JPS5954696A - 分子線結晶成長装置 - Google Patents

分子線結晶成長装置

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JPS5954696A
JPS5954696A JP16409782A JP16409782A JPS5954696A JP S5954696 A JPS5954696 A JP S5954696A JP 16409782 A JP16409782 A JP 16409782A JP 16409782 A JP16409782 A JP 16409782A JP S5954696 A JPS5954696 A JP S5954696A
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JP
Japan
Prior art keywords
crucible
heater
shutter
molecular beam
crystal growth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP16409782A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Chinen
幸勇 知念
Narimitsu Aramaki
荒牧 成光
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP16409782A priority Critical patent/JPS5954696A/ja
Publication of JPS5954696A publication Critical patent/JPS5954696A/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
    • C30B23/00Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02Epitaxial-layer growth
    • C30B23/06Heating of the deposition chamber, the substrate or the materials to be evaporated

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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】
〔発明の技術分野〕   。 この発、明は分子線結晶成長装置1(に関する。 〔発明の技術的N景〕 一般に、分子線結晶成長法がυを来の真菟蒸着法や(、
′Al1t′成長法と異なるのは、薄1−4成長過程が
超高真空中で行なわれることである。つまり、薄膜成長
過程で、CO、、CO2,lj、O、C。 0111m等の雰囲気残留不純物ガス成分が成長11負
モルフオロジイーに、°−ジζ影1.f4t (、、与
えたり、12見坦(薄膜中にjlK込まれ薄1?Aの純
1(に悪影響音波ぼ、ずため、清(f、な超高c′J、
トど2メ囲気が必反と、なる。この超尚真認益囲気は頁
梨11+J、(の排気ンスプーム、CL ’+’! 、
l:’# ノ+A ’It、排気7” ロセ7− <’
l 4’?l十分注1Cヲ払うことで達成でき、従来技
術が応用できる。しかし、分子線結晶成長装置において
は、超高頁4間ブヤンバー内に□加熱機b・りを付設し
た芥♀線゛〔Illルツボが複数個(3〜8個)設ii
’i:石れ、それ。 それが100〜1200℃の高温にJJn熱され容11
(によっては11固当り敬白Wの熱エネルギーをbし出
しているため、分子tIA源用ルツボ1141戊+」賀
乏高fA:l1点H料(グラファイト、I−’−BN、
W。 Ta、Mo)のi屯1見の市いものを、用いたり、、周
囲ケ/It体室系冷却シュラウドで囲み、カヌ出不純I
向ガスを吸看させたり県て清a1な、lイ(’14%八
も!イシ囲気を(ト1戊しており、この伎惧が分子・爆
結晶成長装(1イの主要なテーマとなっている。 CTヤSj+、技術の間11゛自点〕       ・
従来の分子ねI結晶成長シ々1虹においてす」2、分子
ボー源用ルンボの噴出L1近1j!jに付設した分子線
の開閉シャッターに関しては、回らのズ」蛍もとら!じ
Cいなかった。このシャッターは、労−J” Ai’+
+ 111it用ルツボヲ除けば、分子線が華(尺に到
−Jtnするまでの過程で唯一相反作用を行なう箇所で
あり、分子線除用ルツボからの輻射熱と分子線のf
【(
〜連動子ネルギーの吸収による発熱と分子線との熱化学
反応生成物の析出等が生じる。発熱したシー?ツタ−か
らは、シャッター購成材料Ω蒸光、内蔵残菫ガスの放出
、反応生成物の・蒸発、付石f図の落F等により、分子
綿l原則ルツ帰内の材料に不純物が混入し、材料の純度
を低下させることになる。例えば、J、Vac 、Sc
i *Techno6.e基(3)・8゛・/″“°(
19イ9.) 84..7に1員ル5シ16[Unin
tentlonaedopants  1ncorpo
ratedIn GaAs 6ayers、 grow
n by moeecuearbeam  ep、1t
ayJという、論:文によれば、Ga分子線源の16時
間のステン、レスシャッター便用後の不純物をアーク分
光分析とgPI〜(A分析で7、+、gべた結果、F 
e 、’IM rl’、 N i等の充用前のQa杓料
には検出されなかった不1沌物が含まれていることが判
り、成長膜の不純′陣がシャッターから出たものである
ことが′川明した。 〔発明の)」R’J ) この発明の]」的は、シャッターを改良し、低ガス放出
機能、低化学反応機能を有″J−る分子灯結晶成長装f
t’< k提供することである。 〔発明の租尤暢専〕 このうこ明は、超高頁′!ど中に設けられ、分子狛)源
な内蔵したルツボを、シャッターで開閉□し、基数」−
に所望のン専ll!ヘヲ結晶成長させる分子fi1.’
