JPS60221384A - テルル化水銀カドミウム結晶の再結晶方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明はＨｇ０．−ｘＣｄｘＴｅ（１〉ｘ〉０）であ
られされるＨ　Ｒｉ、’　ｅとＣｄＴｅの混晶であるテ
ルル化水銀カドミウム（ＨＣＴ）結晶の製造方法に関す
る。

（従来技術とその問題点） この物質は赤外線の高感度な検出材料としてよく知られ
ている。この材料の単結晶の製造方法としてはエピタキ
シャル法やブリッジマン法があり、バルク状の岸結晶を
得るための後者においては普通のブリッジマン法とその
変形である急冷〜再結晶アニール法（ｃａｓｔ−ｉ？ｅ
ｃｒｙｓｔａｌｌｉｓｅ−ａｎｎｅａｌ）がある。この
急冷〜再結晶アニール法は容器中で溶解したＨＣＴ原料
を急冷して樹枝状（ｄｅｎｄｒｉｔｅ）結晶の集合とし
、これを長時間のアニール即ち熱処理によって単結晶化
しようとするものである。

さらにこのアニール方法には原料の、融点直下で等温的
に行なう場合と傾斜した温度の中において行なう場合の
二つがあシ、後者の方が能率がよいとされている０この
急冷〜再結晶アニール法の詳細は雑誌Ｊｏｕｒｎａｌ　
ｏｆ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｇｒｏｗｔｈ、　ｖｏｌ。

４７、（１９７９）、Ｐ、３４１〜Ｆ、３５０．におい
てｒ　Ａ　５ｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｃａｓｔｉｎｇｉｎ　ｔ
ｈｅ　ＣＣｄｘＨｇ１−ｘＴｅ５ｙｓｔｅ　Ｊと題して
Ｂ、Ｅ、Ｂａｒｔｌｅｔｔら、及び同誌のｖｏｌ、５９
．　（１９８２）、　Ｐ、１２１〜Ｐ、１２９において
ｒ　Ｇｒｏｗｔｈ　ｏｆ　Ｃｄ、Ｈｇ１−ＸＴｅ　ｂｙ
　ａ　Ｐｒｅｓｓｕｒｉ−５７−３１５６０において述
べられている。この方法によれば、普通のブリッジマン
法によって得られる結晶が、その同化の先端程カドミウ
ム濃就が酷く、終端に向うに従って濃度を減じ、一方水
銀は丁度反対の傾向を示すと勧うように一個の結晶の中
でカドミウムと水銀の濃度差が生ずるのに対して、全体
として一様な組成濃度を示す結晶が得られる。

本発明者が行なった追８゛においても上述した両方法の
特徴ははっきり認められている。しかしながら急冷〜再
結晶アニール法において改良されるべき欠点のあること
が判明した。次にこの欠点について述べる。上掲の引用
文献によれば、急冷後の原料中には過剰とｋつたテルル
が、固化した１１　ＣＴ結晶の結晶粒界に帯状あるいは
薄膜状に液体状態で存在する。何故ならば、再結晶アニ
ールのための温度が６５０℃などのようにテルルの凝固
温度４５０℃よシ高いからである。このような状態にあ
る結晶体試料を傾斜した温度分布の中に置くと、次のよ
うな現象によってテルルは高温側へ移動し、その結果結
晶体試料は一様な組成のＨＣＴ単結晶となる。

即ち、急冷によって生じた数多くの樹枝状結晶の間に帯
状に存在するテルルの一部を模式図で示すと第１図のよ
うになる。ここにおいて１は樹枝状結晶の傾斜温度分布
の低温側、２は樹枝状結晶の高温側に位置するとする。

このような状態では融解テルル３は、高温側で接してい
る樹枝状結晶を溶解して自身の中にとシこみ、飽和する
と低温側の樹枝状結晶上にそれを析出させる。このよう
な原理的現象によってテルルは第１図の矢印のように高
温側へ移動して行き、結果として樹枝状結晶からなる多
結晶体は低温側から単結晶化されていく。このテルルの
移動は高温である程活発であシ、低温である程不活発で
ある。従って再結晶アニールされようとする多結晶体が
長い程、先端は低温となり、テルルの移動が殆どなくな
るような低温の場合は、その部分は単結晶化されないこ
とに々る。確かに、前記論文においては多結晶体の長さ
は約３０前、直径は１０間、高温側は約６６５℃低温側
は約６０５℃、１０日〜２０日間で単結晶化されると記
述されている。一方、本発明者が多結晶体の長さのみ変
更して６０闘とし、他の条件を同じにして３例の実験を
行なった結果を金属顕微鏡で観察したところ、いづれも
第２図のように高温側の結晶終端にはテルル４が集積し
ておシ、結晶体の大部分５は単結晶化されていた。しか
し低温側の結晶先端６長さ約１０ｍｍの部分においては
点線で示されているような形態でテルルが残存しており
、殆ど移動していないことが判明した。この原因は先端
５の温度が、テルルが移動するには低すぎたためと思わ
れ、この温度は５６５℃以下と推定される。因みに、前
記論文における例では先端温度は推定６０５℃であシ、
この温度でテルルの移−動が可能であることは本発明者
の実験結果と矛盾し力い。

