JPS5849700A - 結晶成長方法 - Google Patents

結晶成長方法

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Publication number
JPS5849700A
JPS5849700A JP56148209A JP14820981A JPS5849700A JP S5849700 A JPS5849700 A JP S5849700A JP 56148209 A JP56148209 A JP 56148209A JP 14820981 A JP14820981 A JP 14820981A JP S5849700 A JPS5849700 A JP S5849700A
Authority
JP
Japan
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crystal
melt
cadmium
chillide
cdte
Prior art date
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Pending
Application number
JP56148209A
Other languages
English (en)
Inventor
Koki Nagahama
長浜 弘毅
Kazuo Nishitani
西谷 和雄
Jun Ishii
石井 恂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS5849700A publication Critical patent/JPS5849700A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B19/00Liquid-phase epitaxial-layer growth
    • C30B19/02Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux
    • C30B19/04Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux the solvent being a component of the crystal composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/46Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C30B29/48AIIBVI compounds wherein A is Zn, Cd or Hg, and B is S, Se or Te

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は結晶成長方法に関し、特にカドミウムチルライ
ド(CdTe )結晶上に水銀カドミウムチルライド(
HgCdTe)結晶を液相エピタキシャル成長法により
結晶成長させる結晶成長方法に関するものである。
水銀カドミウムチルライド(HgCdTe)三元混晶は
、結晶を構成するカドミウムチルライド(caTe)の
モル分率が変わるに従ってその禁制帯幅(Eg)が、半
金属である水銀チルライド(HgTe)の−〇3eV(
77K)からカドミウムチルライド(CdTe)の16
eV(77K)tで変化する。例えば、カドミウムチル
ライド(cdre)のモル分率が20係の結晶は、禁制
帯幅が0.1 eV(77K)となり、波長10μm付
近の赤外線検出器として用いられ、該モル分率が30係
の結晶は波長4μm付近の赤外線検出器として用いられ
る。また、モル分率を75係とすることによって光通信
用として好適な波長1.3μm付近の検出器としても使
用できる。
このように、水銀カドミウムチルライド(HgCdTe
)結晶は、結晶中のカドミウムチルライド(CdTe)
のモル分率を変えることにより、種々の波長帯の赤外線
検出器を作ることができる優れた特長を有している。こ
のため、近年、この結晶を用いた赤外線検出器の開発研
究が盛んである。
中でも、カドミウムチルライド(CdTe)結晶基板上
に水銀カドミウムチルライド(HgCdTe)結晶をエ
ピタキシャル成長した構造は、(()大面積で特性の均
一な結晶を短時間で作製可能である。←)多層構造が作
製可能である。eつカドミウムチルライド(CdTe 
)基板から赤外線を照射する裏面照射形の素子が製作で
きる等の利点があるため、この構造の製造方法やこの構
造を用いた素子の研究が特に活発である。
カドミウムチルライド(CdTe)結晶基板」−に水銀
カドミウムチルライド(HgCdTe)エピタキシャル
結晶を製作する方法としては、液相エピタキシャル成長
法が主に用いられており、この方法ではさらに加圧ディ
ッピング法、封管ネルソン法、開管スライドホード法等
が研究されている。
ここでは説明の便宜上、開管スライドボート法を用いて
従来技術の欠点を説明する。
第1図は、開管スライドボート液相エピタキシャル成長
法を示す原理図である。同図において、(1)は炉心管
、(2)は炉体、(3)はガス制御系、(4a)。
ご (4b)Fi引き出し棒、+51は結晶成長用ボートで
あって、(5a)はスライダ、(5b)はスライダ(5
a)上を滑らかにすべるように作られたメルー・溜め、
(6)はメルト、(7)はカドミウムチルライド(Cd
Te )結晶基板である。
また、第2図には第1図に示した開管スライドボート液
相エピタキシャル成長法により、水銀カドミウムチルラ
イド(HgCdTe)結晶全液相エピタキシャル成長さ
せる場合に使用される代表的な結晶成長温度を示してい
る。
さらに、第1表にはメルトの組成およびそのメルトの組
成に対応するエピタキシャル層の組成の一例を示してい
る。
第1表 この方法によシ水銀カドミウムチルライド(HgCdT
a)エピタキシャル結晶を作るには、まず必要な組成の
メルト溜め(5b)K仕込み、カドミウムチルライド(
CdTe )結晶基板(7)をスライダ(5a)に取付
けて第1図に示したように炉心管+11の中に保持する
。そして、第2図に示した温度プログラムに従ってボー
ト(5)の温度を変え、ボート(5)が第2図中(7)
で示した温度に達した時、引き出し棒(4b)を引き出
してメルト(6)と基板(7)とを接触させる。この状
態でボート(5)が第2図中(イ)で示した温度になる
まで保持した後、さらに引き出し棒(4b)を引き出し
てメルト(6)を基板(7)から分離する。この後、ボ
ート(5)全体を急冷して炉心管(1)から取出す。以
上の手順により、カドミウムチルライド(CdTe )
結晶基板(7)上例水銀カドミウムチルライド(HgC
dTe)エピタキシャル結晶を成長させることができる
。この時、メルトの組成を第1表中の(A)欄で示す如