+’、結晶成長裟1h、において、上記シャッターケよ
、少なくとも上記ルツボ側がこのルツボと同材質からな
り、且つ1令却又は加熱1幾能を11シている分子(、
iii結晶成1・ζ装置である。 〔うd明の冥)Jl[凡例〕 この発明の分子X、・、1(ηq11品成長゛シジ置し
装弔勺11に示−j−J、、 )ニIi’f成す’fL
、i!:’<4 (rJj貞’A! チーY 7バ一内
ニM〜反射円筒′(リフレクタ)1が配設されている。 このH+yjl、反射内ν、)1内に(r、I分子課弾
用ルツボヱが設け13れ、このルツボ乙の°容器27内
にtま分子a111結晶;戊艮に用いる分子−課1M 
(、m発刊料)、9が内11戎→iL’、 ’4・≠4
27の外側にIIi然ジら加Iγ1〜用ヒーター4が設
け1うれている。つまり、加熱用ヒーター4はルツボ容
器27と熱反射円筒1との間に位iM している。この
ようなルツボ且の開口部を開閉するために、ルツボZの
1方にはシャッタ、−5が設けられ、支持棒6に支持さ
れると共に、回転シャフト7により回転自在になってい
る。 このシャッターΣは、例えばシャッタ一本体層8、加熱
ヒータ一層9、及び冷却層10からなっている。即ち、
弔1層であるシャッタ一本体層8はルツボ且側に位tf
!!’、 L 、ルツボ2の内容27の材料と同等か或
いは岐れた純度と+io4反応性を有する材實(例えば
P −13N 、グラファイト)か、らなっている。そ
・して、シャッター閉時には、分子線の1)6射方同、
にはルツボの容器27と同等以上の純度をfjする而と
11タ体窒素シュラウド11による吸k D 1 ′:
zのみが存在する。このようなシーソ本体一本体冶8の
加熱脱ガス清浄化のため、第21曽として絶hHA 9
 a中にヒータ    □− 9 、bを設けてなる加
熱ヒーター肋9がシャッタ〒本体層8の背面に1f″i
IMされている。尚、ヒ−ター9b&、j、′リニド線
113−より+、、、ji、’41ルに199続されて
いる。そして、ンヤッター間時に加熱すると、ルッポヱ
へのノfス放出を1男けることになり、促成のシャッタ
ーよりも高純1比のシー■ツター材’l’l 奮与える
。央にシャッター閉時の輻射熱による発?(−を防ぐた
めに、第3層として、+1.g却層10が設けられてお
り、この冷却tri J Oによりンヤンター互からの
1攻出ガスを史に少なくすることができる。この冷却層
1001′1ソ却媒t」、水或いは液体“室累茹11i
 111 t、 、バイブ14により外1’i’lsか
ら供稽する1、’i’j l・°d力式になっている。 に記の・Ii舎、加n(シヒーターT111f嘴9と〆
11〕41層IQの位i+’I′、i□、l、 、冷却
国光か脱ガス優先かによつ゛C敢]I+3 ;ぐ−るこ
ともできる。又、シャッタ一本体層8に、J’、 ’+
)j’シ・;1(旧白1・:4を「♀去するために、゛
凸′i−冒・こ」民外し反II・ICきるjl”Ijl
