JPS6279615A

JPS6279615A - イオンビ−ム発生装置

Info

Publication number: JPS6279615A
Application number: JP21806485A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Sasaki; 佐々木　正義
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1985-10-02
Filing date: 1985-10-02
Publication date: 1987-04-13

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、分子線エピタキシャル装置などに用いられる
分子線源のイオンビーム発生装置に関するものである。

（従来の技術）従来、この種のイオンビーム発生装置としては、電子通
信学会、電子部品、材料研究会、ＣＰＭ８０−３６□４
５〜５２Ｈｒｓ＋分子線エビタキンヤル成長」が挙げら
れる。

第３図は係る従来のイオンビーム発生装置の全体構成図
であり、第４図は同イオンビーム発生の説明図である。

図中、１はドーピングセル、２はイオン化スべき材料、
例えば、アンチモン、３はフィラメント、４はグリッド
、５はカソード、６はイオン化室、７はイオンビーム加
速用電極である。

このように構成されたイオンビーム発生装置は円筒型の
真空チャンバ内に設置される。フィラメント３には電圧
Ｖｆが印加され電流が流れるのでフィラメント３が加熱
され、熱電子ｅが放出される。この放出された熱電子ｅ
は、第４図に示されるように、フィラメント３に対して
正の電圧Ｖｌτを加えられたグリノ）”　４　Ｌこ向か
って進む。熱電子ｅのうち一部はグリッドに大リグリッ
ト電流となるが、多くはグリ、ドの隙間を通り抜はイオ
ン化室６に突き当たる。

一方、ドーピングセル内で加りさされｇＱしたアンチモ
ンは分子線となってトロイダル状のグリッド４の中を通
過するが、この時アンチモンの一部は、第４図に示され
るように、フィラメント３から発生した熱電子ｅと衝突
しイオン化される。この時のアンチモンがイオン化され
る確率はアンチモンと熱電子の衝突する確率になる。

イオン化されたアンチモンはカソードに加えられた電圧
Ｖａによって加速されイオンビームとなって飛び出して
いく。このようにして得られるイオンビームは、例えば
、ドーピングセル温度３５０’Ｃ，Ｖａ　ＩＫＶ、　Ｖ
ｌ！　０．５ＫＶ、　Ｖｇ　４００Ｖ、フィラメントの
エミッション電流１００ｍＡの場合約１０−’μＡ　／
　ｃｔＡである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記構成の装置では、分子線の通路にお
ける分子と熱電子が衝突する確率に限界があり、分子線
のイオン化率はせいぜい１〜２％程度にまでしか上げる
ことができないといった問題があった。

本発明は、上記問題点を除去し、分子線の通路における
分子線のイオン化率を高め得るイオンビーム発生装置を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記問題点を解決するために、イオンビーム
発生装置の分子線の通路を取り囲むようにソレノイドコ
イルを配置し、分子線の進行方向と平行に磁場を発生さ
せるようにしたものである。

（作用）本発明によれば、イオンビームの発生箇所を囲むように
ソレノイドコイルを配設し、分子線の進行方向に平行に
磁場を発生させるようにしたので、熱電子にはソレノイ
ドコイルによって発生ずる磁場によってローレンツ力が
働き、分子線の通路内における熱電子の飛程を大幅に長
くすることができるため、分子線のイオン化率を高める
ことができる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明に係るイオンビーム発生装置の全体構成
図、第２図はそのイオンビーム発生の説明図である。

図中、１１はドーピングセル（不純物セル）、１２（ま
イオン化すべき材料１、例えばアンチモンｓｂ、１３は
フィラメント、１４はグリッド、１５はカソード、１６
はイオン化室、１７はイオンビーム加速用電極、Ｖａ、
Ｖ）Ｈ，Ｖｆ、Ｖｊ！は各部に印加される直流電圧であ
り、これらは従来のものと同様のものである。

本発明においては、分子線の通路を取り囲むようにソレ
ノイドコイル１８を設け、直流電圧Ｖｃを印加して分子
線の進行方向と平行に磁場を発生させるように構成する
。つまり、ソレノイド１８はイオン化室１６の外側に巻
回されて配置される。従って、ソレノイド１８に直流電
流を流すとイオン他室１６全体が磁場の中におかれるこ
とになる。