くすれば、Hg(17Cdo、3Teの組成の結晶が得
られ、(B)欄で示す如くすればHgO,6CdO,4
Teの組成の結晶が得られる。
ところが、このような結晶成長に際し、水銀カドミウム
チルライド(HgCdTe)結晶を構成する三元素のう
ち、水銀(Hg)の蒸気圧が非常に高いためにメルトを
第2図に示したような高碗に長時間保持すると、メルト
中から水銀(Hg)が蒸発してメルトの組成が変化し、
水銀カドミウムチルライド(HgCdTe)結晶の組成
を制御することが非常に困難になるという欠点があった
。特に、カドミウムチルライド(CdTe )のモル分
率が少い結晶、例えばHgo4Cdo、2Te結晶を得
ることは非常に困難になっていた。
本発明はこのような欠点を解決するためになされたもの
で、その目的は液相エピタキシャル成長法によシカドミ
ウムテルライド結晶基板上に水銀カドミウムチルライド
(HgCdTs)エピタキシャル結晶を成長させる場合
に、この水銀カドミウムチルライド(Hgcc+re)
結晶中のカドミウムチルライド(CdTe)のモル分率
を容易に制御できるようにした結晶成長方法を提供する
ことにある。
このために本発明け、水銀(T(g)とテルリウム(T
e)とで構成されるメルトをカドミウムチルライ)’(
CdT’e)結晶基板と接触させ、該カドミウムチルラ
イド(CdTe )結晶基板からメルト中へ溶解したカ
ドミウム(Cd)Th用いて水銀カドミウムチルライド
(HgCdTa+)結晶を成長させるようにしたもので
ある。すなわち、液相エピタキシャル成長法によりカド
ミウムチルライド(CdTe)結晶基板上に水銀カドミ
ウムチルライド(HgCdTe )エピタキシャル結晶
を作る場合に、結晶成長用のメルト素材として水銀(H
g )とテルリウム(Te)とだけを用いてカドミウム
(cd)をメルト中に入れないこと全特徴とするもので
ある。
第2表には、本発明によって作成したメルトの組成と、
該メルトから成長した水銀カドミウムチルライド(Hg
CdTe)エピタキシャル結晶の組成の一例を示してい
る。
第2表 また、第3図にはその時に使用した結晶成長温度を示し
ている。
このようにメルトの成分としては、水銀(Hg)とテル
リウム(Te)としかないにも拘らず、Hg(13Cd
o、7Teの結晶が成長している。このHg o、3 
Cd o、7Te結晶中のカドミウムは、カドミウムチ
ルライド(CdTe )結晶基板から溶解して供給され
たものである。この場合、2つの成分Hg 、 Teと
から々るメルトヲカドミウムテルライド(CdTe )
結晶基板に接触させる温度や、結晶成長時の冷却速度を
適切に選ぶことによシ、カドミウムチルライド(CdT
e)結晶基板からメルト中に溶解するカドミウム(Ca
)の量を制御することができる。すなわち、水銀カドミ
ウムチルライド(HgCdTe)エピタキシャル結晶中
のカドミウムチルライド(CdTe)のモル分率を容易
に制御することができる。特に、カドミウムチルライド
(CdTe)のモル分率の少ない水銀カドミウムチルラ
イド(HgCdTe)エピタキシャル結晶を容易に作る
ことができる。
ところで上記の説明では便宜上、開管スライドボート法
による液相エピタキシャル成長の場合を例に掲げて説明
したが、カドミウムチルライド(CdTe)結晶基板上
に水銀カドミウムチルライド(HgCdTe)エピタキ
シャル結晶を成長させる液相エピタキシャル成長法なら
ばいかなる方法にも適用できるものである。
なお、説明の中で、水銀カドミウムチルライド(HgC
dTe)と記述した結晶けI(gl−XCdxTeであ
り、Xは0〜lの間の任意の値をとれるものである。
捷た、I(go、8 、 Cd O,2の如く、Hg、
Cdの右に付記した数字は水銀チルライド(HgTe)
とカドミウムチルライド(CdTe )とがその数字の
割合のモル分率を有していることを示すものであり、例
えばHg0J3Cdo、2Teはカドミウムチルライド
(CdTe )のモル分率が20%であることを示すも
のである。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、水銀カ
ドミウムチルライド結晶中のカドミウムチルライドのモ
ル分率を容易に制御することができ、特にカドミウムチ
ルライドのモル分率の少ない結晶を容易に作ることがで
きる優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は開管スライドボート法による水銀カドミウムチ
ルライド結晶の液相エピタキシャル成長法の原理図、第
2図は従来方法におけるボート温度の一例を示す図、第
3図は本発明の方法におけるボート温度の一例を示す図
である。 (1)・・・・炉心管、(2)・・・・炉体、(3)・
・・・ガス制御系、(4a) 、 (4b)・・・・引
き出し棒、(5)・・・・ボート、(6)・・・・メル
ト、(7)・・・・基板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. カドミウムチルライド結晶基板上に水銀カドミウムチル
    ライド結晶を液相エピタキシャル法により結晶成長させ
    る結晶成長方法において、水銀とテルリウムの2成分か
    ら成るメルトを形成した後、該メルトとカドミウムチル
    ライド結晶基板とを接触させてカドミウムを含むメルト
    を形成し、該メルトカラ水銀カドミウムチルライド結晶
    を成長させることを特徴とする結晶成長方法。
JP56148209A 1981-09-19 1981-09-19 結晶成長方法 Pending JPS5849700A (ja)

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JP56148209A JPS5849700A (ja) 1981-09-19 1981-09-19 結晶成長方法

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ID=15447701

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6074538A (ja) * 1983-09-30 1985-04-26 Fujitsu Ltd 半導体素子の製造方法
CN106435718A (zh) * 2016-11-25 2017-02-22 中国科学院上海技术物理研究所 一种高密闭性碲镉汞气相外延的石英套管

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6074538A (ja) * 1983-09-30 1985-04-26 Fujitsu Ltd 半導体素子の製造方法
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