’iとしでもJ二い。梵−に、ン・Yツタ−u ?r 
4+−ff l戊゛すz〕、川合せとし”C1シヤツタ
ー木NJI 8 、i/ −r ツ9−*体1+”+ 
F? + ))1+ pHHヒー ター 1r’i9、
シ・〜′ツター小体層R4−/′n却層Inりシャッタ
一本1+肋8+加熱ヒーターハ99−1−冷却ハ・′1
10扇途、自白うに応じてli化することが−C′きる
。 更に、上記熱反射円′M′ノの外側には、11り体窒素
□シュラ゛ウド1175”−設けられている。父、図中
、15はP −B ’N製固定ネジ、′16はブレキシ
ブ〔発明の効果〕 この発明によれば:シャッター死はシャッタ一本体層8
、ヵ1.熱、−9一層9′及び冷力J”X ’i 。 からなっているので、不純物ガスの放出が抑制され、父
、捕仮に形成された結晶成長層へのシャッター祠料不ネ
1シ物の□混入も防止されている。 尚、第2図波び第′A′図は□この発明の庇形例全示し
たもので、上S1謔実hIL例と間挿効果がイリられ即
ち、第2品の場合は、熱反則円ml 1の外側VCも脱
ガス用ヒータ□−117が配設され、この脱ガス用ヒー
ター17の外側にnj1反射円筒(リフレクタ)18が
配設されている。この熱ノ又5旧円筒ノ8は必□ずしも
設けなくでもよく、又、8シコガス用ヒーター171よ
、外側に設けられるノj<冷成るいe、L液体シュラウ
ド表面をベークアウトできるようになっていてもよい。 ルツボZのj氏而面にt、1.ヒーターが設けられてい
ないが、ここにも脱ガス111ヒーター17と同様に脱
ガスを目的とし°Cヒーターを設けてもよい、i良に、
脱ガス用ヒーター17は、ルツボ容:: f!’7に用
いて、いる材料と同月1のパイロリプ゛イ?クボロンナ
イトライド伺でできた数本の支柱J:、9に巻かれる□
形をとり”〔いるが、ガス放11−■+i: r、抑え
るためには、この支柱)9もない方が好ま′ニジい。。 改に弔3図の場合艷緑俗□、吟加ff4b +1’、l
ヒーター2岐ルツボ乙のJセ軸方向←:延ばし表1’M
 i貨である。この(14・青では、加H’、j%用i
■ター2:。で力帖される杓T′lが少なく、それだ+
’y )tス放出が少なくでき、父、力鴫用ヒータ7キ
必゛堤とするスペース金小さくでき、加Rj〜効果よ」
二げることかできる。即し、この弔3図では、加熱用ヒ
ーター20、床〜反射内1+ij1及び;況ガス月1ヒ
ーター21を支持体22.23で叉持固疋している。こ
の支持体22.23は第4図から明らかなように、加熱
用ヒーター20が】11する透孔24と脱ヅIス1)1
ヒーター21が位置する円周方向のll’t25が背た
れ、且つ、熱反射円筒1が固定されるi’+’?j 2
6が・形成されている。熱反射円筒1は一般に多く設け
ることん:、熱の遮蔽効果が高く、伺料蒸発、のため加
熱用′午−夕T20の加熱時の熱が、熱反射円筒lの外
側に及んでガス放出を促すことは少なく入る代りに1.