次に、このように構成されるイオンビーム発生装置の動
作について説明する。

まず、第２図に示されるように、フィラメン１−１３か
ら飛び出した外電子ｅはグリッド１４とフィラメント１
３との間の電位に引かれてグリッド１４に向かって進む
が、この時、ソレノイドコイル１８による磁場１１が熱
電子ｅの運動する方向と垂直方向に存在するので熱電子
ｅには熱電子ｅの運動する方向と垂直方向にローレンツ
力が働き、熱電子ｅはらせん運動をする。

このらせん運動は熱電子ｅがグリッド１４間を通り抜け
て、分子線の通路に到達しても続く。従って、分子線通
路内で熱電子ｅが分子と衝撃できる可能性を有して飛ぶ
ことのできる距離、即ち、有効飛程が従来のように熱電
子ｅが直線運動をしている場合に比べて極端に長くなり
、分子線のイオン化の確率が向上する。

一方、イオン化されたアンチモンの運動方向は磁場Ｈと
平行方向であるのでアンチモンイオンにはζＢ場Ｈの存
在による力は加わらず、アノ−どの電位に従って加速さ
れるだけである。

また、ソレノイドコイル１８の端子の一方をフィラメン
ト端子の一方と接続し、同電位にしておけば、ソレノイ
ドコイル１８とフィラメント１３間には電界がほとんど
なくなるので、熱電子ｅの運動はフィラメント１３とグ
リッド１４間の電圧及び磁場だけで決まり、容易にコン
トロールすることができる。

このように、分子線の通路内における熱電子の飛程を大
いに長くすることができるので、分子線のイオン化率を
高めることができる。また、フィラメントとソレノイド
コイルが略等電位になるように配線を行うようにするこ
とにより、ソレノイドコイルを設けたことによる熱電子
の運動への影響をなくすことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明によれば、不純物セ
ルから分子線を発生させると共に該分子線の通路を横切
るようにフィラメントから出る執電子をグリッドで加速
して該熱電子を分子にマ（Ｉ突させるイオン化室を有す
るイオンビーム発生装置において、前記イオン化室を囲
むようにソレノイドコイルを配設し、前記分子線の進行
方向に平行に磁場を発生させるようにしたので、執電子
の有効飛程を長くすることができ、従って、分子線の・
イオン化率を増大させることができる。

また、フィラメントとソレノイドコイルとは、等電位に
なるように配線を行うようにする場合には、ソレノイド
コイルを設けたことによる？Ｎ子の運動への影響をなく
すことができる。

このように本発明によれば、イオンビームの発生効率の
向上に資するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るイオンビーム発生装置の全体構成
図、第２図はそのイオンビーム発生の説明図、第３図は
従来のイオンと−ム発生装置の全体構成図、第４図はそ
のイオンビーム発生の説明図である。１１・・・ドーピングセル、１２・・・イオン化すべき
材料、１３・・・フィラメント、１４・・・グリッド、
１５・・・カソード、１６・・・イオン化室、１７・・
・イオンビーム加速用電極、１８・・・ソレノイドコイ
ル、Ｖａ、Ｖｇ、Ｖｆ、Ｖｌ。Ｖｃ・・・各部の電圧、ｅ・・・熱電子。特許出願人　沖電気工業株式会社代　理　人　　弁理士　清　　水　　　守２ＫＫ９月の
イオンと’ＩＪ！４層ξａｊのイト恰糾右吟広しつ第１
１図袂朗のイオンビーＡ男ら生り５兇明びう第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）不純物セルから分子線を発生させると共に該分子
線の通路を横切るようにフィラメントから出る熱電子を
グリッドで加速して該熱電子を分子に衝突させるイオン
化室を有するイオンビーム発生装置において、前記イオ
ン化室を囲むようにソレノイドコイルを配設し、前記分
子線の進行方向に平行に磁場を発生させるようにしたこ
とを特徴とするイオンビーム発生装置。
（２）前記ソレノイドコイルの一方の端子はフィラメン
トの一方の端子と電気的に接続されるようにしたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイオンビーム発
生装置。