JPS63178533A - ＺｎＳｅ結晶成長方法 - Google Patents
ＺｎＳｅ結晶成長方法Info
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- JPS63178533A JPS63178533A JP1069387A JP1069387A JPS63178533A JP S63178533 A JPS63178533 A JP S63178533A JP 1069387 A JP1069387 A JP 1069387A JP 1069387 A JP1069387 A JP 1069387A JP S63178533 A JPS63178533 A JP S63178533A
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Links
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
け）Ｍ業主の利用分野
本発明はＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）結晶の成長方法に関
する。
する。
（嗜従来の技術
ｚｎＳｅは禁止帯幅が室温で２．６ｅｖあり、青色発光
素子材料として期待されている。しかし、従来の熱平衡
ｔ−オＵ用し几液相エピタキシーや気相エピタキシーは
高温成長でめり、また構成元素、特にｖＩ族Ｓｅの蒸気
圧が１扁いことなどにエフ成長過程で導入さ几る結晶欠
陥や残留不純物の濃度の制御が光分に行なえないことか
ら、深い準位による、青８兄元以外の発光中心が存在す
る。
素子材料として期待されている。しかし、従来の熱平衡
ｔ−オＵ用し几液相エピタキシーや気相エピタキシーは
高温成長でめり、また構成元素、特にｖＩ族Ｓｅの蒸気
圧が１扁いことなどにエフ成長過程で導入さ几る結晶欠
陥や残留不純物の濃度の制御が光分に行なえないことか
ら、深い準位による、青８兄元以外の発光中心が存在す
る。
分子線エピタキシヤル法（以下ＭＢＥ法と呼ぶ）は、希
望する結晶構成元素の分子線を超高真窒中で予め加熱さ
ｎた基板上に飛着させ、薄膜結晶ｔｇ長させる非平衡状
態でのエピタキシャル成長技術である。ＭＢＫ＠は低温
成長法でＴｏり、このため結晶欠陥の発生ヤ、残留不純
物の混入ｔ−制御し友高品質なエビタ中シャル膜の形成
が可能である。
望する結晶構成元素の分子線を超高真窒中で予め加熱さ
ｎた基板上に飛着させ、薄膜結晶ｔｇ長させる非平衡状
態でのエピタキシャル成長技術である。ＭＢＫ＠は低温
成長法でＴｏり、このため結晶欠陥の発生ヤ、残留不純
物の混入ｔ−制御し友高品質なエビタ中シャル膜の形成
が可能である。
ＭＢＥ法によるＺｎＳｅ単結晶薄膜の成長は、３５０℃
に保′Ｊ比上記ＧａＡａ基板に向（す、約３００℃に保
りたＺｎ用セル、約２００℃に保り几Ｓｅ用セ／’ Ｌ
り ＋Ｔ’ＬＺｎ Ｚ ｎ 分子線＆びＳｅ分子線を
照射し、ＧＪＬＡＩＩ上にＺｎＳｅ単結晶を成長’ｇｆ
る（例えばｓ ＡＰＰＩ−１１７ｓ、Ｌｅｔｔ、。
に保′Ｊ比上記ＧａＡａ基板に向（す、約３００℃に保
りたＺｎ用セル、約２００℃に保り几Ｓｅ用セ／’ Ｌ
り ＋Ｔ’ＬＺｎ Ｚ ｎ 分子線＆びＳｅ分子線を
照射し、ＧＪＬＡＩＩ上にＺｎＳｅ単結晶を成長’ｇｆ
る（例えばｓ ＡＰＰＩ−１１７ｓ、Ｌｅｔｔ、。
ＶＯｌ ４５ 、Ｎ１１２ 、 Ｐ１３００ 参ｆｉ）
。
。
基板として用いるに適した良質のＺｎＳｅバルク結晶が
入手で８ない現在、ＧａＡｇ（砒化ガリウム］は、Ｚｎ