以上の実験結果から結晶体全体が隔解点以下の温度範囲
内で、できるだけ温度の高い状態に置かれることが望ま
しい。しかし、結晶体が長い場合にそれを実現するには
温度傾斜を小さくする必要があり、その場合は再結晶ア
ニールの時間を相当に長くしなければならない。これは
時間の不経済であシ好ましいことではない０ （発明の目的） この発明の目的は以上述べたような再結晶アニールに弔
゛ける欠点を除き、どのような長さの結晶体であっても
充分に高い温度で再結晶アニールをすることが出来るテ
ルル化水釧カドミウム結晶の再結晶方法を提供すること
にある０ （発明の構成） 水銀カドミウームテルルの単結晶を急冷〜杓結晶アニー
ル（じａｓｔ−ヒｅｅｒｙ！１ｔａｌｌｉｓｅ−ａｎｎ
ｅａｌ）法で製造する場合において、アニールすべき結
晶体の長さ以上の長さをもつ温度平坦部とこれに続く所
定の温度傾斜部をもったアニール炉の平坦部にまず結晶
体を設置し、炉が所定の温度に達したならば所定の速度
で結晶体を下降させ始め、全体が平坦部を通過し終るま
でこれを行なうことを特徴とするテルル化水銀カドミウ
ム結晶の再結晶方法が得られる。

（実腫例） 以下本発明について一実施例により詳純に説明する。

本発明で用いる再結晶アニール用垂直型電気炉は第３図
のように平坦部７と傾斜部８からなる温度分布をもつよ
う構成した。平坦部７の長さは多結晶体９の収容されて
いる石英アンプルＩＯの長さく１５Ｃｒｎ）以上とし、
傾斜部８の長さは多結晶体９の長さく６−）以上とした
０この電気炉の中に、多結晶体の先端１１が平坦部７の
終端１２と同じ尚さになるように石英アンプル１０を吊
り下げ、平坦部７の温度が６６５℃、傾斜部８の温度傾
斜が２０℃／Ｃｒｎとなるよう温度設定した。このよう
な準備の後、石英アンプルｌＯを下降装置によ１．１５
間／１４の速さで、多結晶体９の終端１３が平坦部７の
終端１２を完全に通過する迄下降させた。これに要した
日数は１７日であった０石英アングルからとシ出した結
晶を前回と同様に縦に切断し、鏡面研磨の後、金属顕微
鏡で観察した。その結果低温側の結晶先端においても残
留テルルは認められず、全てのテルルは高温側の結晶終
端へ移動しておシ、全体が単結晶化していることが判明
した。

この結果は次のようにして説明することが出来る。最初
の段階において結晶体はアニール炉の温度分布の平坦部
１に置かれるため温度差は生ぜず、テルルは融解してい
るが移動することは出来々い。

この状態から結晶体を下降させ始めると、先端から温度
分布の傾斜部へ進入するので温度差が生じ、テルルは萬
温部へ移動する。石英アンプルの下降速度はとの温度付
近のテルルの移動速度と同じであるから移動は遅滞なく
行われる。このようにして結晶体は先端から順に同じ温
度でテルルの移動が行われるので、どのような長さの結
晶体でもアニ、ル炉さえとの実施例のような温度構成に
すれに、同一条件で再結晶化のだめのアニールが可能で
ある。

（発明の効果） 、　以上詳述したようにこの発明を用いれば、どのよう
な長さの多結晶体においても、そのどの部分も全て同一
温度条件で再結晶アニールができるので、全体を均一に
学績晶化することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は樹枝状結晶の間に存在するテルルを模式的に示
した図、第２図は従来の方法で長過ぎる結晶をアニール
した場合の残存テルルの様子を示した図、第３図はこの
発明によって提供されたアニール方法で用いる炉の温度
分布と下降開始時の結晶体の位置の関係を示す図である
。 図において、ｌは樹枝状結晶の低温側、２け樹枝状結晶
の高１Ａ８１１１，３は融解テルル、４はテルル、５は
結晶、６は結晶先端、７は平坦部、８は傾斜部、９は多
結晶体、ＩＯは石英アンプル、１１は多結晶体の先端を
示す。 尚湿′Ｉす°１　高温梗１ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水銀カドミウムテルルの単結晶を急冷〜再結晶アニール
   （ｄａｓｔ＋−？ｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｓｅ−ｉｎｎｅ
   ａｌ）法で製造する場合において、アニールすべき結晶
   体の長さ以上の長さをもつ温度平坦部とこれに続く所定
   の温度傾斜部をもったアニール炉の平坦部にまず結晶体
   を設置し、炉が所定の温度に達したならば所定の速度で
   結晶体を下降させ始め、全体が平坦部を通過し終るまで
   これを行なうことを特徴とするテルル化水銀カドミウム
   結晶の再結晶方法。