとく装着する。
第１図において、４はZn分子線、５はSe分子線、６はZn
Cl2分子線であり、３は形成されたZnSe薄膜である。
次に真空容器を10-9Torr以下程度の超高真空にまで排気
する。その後、各分子線源を加熱し適切な分子線強度が
得られるようにする。ここで分子線強度とは、１秒間に
単位面積（１cm2）当りに来る原子の数である。この場
合には例えばZnの分子線４の強度とSeの分子線５の強度
はほぼ同じであるとする。そしてZnの分子線４の強度は
ZnCl2の分子線６の強度の１×107倍以下であることが望
ましい。１×107倍以上であると塩素の添加密度が不十
分であり、得られた塩素添加セレン化亜鉛は高抵抗率，
低キャリヤ密度であって、ｎ型の半導体として望ましく
ない。
する。その後、各分子線源を加熱し適切な分子線強度が
得られるようにする。ここで分子線強度とは、１秒間に
単位面積（１cm2）当りに来る原子の数である。この場
合には例えばZnの分子線４の強度とSeの分子線５の強度
はほぼ同じであるとする。そしてZnの分子線４の強度は
ZnCl2の分子線６の強度の１×107倍以下であることが望
ましい。１×107倍以上であると塩素の添加密度が不十
分であり、得られた塩素添加セレン化亜鉛は高抵抗率，
低キャリヤ密度であって、ｎ型の半導体として望ましく
ない。
次に基板を約600℃に加熱して表面を更に清浄化する。
その後、基板を結晶成長に適切な温度まで下げる。この
基板温度は200℃から400℃が適当である。基板温度が20
0℃以下ではZn及びSeが非常に付着しやすいためにZnやS
eの密度の高い部分ができてしまい結晶性が悪い。また
基板温度が400℃以上では得られた結晶からのZnやSeの
再蒸発があるためにやはり結晶性が悪い。
その後、基板を結晶成長に適切な温度まで下げる。この
基板温度は200℃から400℃が適当である。基板温度が20
0℃以下ではZn及びSeが非常に付着しやすいためにZnやS
eの密度の高い部分ができてしまい結晶性が悪い。また
基板温度が400℃以上では得られた結晶からのZnやSeの
再蒸発があるためにやはり結晶性が悪い。
以上のような方法により作製したZnSe薄膜３の結晶は、
塩素（Cl）がドナーとして有効にとりこまれており、ｎ
型伝導が生じる。そしてガリウム（Ga）に比べてCl添加
のZnSeの方がすぐれたｎ型伝導を示す理由の詳細は不明
であるが、一般に周期律表III族元素（例えば、Ga）よ
りVII族元素（例えば、Cl）の方がイオン化傾向が大き
いために、結晶中でドナーとして有効に作用するものと
考えられる。
塩素（Cl）がドナーとして有効にとりこまれており、ｎ
型伝導が生じる。そしてガリウム（Ga）に比べてCl添加
のZnSeの方がすぐれたｎ型伝導を示す理由の詳細は不明
であるが、一般に周期律表III族元素（例えば、Ga）よ
りVII族元素（例えば、Cl）の方がイオン化傾向が大き
いために、結晶中でドナーとして有効に作用するものと
考えられる。
第２図は塩素添加のZnSeの室温における電気特性を示し
たものである。横軸はZnCl2のルツボの温度である。左
の縦軸は抵抗率であり、右の縦軸はキャリヤ密度を示し
たものである。ZnCl2のルツボの温度を高くすることはZ
nCl2分子線強度を強くすることに一致している。第２図
に示されるようにZnCl2のルツボの温度が250℃のとき高
いキャリヤ密度１×1019cm-3と低い抵抗率３×10-3Ω・
cmを示す。またより高いZnCl2のルツボの温度にするこ
とによって、より高いキャリヤ密度とより低い抵抗率を
もつことは明らかである。
たものである。横軸はZnCl2のルツボの温度である。左
の縦軸は抵抗率であり、右の縦軸はキャリヤ密度を示し
たものである。ZnCl2のルツボの温度を高くすることはZ
nCl2分子線強度を強くすることに一致している。第２図
に示されるようにZnCl2のルツボの温度が250℃のとき高
いキャリヤ密度１×1019cm-3と低い抵抗率３×10-3Ω・
cmを示す。またより高いZnCl2のルツボの温度にするこ
とによって、より高いキャリヤ密度とより低い抵抗率を
もつことは明らかである。
以上、述べた実施例は塩素添加のZnSeとその作製方法で
あるが、本発明の方法はZnSeのSeの一部を硫黄（Ｓ）で
置換してGaAs基板との格子整合をはかったZnSxSe1-xに
ついても塩素の添加は同様に適用できる。
あるが、本発明の方法はZnSeのSeの一部を硫黄（Ｓ）で
置換してGaAs基板との格子整合をはかったZnSxSe1-xに
ついても塩素の添加は同様に適用できる。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば高いキャリヤ密
度と低い抵抗率をもって優れたZnSe及びZnSSeのｎ型半
