JPS631038A - ２−６族化合物薄膜形成装置 - 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、絶縁性非晶質基板上に結晶のすぐれた■−■
族化合物薄膜を形成するだめに用いられる。

従来の技術 ■−■−■合物等のように構成元素の蒸気圧が著しく異
なる場合に有効な薄膜形成法としてホット・ウオールデ
ポジション法（以下ＨＷＤ法と略す）がある。この方法
については、人、Ｌｏｐｅｚ−ＯｔｅｒｏがＴｈ１ｎ　
５ｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ　（シｙ　　７リツドフイルム
ス）４９　　（１９７８）Ｐ３〜　に詳しく解説してい
る。その方法による形成装置の概略図の一例を第２図に
示した。基板１上への薄膜の堆積は、真空容器１６内を
真空に排気しなからｎ−■族化合物蒸発源１１、壁面１
２及び基板１をそれぞれ蒸発源温度制御部１０、壁面温
度制御部７及び基板温度制御部４によって加熱温度制御
した状態で行なわれる。以上の様に加熱された壁面１２
を設けることによって、基板表面においては単なる真空
蒸着法に比べて熱平衡状態に近い状態が実現し、堆積さ
れる■−■−■合物薄膜もストイキオメトリ−を保った
まま基板面に析出する。また、ドーピングに関しては、
壁面１２と基板１で囲われた空間が反応室となり、真空
容器１６の外部よｐｎ型ドーパントガス１３やＰ型ドー
パントガスをその反応室内に適当量導入しながら薄膜堆
積を行えばできる。ドーパントガスとしては、ｎ型及び
Ｐ型の不純物をドープするために、それぞれ■族笈び■
族の元素を結合させた有機化合物たとえば、■族のもの
として（Ｃ２Ｈｓ）ｓＩｎ、（ＣｚＨｓ）ｓ人ｅ。

（Ｃ２Ｈｓ）ｓＧａ　、　Ｖ族のものとして（０２Ｈ５
）３Ｐ　　。

（ＣＨ３）３人ｓ、　（ＣＨ３）３Ｓｂ等を用いる場合
が多い。

発明が解決しようとする問題点 第２図に示した様な方法で■−■−■合物薄膜を形成し
かつ同時に気相反応によってドーピングをする場合、先
に述べた導入される有機化合物が熱分解しかつ■−■族
化合物薄膜中に活性な状態で取り込まれる必要があり、
そのためには、壁面及び基板の温度が適切である必要が
ある。用いる有機化合物のドーパントガスによって多少
熱分解の温度が異なるし、また熱分解された後の■族。

■族の元素が、活性な状態で■−■−■合物にドーピン
グされるための適切な温度も多少異なるが、−般的には
３ｏＯ°Ｃ以上の温度が必要である。しかし、ＨＷＤ法
による■−■−■合物薄膜の絶縁性非晶質基板上におけ
る結晶性は、多結晶の配向性の観点からすれば、壁面温
度及び基板温度が３００°Ｃを越えたあたりから配向性
が弱まり、結晶性が悪くなる傾向にある。したがって、
ＨＷＤ法によって絶縁性非晶質基板上にドーピングした
■−■−■合物を形成する際には、薄膜多結晶の配向性
を犠牲にしてドーピングせざるを得ないという問題点が
ある。

問題点を解決するだめの手段 上記に述べたような問題点は、Ｉｔ　−ＶＩ族化合物薄
膜形成用の基板を保持する基板ホルダーと、前記基板を
加熱し温度制御する手段と、■−■族化族化合物薄膜用
成用発源と、前記蒸発源を保持する蒸発源保持部と前記
蒸発源保持部を加熱し温度制御する手段と、前記基板ホ
ルダーと前記蒸発源保持部の両者を結合するように設け
られた壁面部と、前記壁面部を加熱し温度制御する手段
と、前記蒸発源保持部と前記壁面部とで囲われた空間内
を真空に引く手段と、前記基板ホルダー部に保持されて
いる基板に光を照射できる手段を有することを特徴とす
る■−■−■合物薄膜形成装置を用いて、■−■−■合
物薄膜を形成することによって解決できる。

作用 この構成により、従来の装置を用いてドーピングされた
Ｉｔ−ＶＩ族化合物薄膜を形成する場合、壁面及び基板
温度を３００°Ｃ以上に設定してその配向性を犠牲にし
ていだが、本発明の装置を用いて形成されたｎ−１４族
化合物薄膜は、壁面及び基板温度を３００°Ｃ以上４０
０°Ｃ以下に設定しておけば、Ｉｔ−ＶＩ族化合物薄膜
の配向性を保持しつつ、不純物のドーピングも可能とな
る。

