JPS62226885A - ＣｄＴｅの結晶成長装置 - 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〉 本発明はブリッジマン炉を用いたＣｄＴｅ結晶の成長装
置に関し、初期段階における単結晶育成のための容器底
部の構造に関する。

〈従来の技術〉 第４図（ａ）、（ｂ）はブリッジマン炉を使用したＣｄ
Ｔｅ結晶の￥Ｊ　ｆ！装置を示す概念構成図（ａ）およ
び温度分布図（ｂ）である。第４図（ａ）、（ｂ）にお
いて、１は上部にフック２を有する筒状の容器（例えば
石英アンプル・・・以下アンプルという）で、純度６Ｎ
　（９９，９９９９％）のｃｄおよびＴｅの結晶を化学
当量比の割合で混合し、１０−’パスカル（Ｐａ）程度
の真空度で封止したものである。３は加熱炉、４は炉心
管、５は炉心管４の外壁に設けられたヒータである。こ
れらヒータは図示しない制御部により制御され。

加熱炉３内を所定の温度に制御する。６は容器１をつる
し１図示しない位置制御装置により所定の場所に位置さ
せ、または移動さ１！るためのワイヤである。

上記の様に装置を構成し、ＣｄとＴｅが真空封入された
アンプル１を加熱炉３内の（（）部領域（１１２０〜１
１５０℃）に位置させて、充分に反応させ、融体とした
後一定の速度〈例えば５ｍｍ／時間）で降下させる。そ
の結果ＣｄＴｅの融体はＡ点の１０９２℃でアンプル１
の先端より結晶化がはじまり、アンプル１の降下に従っ
て全体が結晶化する（図中８の部分が融体、９の部分が
結晶化した部分である）。そしてアンプル１全体が（ロ
）部の７００〜９５０’Ｃの領域に達した後炉全体を徐
々に冷ｕ１シ、アンプル１から結晶を取出している。

ところで、この様な結晶成長装置において結晶に粒界が
入らず単結晶として成長させるためには。

一般にアンプル１の管壁で発生する粒界を排除し。

アンプル１の底部で発生した粒界を１つに選択する必要
がある。このため、アンプル１の底部を種々の形状に加
工して粒界の成長を防止している。

第５図は従来用いられているアンプルの底部を示すもの
で、（ａ）はアンプル１の底部を下方へ向かって針状に
絞ったもの、（ｂ）はアンプル１の底部にくびれを設け
その下方を絞ったもの。

（Ｃ）はアンプル１の底部を比較的緩い傾斜で絞ったも
のである。これらの図は、アンプル１の底部では粒界１
０ａ〜１０ｄが次々と発生するが。

粒界の一つが選択され、結晶の成長とともに単結晶部分
９が太き（なっていく状態を模式的に示している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このような形状によれば底部が平らな場合に比較すれば
９粒界はアンプル１の突端から発生してい（ので粒界の
発生の数を減少させることができる。しかし、これらの
形状においても例えば第６図に示すように１粒界はアン
プル１の底部突端の各所から発生したり、あるいは成長
途中の管壁より新たに発生したりするので、常に１つの
粒界のみを上方へ成長させて単結晶を得るのは難しいと
いう問題点があった。

本発明は上記従来技術に鑑みて成されたもので。

主として初期段階における多数の粒界が発生する部分の
体積を小さクシ、封入したＣｄＴｅのｆｉｔに対して単
結晶の割合いを大きくすることを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するための本発明の構成は。

カドミウム（Ｃｄ　）とテルリウム（Ｔｅ　）の結晶を
化学当ｍ比の割合で筒状のアンプルに真空封入し、前記
アンプルを一定の温度勾配を設定することが可能な一定
の良さを有する加熱炉に収納し。

