JPH07277881A - 液相エピタキシャル成長装置 - Google Patents

液相エピタキシャル成長装置

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JPH07277881A JP6069402A JP6940294A JPH07277881A JP H07277881 A JPH07277881 A JP H07277881A JP 6069402 A JP6069402 A JP 6069402A JP 6940294 A JP6940294 A JP 6940294A JP H07277881 A JPH07277881 A JP H07277881A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】磁性ガーネット単結晶膜等の酸化物単結晶膜を
育成するときに、原料溶液中への自然核の形成を抑え
て、結晶性のよい酸化物単結晶膜を得ることができるエ
ピタキシャル成長装置を提供する。 【構成】外側に高周波加熱源１１を有する電気絶縁性の
炉芯管１と、この炉芯管内に配置した上下開放の電気伝
導性の円筒体１２と、この円筒体の内側に配置した坩堝
６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静磁波素子等に好適な
磁性ガーネット単結晶膜等の酸化物単結晶膜育成用の液
相エピタキシャル成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】静磁波素子等に好適な磁性ガーネット単
結晶膜等の酸化物単結晶膜の育成装置として、液相エピ
タキシャル成長装置がある。
【０００３】この液相エピタキシャル成長装置の概略断
面図を、磁性ガーネット単結晶膜を育成する場合を例と
して図２に示す。同図において、１はアルミナ製の縦型
筒状の炉芯管、２ａ、２ｂ、２ｃは炉芯管１の周囲に設
けた抵抗加熱式のヒータ、３は炉芯管１の周囲を包囲す
る炉体、４は炉芯管１の内部への空気の侵入を抑制する
シャッター、５は磁性ガーネット膜の原料の溶液、６は
磁性ガーネット膜の原料を収容する白金製の坩堝、７は
坩堝６を支持する支持台、８はＧｄ3 Ｇａ5 Ｏ12（以
下、ＧＧＧと称す）よりなる下地基板、９は下地基板８
を水平に保持する白金製または白金合金製の基板保持
具、１０は回転方向および上下方向に駆動されるアルミ
ナ製の支持棒である。
【０００４】この装置を用いた磁性ガーネット単結晶膜
の育成方法は、以下の通りである。まず、白金製の坩堝
６にガーネットを構成する元素の酸化物であるＦｅ2 Ｏ
3 、Ｙ2 Ｏ3 と溶剤としてのＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 とを充填
する。次に、この坩堝６を炉芯管１の中の支持台７の上
に乗せた後、坩堝６内の原料を約１２００℃で加熱溶融
させて均質化を行なう。その後、この溶液を液相線と固
相線の間の温度、すなわち約９００℃前後の一定温度に
保持して過冷却状態にする。次に、基板保持具９に下地
基板８として準備したＧＧＧ基板を取り付け、基板保持
具９を支持する支持棒１０を炉芯管１の中に降下させて
下地基板８を予熱する。その後、下地基板８を原料の溶
液５の中に浸漬して、所定時間一定位置で正逆に回転さ
せて磁性ガーネット単結晶膜の育成を行なう。最後に、
溶液５の上方で下地基板８を高速で回転させることによ
って、育成した磁性ガーネット単結晶膜上の付着溶液を
振り切る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
エピタキシャル成長装置で磁性ガーネット単結晶膜を育
成する場合、装置の熱容量が大きいため加熱溶融・均質
化から結晶育成まで温度を下げるのに時間がかかる。こ
のため、この降温中に自然核形成によって溶液内にガー
ネットが析出し、これが磁性ガーネット単結晶膜内に取
り込まれて品質を悪くするという問題点を有していた。
【０００６】そこで、本発明の目的は、磁性ガーネット
単結晶膜等の酸化物単結晶膜を育成するときに、原料溶
液中への自然核の形成を抑えて、結晶性のよい酸化物単
結晶膜を得ることができるエピタキシャル成長装置を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液相エピタキシャル成長装置は、外側に高
周波加熱源を有する電気絶縁性の炉芯管と、該炉芯管内
に配置した上下開放の電気伝導性の円筒体と、該円筒体
の内側に配置した坩堝とを、備えたことを特徴とする。
【０００８】また、前記炉芯管はアルミナからなり、前
記円筒体および坩堝は白金または白金合金からなること
を特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の液相エピタキシャル成長装置は、高周
波誘導加熱により電気伝導性の円筒体を加熱し、その輻
射熱により原料を加熱する方式のため、装置の温度応答
性がよい。したがって、原料の溶融・均質化から結晶育
成まで温度を下げるのに要する時間が短縮されて、この
降温中に形成される自然核が少なくなる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の液相エピタキシャル成長装置
の実施例を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明