Ｓｅと向じセん亜鉛鉱型の結晶構造で、熱膨張係数もＧ
ａＡｓ５．８Ｘ１０ ℃ 。
入手で８ない現在、ＧａＡｇ（砒化ガリウム］は、Ｚｎ
Ｓｅと向じセん亜鉛鉱型の結晶構造で、熱膨張係数もＧ
ａＡｓ５．８Ｘ１０ ℃ 。
ＺｎＳｅ７．０Ｘ１０−’℃−１と差も小さく、Ｍ板と
しては有効である。
しては有効である。
しかし、格子不整合率は、０．２４で、小さい値である
が、ＺｎＳｅの結晶成長に大さな影響を与えている。Ｇ
ａＡ１基根上に成長し７ｈＺｎＳｅ単結晶薄膜は、格子
不整合の結果生じる応力によりで歪を生じ、その歪を緩
和する几め、多くの＃ｉ１晶欠陥が生じ、これらの欠陥
はＺｎＳｅの禁止帯中に深い準位を作る原因となり、實
色発元以外の発光中心となる。
が、ＺｎＳｅの結晶成長に大さな影響を与えている。Ｇ
ａＡ１基根上に成長し７ｈＺｎＳｅ単結晶薄膜は、格子
不整合の結果生じる応力によりで歪を生じ、その歪を緩
和する几め、多くの＃ｉ１晶欠陥が生じ、これらの欠陥
はＺｎＳｅの禁止帯中に深い準位を作る原因となり、實
色発元以外の発光中心となる。
（ハ）発明が解決しエフとする問題点
末完ＢＡは、欠陥発生全抑制し、良質のＺｎＳ６４ａｒ
ｉ長させるものである。
ｉ長させるものである。
に）問題点全解決する九めの手段
本発明方法の特依は、単結晶基板上に、Ｚｎ及びＳｅｔ
分子線状態で被７＃シて、一旦、非晶質ＺｎＳｅを堆Ｓ
形底し、欠いて上記基板温度金玉げることにＬり上配非
ｉ質ＺｎＳｅ（ｚ単結晶ＺｎＳｅに固相成長させること
にある。
分子線状態で被７＃シて、一旦、非晶質ＺｎＳｅを堆Ｓ
形底し、欠いて上記基板温度金玉げることにＬり上配非
ｉ質ＺｎＳｅ（ｚ単結晶ＺｎＳｅに固相成長させること
にある。
本発明方法に２いて、上記ＺｎとＳｓとの分子Ｍ強度比
（Ｊｓｅ／Ｊｚｎ）は１．５以上であることが好ましい
。
（Ｊｓｅ／Ｊｚｎ）は１．５以上であることが好ましい
。
更に本元明方法にめりては、上記非晶質ＺｎＳｅの膜厚
は２００Ａ以下で必り、かつ上記固相成長時の温度は３
６０℃以下であることが好よしい。
は２００Ａ以下で必り、かつ上記固相成長時の温度は３
６０℃以下であることが好よしい。
（ホ）作 用
本発明の如く、一旦、非晶質ＺｎＳｅを作フ、次いでこ
ｔＬｔ−固相底長法で単結晶化することにエフ、基板に
直接単結晶ＺｎＳｅをＭＢＥ法で形成する従来○万沃に
較べ、転位逗度を１桁低減することができる。
ｔＬｔ−固相底長法で単結晶化することにエフ、基板に
直接単結晶ＺｎＳｅをＭＢＥ法で形成する従来○万沃に
較べ、転位逗度を１桁低減することができる。
（へ）実施例
本発明実施例方法を第１図乃至第４図に従りて工程順に
説明する。
説明する。
まず、第１図に示すヌロ＜、ＭＢＥ装置（ＩＪに、（１
００）面ｔもつＧａＡｓ基板（２）、Ｚｎ用セル（３）
及びＳｅ用セル（４）をセットする＠ 次いで、第２図に示す如く、基板（２）ｔ−１００〜１
５０℃に保つと共に、Ｚｎ分子Ｍ（５）及びＳｓ分子ｍ
（６７を同時に飛ばし、基板（２Ｊ上に２００Ｘ以下、
Ｌり好ましくは５０〜２００Ａの厚さのＺｎＳｅＸ（刃
金形成する。このとき基板（２）の温度は低いのでＺｎ
Ｓｅ膜（７）は非晶質状態となる。
００）面ｔもつＧａＡｓ基板（２）、Ｚｎ用セル（３）
及びＳｅ用セル（４）をセットする＠ 次いで、第２図に示す如く、基板（２）ｔ−１００〜１
５０℃に保つと共に、Ｚｎ分子Ｍ（５）及びＳｓ分子ｍ
（６７を同時に飛ばし、基板（２Ｊ上に２００Ｘ以下、
Ｌり好ましくは５０〜２００Ａの厚さのＺｎＳｅＸ（刃