実施例 本発明の一実施例を従来の場合と比較して以下に述べる
。第２図に示した装置を用い、６ＮのＣｄＳの粉末を蒸
発源として、ＨＷＤ法によってＣｄＳ薄膜をガラス基板
上に堆積すると、その薄膜の配向性の基板温度依存性は
、第３図のようになった。

なお、この実験においては、第２−図の熱電対９は、８
４０°Ｃに制御しており、壁面温度と基板温度は第２図
の熱電対６及び３が同じ温度を示すように制御して行な
い、配向性の評価としてＸ線の回折パターンを用いた。

この結果から、従来のＨＷＤ法によるＣａＳ薄膜の場合
、３００’Ｃを越えると六方晶系のＣ軸配向性を示す（
ｏｏｏ、２）　　面の回折が弱くなってその配向性が低
下していることがわかる。対して、光照射を用いる第１
図に示した本発明の装置を用いて同様にＣ（ｉＳ薄膜を
ガラス基板上に堆積するとその薄膜の配向性の基板温度
依存性は、第４図のようになった。なお、この実験にお
いても配向性の評価としてＸ線の回折パターンを用い、
光照射は、超高圧水銀ランプを用いた。

第４図で得られた結果は、本発明の装置によって形成さ
れたＣｄＳ薄膜が、基板温度が４００’Ｃまで強いＣ軸
の配向性を保持していることを示している。実際この効
果を利用して、壁面及び基板温度を４００’Ｃとし、蒸
発源温度８４０’Ｃとして、第１図に示したような方法
で■族元素や■族元素をＣａＳ薄膜中に制御性良く、し
かもＣａＳ薄膜の強いＣ軸配向性を保持したままドーピ
ングできることを確認している。また、本発明の装置に
おいて、ＣｄＳ薄膜形成の際に、基板１の上に、ＣｄＳ
薄膜数μｍからなるフィルターを設置し、基板１にばＣ
ｄＳのバンドギャップに相当する光の波長より長波長の
もののみの透過させて同様な実験を行うと、そのＣａＳ
薄膜の配向性は従来の装置を用いて形成した場合と同様
な第３図に示したような結果を得た。

このことは本発明によるＣ（１５薄膜形成時に、ＣｄＳ
のバンドギャップに相当する波長より長波長の光の照射
は、何の効果も及ぼさないことを示している。

また、以上の実施例に述べた効果はＣｄＳ薄膜に限るも
のではない。

発明の効果 本発明によって、絶縁非晶質基板上にすぐれた結晶性の
■−■族化合物が形成でき、かつその結晶性を損うこと
なく不純物をドーピングできるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるＨＷＤ法による■−■族化合物
薄膜形成装置の概略構成図、第２図は従来におけるＨＷ
Ｄ法によるＩＩ−Ｍ族化合物薄膜形成装置の概略構成図
、第３図は従来装置によって形成したＣｄＳ薄膜のＸ線
回折パターンの基板温度依存性を示す図、第４図は本発
明の装置によって形成したＣｄＳ薄膜のＸ線回折パター
ンの基板温度依存性を示す図である。 １・・・・・・基板、２，５．８・・・・・・ヒータ、
３，６゜９・・・・・・熱電対、４，７．１０・・・・
・・温度制御部、１２・・・・・・壁面、１６・・・・
・・基板ホルダー、ｌ・・・・・・光。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）II−VI族化合物薄膜形成用の基板を保持する基板
   ホルダーと、前記基板を加熱し温度制御する手段と、I
   I−VI族化合物薄膜形成用の蒸発源と前記蒸発源を保持
   する蒸発源保持部と、前記蒸発源保持部を加熱し温度制
   御する手段と、前記基板ホルダーと前記蒸発源保持部の
   両者を結合するように設けられた壁面部と、前記壁面部
   を加熱し温度制御する手段と、前記基板ホルダーと前記
   蒸発源保持部と前記壁面部とで囲われた空間内を真空に
   引く手段と、前記基板ホルダー部に保持されている基板
   に光を照射できる手段とを有することを特徴とするII−
   VI族化合物薄膜形成装置。
2. （２）基板ホルダーと前記蒸発源保持部と前記壁面部と
   で囲われた空間内の外側から前記基板ホルダー部に保持
   されている基板に光を照射する手段を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のII−VI族化合物薄膜
   形成装置。
3. （３）II−VI族化合物が、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ
   あるいはそれらの固溶体のいずれかであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載のII−VI族化
   合物薄膜形成装置。
4. （４）基板が絶縁性非晶質基板であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項のいずれかに
   記載のII−VI族化合物薄膜形成装置。
5. （５）照射する光の波長が、形成するII−VI族化合物の
   バンドギャップのエネルギーに相当する光の波長に比べ
   て短いことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
   、第３項又は第４項のいずれかに記載のII−VI族化合物
   薄膜形成装置。