熱反射円筒I自身が蒸発祠科つまり分子線源凪充填84
大気、出うオ、えおき紋、青:したガででガ曵放出源と
なるのである。 上記シjG 3図メ、勤合1.熱反射円筒1は3つしか
示していない→t1これを多くして然遮敞効果を高める
ことは、脱ガス用ヒーター2ノの史にレト側に、材料詠
光時、カリ1〜用ヒーター20からの′ ff〜が及ぶ
千とを少な七:することができる。たとえ、分子線踪を
ルッ;jセヱの容1−27内に充tバした場合でも、こ
(1)熱反射円fj+] 1の外7Xμに設けられた脱
ガス111ヒーター21で、加熱用ヒーター2θの熱が
及ばない所まで十分な加熱がi]能であり、従って脱ガ
スが十分に行ない18+る。この結果、分子線結晶成長
時、脱ガス用ピータ−21の加熱を止めておけば、こv
:> 、1irs反1(・1円曲1)Qびj脱ガス用ヒ
ーター2ノの外側に設ii’jされCいる部材からの税
ifス′を少なくシ、ルレボヱか「)の蒸発ガスの純H
HIをtげるのに大きな効果をもたらすことができる。 同nlに、ルツボ2のまわりのi’j’t r’J’ 
I霞金唱く一ヒげて、(4を望圧力の11&丁を甲、め
、()ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る分子線結晶成長時(
べt示す]針曲図、第2図及び弔3図はこの発明の変形
例4示す萌面図、Eji 4図は弔3図の要部全拡大し
て示すPli而図面ある。 J・・・ζ・71〜jえ1討円岱」(リフレクタ)、炙
・・・分子線源用ルツボ1.?・・・分子線(iilj
 (詠発t(“料)、4・・・JJII j(:’、〜
用ヒーター、互・・・シーソツタ−18・・・シャッタ
一本1本ハ・1,9・・・加熱ヒータ一層、9a・・・
(” :、<’。 月、り b ・・・ヒー ター、” ”’ t”+’i
 Jul Ii”i、77 ・、、 iil:1ト噌、
←ンユラウド、12・・・1ν乏自1」、17・・・1
1妃ガメ用ヒーター、20・・・加j佑用ヒーター、2
〕・・・脱ガス用ヒーター、22・・・容器。 出願人代理人  弁理士 鈴 d、、式 淋第2図 第3図 第4図 543−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) ’ It<4.F!、真?ど雰囲気に作持しつ
    るようにII雰成されたチャンバー内に蒸発分子K、′
    ))源が収容され又ルツボが配設され、このルツボの外
    □周に加熱ヒータおよび遮熱用リフレクタが設けl’)
    れ□ るとともに、このルツボ、の開口部に15F11
    閉自在eごシャッターがとりつけち□れてなる分子?H
    IJ!結晶1戊長装jH,1において、上記シャッター
    な」、上記ルツボに対向する面側が該ルツボと、同種″
    1′1で11≧lJkさノし、且つそのガ面側に冷却又
    C」、加熱窒素体がとりつけらitてなることを特(l
    ’<とする分子1が結晶成長装い、。   ′    
    □(2)  +t!(篩11慴券囲気に保付しうるよう
    VCti¥成σ)したチャンバー内に蒸光分子課111
    ijが収賓杯れるルツボが配設され、このルツボの夕1
    周に加+グ(5ヒ“−夕および遮熱IIリフ1/クタが
    設けられるとともに、このルツボの15tl 11部に
    開閉目仕にシャッターがとりつけられてなる分子線結晶
    成長装置において、上記ルツボはにλ発分子線源が入れ
    られる容器、の外周に蒸発相加、熱用リークが設けられ
    、その外側に遮熱用リフレ、フタが設けられるとともに
    さやにその外側に加熱用ヒータが設けられてなること全
    特徴とする分子線結晶成長装置べ。
JP16409782A 1982-09-22 1982-09-22 分子線結晶成長装置 Pending JPS5954696A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4646680A (en) * 1985-12-23 1987-03-03 General Electric Company Crucible for use in molecular beam epitaxial processing
US5976263A (en) * 1995-08-03 1999-11-02 Thermo Instrument Systems, Inc. Sources used in molecular beam epitaxy

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4646680A (en) * 1985-12-23 1987-03-03 General Electric Company Crucible for use in molecular beam epitaxial processing
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