の液相エピタキシャル成長装置の概略構造を示す断面図
である。同図において、１１は高周波誘導コイル、１２
は白金製の円筒体、１３は白金製の円筒体１２の支持台
である。その他の部分は従来と同一であるので、同一番
号を付して説明は省略する。
【００１１】次に、上記構成の液相エピタキシャル装置
の動作を、磁性ガーネット単結晶膜を育成する場合を例
として説明する。
【００１２】まず、白金製の坩堝６にガーネットを構成
する元素の酸化物であるＦｅ2 Ｏ3 ,Ｙ2 Ｏ3 と溶剤とし
てのＰｂＯ，Ｂ2 Ｏ3 とを充填する。次に、この坩堝６
を支持台７に乗せた後、高周波誘導コイル１１に電流を
流して白金製の円筒体１２を誘導加熱し、その輻射熱で
坩堝６内の原料を約１２００℃に加熱溶融させて均質化
を行なう。その後、この溶液を液相線と固相線の間の温
度、即ち約９００℃前後の一定温度に保持して過冷却状
態にする。次に、基板保持具９に下地基板８として準備
したＧＧＧ基板を取り付け、基板保持具９を支持する支
持棒１０を炉芯管１の中に降下させて下地基板８を白金
製の円筒体１２からの輻射熱で予熱する。その後、下地
基板８を原料の溶液５の中に浸漬して、所定時間一定位
置で正逆に回転させて磁性ガーネット単結晶膜の育成を
行なう。最後に、溶液５の上方で下地基板８を高速で回
転させることによって、育成した磁性ガーネット単結晶
膜上の付着溶液を振り切る。
【００１３】なお、内径寸法が同一の炉芯管１を有する
本発明の液相エピタキシャル成長装置と従来の液相エピ
タキシャル成長装置について、それぞれ最高昇温速度と
最高降温速度を求めた。表１にその結果を示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】表１から明らかな通り、本発明の液相エピ
タキシャル成長装置は、従来と比較して、最高昇温速度
および最高降温速度が大幅に速くなり、装置の温度応答
性がよい。
【００１６】表２は、従来の液相エピタキシャル成長装
置により磁性ガーネット単結晶膜を育成した場合と、本
発明の液相エピタキシャル成長装置により磁性ガーネッ
ト単結晶膜を育成した場合とで、得られた単結晶膜中の
ピット等の欠陥密度を比較したものである。
【００１７】
【表２】
【００１８】表２から明らかなように、従来のエピタキ
シャル成長装置の場合には欠陥密度が１５８個／ｃｍ2
に対して、本発明の液相エピタキシャル成長装置の場合
には欠陥密度が５個／ｃｍ2 と、磁性ガーネット単結晶
膜の欠陥を大幅に減少させることができた。
【００１９】なお、上記実施例において、炉芯管として
アルミナ材質の炉芯管を用いているが、これのみに限定
されることなく、ジルコニア材質等の電気絶縁性の炉芯
管を適宜用いることができる。
【００２０】また、坩堝として白金製のものを用いてい
るが、これのみに限定されることなく、例えば白金合金
製等の原料の溶液と反応しない材質からなるものを適宜
用いることができる。
【００２１】さらに、円筒体としては、電気伝導性を有
する材質からなるものを用いることができるが、酸化物
単結晶膜育成中の酸化雰囲気で安定な白金あるいは白金
合金が最適である。また、その形状としては、原料の溶
液までの距離を一定に保って均一加熱するために、円筒
状が好ましい。
【００２２】また、上記実施例においては、磁性ガーネ
ット単結晶膜の育成について説明したが、本発明の液相
エピタキシャル成長装置はこれのみに限定されるもので
はない。即ち、例えば光学デバイス用単結晶であるニオ
ブ酸リチウム等の酸化物単結晶膜の育成に広く適用する
ことができる。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
液相エピタキシャル成長装置は、高周波誘導加熱により
電気伝導性の円筒体を加熱し、その輻射熱により原料を
加熱する方式のため、装置の温度応答性がよい。このた
め、原料の溶融・均質化から結晶育成まで温度を下げる
のに要する時間が短縮されて、自然核の形成が少なくな
る。
【００２４】したがって、本発明の液相エピタキシャル
成長装置を用いることにより、自然核の取り込みを抑え
た結晶性のよい酸化物単結晶膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液相エピタキシャル成長装置の概略構
造を示す断面図である。
【図２】従来の液相エピタキシャル成長装置の概略断面
図である。
【符号の説明】
１ 炉芯管 ３ 炉体 ４ シャッター ５ 原料の溶液 ６ 坩堝 ７ 坩堝の支持台 ８ 下地基板 ９ 基板保持具 １０ 支持棒 １１ 高周波誘導コイル １２ 円筒体 １３ 円筒体の支持台

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外側に高周波加熱源を有する電気絶縁性
    の炉芯管と、該炉芯管内に配置した上下開放の電気伝導
    性の円筒体と、該円筒体の内側に配置した坩堝とを、備
    えたことを特徴とする酸化物単結晶膜育成用の液相エピ
    タキシャル成長装置。
  2. 【請求項２】 前記炉芯管はアルミナからなり、前記円
    筒体および坩堝は白金または白金合金からなることを特
    徴とする請求項１記載の酸化物単結晶膜育成用の液相エ
    ピタキシャル成長装置。
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