テルル化カドミウム（Ｃｄ　Ｔｅ　）の結晶を成長させ
るようにしたＣｄＴｅの結晶成長装置において。

前記アンプルの底部に小径の段部を形成し前記小径の段
部をＣｄＴｅと同程度の熱伝導率を有する断熱材で覆っ
たものである。

・〈実施例〉 一般に第７図（ａ）のように固液界面が液層側に凹であ
る場合にはアンプル１の管壁で生じる多数の核からの粒
界が結晶中へ向かうので単結晶の成長は困難となり、固
液界面が（ｂ）のように凸である場合には結晶９内に粒
界があっても成長中に粒界が管壁の方へ移動し、またア
ンプル１の管壁で発生する粒界も結晶内に入らず単結晶
が成長する。本出願人はＣｄＴｅ結晶はアンプルの底部
では固液界面が液層側に凹の状態で多結晶として成長す
るが、１２１品がある程度成長した侵は凸の状態となり
単結晶として成長することを実験により確認した。

本発明はこの様な実験結果に基づいて成されたものであ
る。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、アンプル１の
底部にこのアンプル１の径よりも小さな径からなる段部
を設け、従来と同様の圧力でＣｄとＴｅの混合物３０を
入れ、前記段部の小径部にＣｄ　Ｔｅと略同様の熱伝導
率を有する断熱材（例えばアルミナと５ｉ０２の混合物
）３１を形成したものである。この断熱材３１はアンプ
ル１の外径とほぼ同様に形成する（実験ではアンプル１
の内径ｄ１を２５ｍｍ、段部（小径）の内径ｄ２を８．
５ｍｍ、段部の良さａを４５ｍｍ、アンプルの全長を１
００ｍｍとした）。

上記構成のアンプルを先に従来例で示した炉中に入れ同
様の熱処理を施す。その結果、第２図に示すように１段
部は見掛【プ上従来のアンプルと同＋Ｓな状態となる。

この段部を適当な良さに選定しておけば９段部では結晶
は多結晶状態で成長するが１段部の終端近傍のからは固
液界面が凸の状態となり単結晶となって成ｊｋする。

上記構成によれば多結晶となって無駄になる部分の体積
が少ない（この実験例では段部の体積が従来に比較して
約１／１０）ので対人材料に対する単結晶の割合いが飛
躍的に増大する。

第３図は他の実施例を示すもので、この実施例において
はアンプルの底部の段部を前述の実施例に比較して短く
形成し、断熱材３１を下方に長く（例えば全長１００ｍ
ｍ＆度に対して断熱部の長さが４５ｍｍ程度）形成した
ものである。

上記構成においても見掛は上アンプルの長さを長くした
状態となる。このことにより結晶が固化しはじめるアン
プル先端部において、固液界面形状をはじめ１．目う凸
状にできるため、仮に多数の結晶核が発生したとしても
単一核が選択され易くなる。この結果多結晶部分を少な
くすることができ。

対人材料に対する単結晶の別合いを増大さけることがで
きる。

〈効果ン・ 以」一実施例と共に具体的に説明したように１本発明に
よれば、初期段階にＪ５ける多数の粒界の発生する部分
の体積を小さくすることができ、封入したＣｄ　Ｔｅの
間に対して単結晶の割合いを増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は段部
終端で固液界面が凸状となっている状態を示す図、第３
図は他の実施例を示す説明図、第４図（ａ）、（ｂ）は
ブリッジマン炉の一般的構成を示す説明図、第５図（ａ
）〜（Ｃ）は従来のアンプルの底部の形状を示す説明図
、第６図はアンプルの壁面から多数の粒界が成長してい
る状態を示す説明図、第７図はアンプルの中で結晶が成
長している段階の固液界面の状態をホブ説明図である。 １・・・アンプル、３・・・加熱炉、９・・・ＣｄＴｅ
結晶。 ３１・・・部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）カドミウム（Ｃｄ）とテルリウム（Ｔｅ）の結晶を
   化学当量比の割合で筒状の容器に真空封入し、前記容器
   を一定の温度勾配を設定することが可能な一定の長さを
   有する加熱炉に収納し、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ
   ）の結晶を成長させるようにしたＣｄＴｅの結晶成長装
   置において、前記容器の底部に小径の段部を形成し前記
   小径の段部をＣｄＴｅと同程度の熱伝導率を有する部材
   で覆ったことを特徴とするＣｄＴｅの結晶成長装置。 ２）前記部材は容器の外径と略同径に覆ったことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の結晶成長装置。