導体結晶を得ることができた。その結果、pn接合または
MIS構造の発光素子が実現でき、実用的にきわめて有用
である。
度と低い抵抗率をもって優れたZnSe及びZnSSeのｎ型半
導体結晶を得ることができた。その結果、pn接合または
MIS構造の発光素子が実現でき、実用的にきわめて有用
である。
第１図は本発明の一実施例による半導体の成長方法を示
すための概略図、第２図は塩素添加ZnSeの室温における
電気特性を示す図である。 １……GaAs単結晶基板、３……ZnSe薄膜、４……Zn分子
線、５……Se分子線、６……ZnCl2分子線。
すための概略図、第２図は塩素添加ZnSeの室温における
電気特性を示す図である。 １……GaAs単結晶基板、３……ZnSe薄膜、４……Zn分子
線、５……Se分子線、６……ZnCl2分子線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−39798（ＪＰ，Ａ) 第31回応用物理学関係連合講演会講演予 稿集（1984年）Ｐ．514 １ａ−Ｅ−９ 第33回応用物理学関係連合講演会講演予 稿集（1986年）Ｐ．689 ４ｐ−Ｖ−３
Claims (5)
- 【請求項１】分子線エピタキシー法を用いて、少なくと
もセレン，亜鉛を分子線として基板上に照射することに
より結晶成長させ、同時に前記基板上に塩化亜鉛の分子
線を照射することにより、塩素を不純物として前記結晶
に添加する ことを特徴とする結晶成長方法。 - 【請求項２】基板として砒化ガリウム単結晶を用いた 特許請求の範囲第１項記載の結晶成長方法。
- 【請求項３】砒化ガリウムと同一格子定数を有する組成
の硫化・セレン化亜鉛に不純物として塩素を添加した 特許請求の範囲第１項記載の結晶成長方法。 - 【請求項４】基板の温度を摂氏200度から400度にした 特許請求の範囲第１項記載の結晶成長方法。
- 【請求項５】亜鉛の分子線強度は、塩化亜鉛の分子線強
度の１×107倍以下にした 特許請求の範囲第１項記載の結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11525886A JPH0719783B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11525886A JPH0719783B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62271438A JPS62271438A (ja) | 1987-11-25 |
| JPH0719783B2 true JPH0719783B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=14658224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11525886A Expired - Fee Related JPH0719783B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719783B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63180A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-05 | Seiko Epson Corp | 青色発光素子及びその製造方法 |
| JP2712718B2 (ja) * | 1990-03-02 | 1998-02-16 | 日本電気株式会社 | 不純物半導体 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5939798A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-03-05 | Sanyo Electric Co Ltd | ＺｎＳｅ単結晶薄膜の製造方法 |
-
1986
- 1986-05-20 JP JP11525886A patent/JPH0719783B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 第３１回応用物理学関係連合講演会講演予稿集（１９８４年）Ｐ．５１４１ａ−Ｅ−９ |
| 第３３回応用物理学関係連合講演会講演予稿集（１９８６年）Ｐ．６８９４ｐ−Ｖ−３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62271438A (ja) | 1987-11-25 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |