JPH07206598A - Cd1−x−yMnxHgyTe系単結晶の製造装置 - Google Patents

Cd1−x−yMnxHgyTe系単結晶の製造装置

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JPH07206598A
JPH07206598A JP2381794A JP2381794A JPH07206598A JP H07206598 A JPH07206598 A JP H07206598A JP 2381794 A JP2381794 A JP 2381794A JP 2381794 A JP2381794 A JP 2381794A JP H07206598 A JPH07206598 A JP H07206598A
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JP
Japan
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single crystal
producing
crucible
crystal
raw materials
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Pending
Application number
JP2381794A
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English (en)
Inventor
Koichi Onodera
晃一 小野寺
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 双晶のない高品質の半磁性半導体Cd1-x-y
MnxHgyTe系単結晶を効率よく育成する製造装置を
供する。 【構成】 金属Cd、金属Mn、金属Te、金属Hgも
しくはHgTe化合物を出発原料とし、この原料から目
標組成の焼結棒6を作り、中間結晶原料とし、炉内の温
度分布と石英るつぼ3の移動により、Teを目標組成よ
り多めに仕込んだ融液4を作製し、この融液から単結晶
5を晶出させる。晶出した分に相当する量を先の焼結棒
6から連続的に融液4に供給し、融液の組成を一定に保
つ育成方法で、蒸気圧の高いHgが低温部に析出するの
を防ぐために、るつぼ3上部を加熱するヒーター7を備
えた単結晶の製造装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光増幅器用励起光源
(0.98〜1.02μm)およびLD励起SHG光源
(0.83〜0.86μm)用の光アイソレータとして
用いられる磁気光学素子材料であるCd1-x-yMnxHg
yTe、Cd1-x-y-zMnxHgyZnzTe、Cd1-x-y
xHgySezTe1-zなどの半磁性半導体Cd1-x-y
xHgyTe系単結晶の製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、Cd1-x-yMnxHgyTe系単結
晶の製造装置はCd、Mn、Te、Se等の金属固体結
晶原料を組成比に応じて透明石英管のアンプル状のるつ
ぼに真空封入する。そのるつぼと、そのるつぼ内の固体
結晶原料を融液にするための加熱装置とを用い、該加熱
装置及び前記るつぼの相対的位置関係を連続的に所定の
速度で変えることによって、該るつぼ内の前記結晶原料
の融液を下方から凝固させて単結晶を作製する装置(以
下従来の製造装置Aと記す)や、例えばクェンチ法(高
圧溶融急冷法)により作製した目標組成に対応した組成
を持つ多結晶原料のロッドをアンプル状のるつぼに真空
封入し、そのるつぼを加熱装置により融点より低い温度
にて保持することで固相成長させることにより、単結晶
を作製する装置(以下従来の製造装置Bと記す)があ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の製造装置Aを用
いて上記単結晶を製造する場合には、高温高圧(温度:
1100℃、圧力:20atm)条件が設定できる高価
な製造設備が必要になる。また、相変態点以上の融点で
溶融するために、結晶化過程で必ず相変態点を通過する
ので双晶が発生しやすい問題があった。双晶が存在する
場合には、光アイソレータの実用特性を達成するために
は、特定の面を使用する必要があるので、歩留まり等を
考えると効率的でない。さらに、この製法を用いると組
成偏析が大きくなるために必要とする組成のものがわず
かしか採れない問題があった。また、従来の製造装置B
を用いて上記単結晶を製造した場合には、単結晶化率が
きわめて低く、大口径化が困難であった。いずれの装置
とも工業的生産に適した装置とはいえなかった。本発明
の課題は、上記単結晶を高品質で安定に量産できる製造
装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の欠点を
解消し、高品質の単結晶を量産する装置を提供するた
め、基本的には連続式THM法による単結晶の製造方法
であって、金属Cd、金属Mn、金属Te、金属Zn、
金属Se、金属HgTe等を出発原料とし、該出発原料
で目標組成の焼結体を作って中間結晶原料とし、Teも
しくはSeを目標組成比より多めに仕込んだ融液に徐々
に溶かしながら上記単結晶を晶出させ、その晶出分に相
当する原料を融液に供給することで融液内濃度を絶えず
一定にし、育成中に低温部に蒸気圧の高いHgが析出し
て、るつぼの破裂、組成の偏析がおこる確率を最小限に
して結晶を作製できる装置である。
【0005】即ち、本発明は連続式THM法を用いてC
1-x-yMnxHgyTe、Cd1-x-y -zMnxHgyZnz
Te、Cd1-x-yMnxHgySezTe1-zなどのCd
1-x-yMnxHgyTe系単結晶を作製する製造方法に基
づいて、目標組成に対応した割合に準備された金属C
d、金属Mn、金属Te、金属HgTe、金属Se、金
属Znなどの出発原料を予め溶解、反応、凝固させ、多
結晶体の中間原料を作製し、前記るつぼ内の上部に固定
された該中間結晶原料とるつぼ内の下部で単結晶を晶出
して育成する融液の中間に、Teが溶剤として満たされ
ており、炉内の温度分布とるつぼの移動により、前記多
結晶体を溶解し、目標組成よりTeが多い組成の融液を
つくり、該融液から単結晶を晶出して育成し、一方、単
結晶として晶出する分に相当する量を先の融液に連続的
に追加補充し、融液の濃度を所定の範囲に保ちながら単
結晶を作製する。この単結晶の育成中に低温部に蒸気圧
の高いHgの析出を防ぐために、るつぼ上部を加熱する
ヒーターを備えたことを特徴とする単結晶の製造装置で
ある。
【0006】
【作用】上記単結晶を従来のブリッジマン法を用いて作
製する従来の製造装置Aを用いた場合には、融点が相変
態点以上にあるので凝固する際に必ずウルツ鉱型構造か
らせん亜鉛鉱型構造に変化する相変態点を通過する。そ
の際に残存する歪みが双晶の発生する要因であると考え
られている。即ち、相変態点より高い温度で凝固させる
ので双晶を回避するのは困難であった。そのために、光
アイソレータの実用特性を達成するためには、特定の面
を使用する必要があるので、歩留まり等を考えると効率
的でない。さらに、この装置を用いると組成偏析が大き
くなるために必要とする組成のものがわずかしかとれな
い問題があった。又、従来の製造装置Bを用いて製造し
た場合には、単結晶化率がきわめて低く、大口径化が困
難であった。いずれの製法とも工業的生産には最適な装
置とはいえなかった。
【0007】本発明は、相変態点以下の温度での結晶成
長を可能とする工夫を施すことにより結晶性の問題を解
決し、原料の追加供給を連続的に行うことによって組成
偏析がなく、蒸気圧の高いHgが低温部に析出するのを
防ぐために、るつぼ上部を加熱するヒーターを備えた単
結晶の製造装置である。
【0008】
【実施例】以下本発明を実施例により説明する。
【0009】図2は従来の製造装置Aの概略の断面を示
す説明図である。石英るつぼ3中にあらかじめ装顛して
ある結晶原料を電気炉の温度分布を利用して溶解し融液
4とし、その後、石英るつぼ3を3ないし7mm/hr
の速度で降下させて、石英るつぼ3の下端より順次結晶
成長を行なわせ、その後、徐冷することで単結晶を得
る。図2の中でHは結晶を溶融できる温度領域(溶融ゾ
ーン)を示している。
【0010】半磁性半導体Cd0.72Mn0.15Hg0.13
eの単結晶の育成のプロセスを例にとって説明する。金
属Cd、金属Mn、金属HgTeおよび金属Teを目標
組成となる割合で真空封止した石英るつぼ3を高圧ブリ
ッジマン炉の電気炉1にて溶融(融点:約1050℃
圧力:約20atm)した後に、石英るつぼ3を3ない
し7mm/hrの速さで降下させて、石英るつぼ3の下
端より順次結晶成長を行わせ単結晶5を得る。結晶は、
融点(約1050℃)から相変態点(約950℃)まで
はウルツ鉱型構造となり、相変態点(約950℃)以下
の温度ではせん亜鉛鉱型構造となり、この製造方法を採
用すると必ず双晶が発生し、得られた単結晶5は光学デ
バイス用材料として特定面しか使えず、結晶歩留まりが
悪くなる問題があった。
【0011】次に、従来の製造装置BをもちいてCd
0.72Mn0.15Hg0.13Te単結晶を育成した場合につい
て図3を用いて説明する。図3において真空封止した石
英るつぼ3をいったん高圧ブリッジマン炉の電気炉1に
て溶融(融点:約1050℃、圧力:約20atm)
後、急冷して多結晶の焼結棒6を作製する。その後電気
炉1にて融点より約120℃低い温度にて固相反応をお
こなうことで結晶成長をおこなう。結晶の固相反応温度
は、相変態点(約950℃)以下なのでせん亜鉛鉱型構
造となる。従ってこの場合は結晶成長過程で相変態点を
通過することがないので双晶が発生することが殆どなか
った。しかしながら固相反応という手段を使うため結晶
全体を単結晶化するのは困難であった。また、結晶の大
口径化が難しい問題があった。
【0012】次に本発明の実施例を図1に示す構造の製
造装置を用いて半磁性半導体Cd0. 72Mn0.15Hg0.13
Teの単結晶を育成する場合を例にとって説明する。高
純度Cd、Mn、HgTeおよびTeを目標組成に秤量
し、石英るつぼに装顛した後に高圧ブリッジマン炉の電
気炉1にて溶融(融点:約1050℃ 圧力:約20a
tm)後、急冷して多結晶の焼結棒6を作製する。その
多結晶の焼結棒6と初期充填原料5および溶剤としての
Teを石英るつぼ3に装顛して真空封止した後に、石英
るつぼを、電気炉1内に設置し、石英るつぼ3を1〜5
mm/日の速さで降下させて、石英るつぼの下端より順
次結晶成長を行わせる。結晶は、融点(約800℃)で
は相変態点(約950℃)以下なのでせん亜鉛鉱型構造
となり、結晶成長過程で相変態点を通過することがない
ので双晶は発生しなかった。
【0013】又、融液4の下方から凝固してCd0.72
0.15Hg0.13Te単結晶を晶出する分に相当する原料
を連続的に焼結棒6より追加供給することにより融液内
濃度を絶えず一定にしながら単結晶を育成し、その間、
低温部に蒸気圧の高いHgが析出するのを防ぐために、
るつぼ上部を加熱するヒーターを備えた。これによっ
て、るつぼの破裂および組成偏析のおこる確率を格段に
減少させることができた。
【0014】上述の工夫をして単結晶を育成した。その
結果として、本実施例の装置により作製した単結晶はす
べて双晶が発生せず、90%以上の歩留まりで単結晶化
した育成体が得られた。
【0015】従来装置と本発明の装置による育成条件と
育成結果を纏めて表1および図4に示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は光増幅器
用励起光源(0.98〜1.02μm)およびLD励起
SHG光源(0.83〜0.86μm)用の光アイソレ
ータとして用いられる磁気光学素子材料であるCd
1-x-yMnxHgyTe、Cd1-x-y-zMnxHgyZnz
e、Cd1-x-yMnxHgySezTe1-zなどの半磁性半
導体の双晶のない、高い光学品質を持つ単結晶を効率よ
く安定に育成できる単結晶の製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いた結晶製造装置の概略構造を示し
た断面説明図。
【図2】従来結晶製造装置Aの概略構造を示した断面説
明図。
【図3】従来結晶製造装置Bの概略構造を示した断面説
明図。
【図4】育成された結晶の状態を示す断面図であり、
(a)は従来の製造装置Aによって得られた結晶の状態
を示し、(b)は従来の製造装置Bによって得られた結
晶の状態を示し、(c)は本発明の製造装置によって得
られた結晶の状態を示す図。
【符号の説明】
1 電気炉 2 るつぼ昇降機構 3 石英るつぼ 4 融液 5 単結晶 6 焼結棒 7 加熱ヒーター 8 るつぼ左右反転機構 9 双晶面 10 結晶粒 H 溶融ゾーン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 るつぼ内の固体結晶原料を融液とするた
    めの加熱装置と、該るつぼを所定の速度で加熱装置内を
    上下方向へ移動させる機構とを備えた高圧ブリッジマン
    炉において、前記るつぼの上部を加熱するヒーターを備
    えたことを特徴とするCd1-x-yMnxHgyTe系単結
    晶の製造装置。
JP2381794A 1994-01-25 1994-01-25 Cd1−x−yMnxHgyTe系単結晶の製造装置 Pending JPH07206598A (ja)

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JP2381794A JPH07206598A (ja) 1994-01-25 1994-01-25 Cd1−x−yMnxHgyTe系単結晶の製造装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6241820B1 (en) 1998-03-31 2001-06-05 Ngk Insulators, Ltd. Single crystal-manufacturing equipment and a method for manufacturing the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6241820B1 (en) 1998-03-31 2001-06-05 Ngk Insulators, Ltd. Single crystal-manufacturing equipment and a method for manufacturing the same
EP0947610A3 (en) * 1998-03-31 2002-01-23 Ngk Insulators, Ltd. A single crystal-manufacturing equipment and a method for manufacturing the same
US6368407B2 (en) 1998-03-31 2002-04-09 Ngk Insulators, Ltd. Single crystal-manufacturing equipment and a method for manufacturing the same

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