金形成する。このとき基板（２）の温度は低いのでＺｎ
Ｓｅ膜（７）は非晶質状態となる。
その後、基板温就を３６０℃以下の範囲、より好ましく
は３４０℃〜３６０℃の範囲で上昇することにＬり、第
３図に示す如く、固相成址が生じ、Ｚ ｎ Ｓ ｅ＠（
７’ ） ｔ！Ｍ’結Ｊ＆化ｊ ル。
は３４０℃〜３６０℃の範囲で上昇することにＬり、第
３図に示す如く、固相成址が生じ、Ｚ ｎ Ｓ ｅ＠（
７’ ） ｔ！Ｍ’結Ｊ＆化ｊ ル。
上記の方法において、ＳｓとＺｎとの分子線強度比Ｒ（
−Ｊａｅ／Ｊｚｎ）は１．５以上であることが好ましい
。即ち、各種強度比にｓ？（ｆるＺｎＳｅ！Ｉ（７ａ）
ｏＲＨＥＥＤ ＣＭ−射？ｉ６速１ｊＬ子ＨＮＮ）像を
調べると、Ｒ≦０．３では、Ｚｎ５ａＪ（７ａ）のＲＨ
ＥＥＤｇＲは非晶質を示すハローパターンとなるが、そ
の後墓板温度を上昇しても単結晶化しない。０．３＜Ｒ
≦０．７０範囲では、ＲＨＥＥＤｌｇは多結晶を示すリ
ングパターンとなり、それは、その後の基板の昇温によ
っても変化しない。０．７〈Ｒ≦１．２の範囲では、Ｒ
ＨＥＥＤ像は単結晶を示すスポットパターンとなり、そ
れは、その後の基板の昇温によっても変化しない。Ｌ
２ ＜ Ｒ＜ １゜５の範囲では、Ｒ）ｉｇＥＤｇＡは
単結晶を示すスポットパターンとなるが、双晶のスポッ
トも観察され、それは、その後の基板の昇温によっても
変化しない。１．５≦Ｈの場合、ＲＨＥＥＤ像は非晶質
を示すハローパターンとなり、それは、その後の基板昇
温により、固相成長で単結晶化したことを示すスポット
パターンに変化する。
−Ｊａｅ／Ｊｚｎ）は１．５以上であることが好ましい
。即ち、各種強度比にｓ？（ｆるＺｎＳｅ！Ｉ（７ａ）
ｏＲＨＥＥＤ ＣＭ−射？ｉ６速１ｊＬ子ＨＮＮ）像を
調べると、Ｒ≦０．３では、Ｚｎ５ａＪ（７ａ）のＲＨ
ＥＥＤｇＲは非晶質を示すハローパターンとなるが、そ
の後墓板温度を上昇しても単結晶化しない。０．３＜Ｒ
≦０．７０範囲では、ＲＨＥＥＤｌｇは多結晶を示すリ
ングパターンとなり、それは、その後の基板の昇温によ
っても変化しない。０．７〈Ｒ≦１．２の範囲では、Ｒ
ＨＥＥＤ像は単結晶を示すスポットパターンとなり、そ
れは、その後の基板の昇温によっても変化しない。Ｌ
２ ＜ Ｒ＜ １゜５の範囲では、Ｒ）ｉｇＥＤｇＡは
単結晶を示すスポットパターンとなるが、双晶のスポッ
トも観察され、それは、その後の基板の昇温によっても
変化しない。１．５≦Ｈの場合、ＲＨＥＥＤ像は非晶質
を示すハローパターンとなり、それは、その後の基板昇
温により、固相成長で単結晶化したことを示すスポット
パターンに変化する。
最後の工程として、第４図に示す如（、ＺｎＳ［膜（７
ａ）ｔ−約３２０℃に加熱した状態で、斯るＺｎＳｅｇ
（７ａ）上に、ＭＢＥ法で新たなＺｎＳｅ膜（８）を約
２μｍ厚さで形成する。このとき、下地温度が高いので
ＺｎＳｅ膜（８］は単結晶となる。
ａ）ｔ−約３２０℃に加熱した状態で、斯るＺｎＳｅｇ
（７ａ）上に、ＭＢＥ法で新たなＺｎＳｅ膜（８）を約
２μｍ厚さで形成する。このとき、下地温度が高いので
ＺｎＳｅ膜（８］は単結晶となる。
この様にして得られたＺ ｎ Ｓ ｅ ［１８１のエッ
チピット密度（ＥＰＤ）は５．４Ｘ１０５／−で６りた
。
チピット密度（ＥＰＤ）は５．４Ｘ１０５／−で６りた
。
尚、ＧａＡｓ基板上にＭＢＥ法で直接単ｌａ晶ＺｎＳｅ
膜を同様の厚みに形成した場合のＥＰＤは２．０ＸＩＯ
’／−となる。このことは、ＺｎＳｅ膜（８）の高品位
性を示すものであると同時に、Ｇ＆Ａｓ基板（２）上に
、非晶質状態から形成した単結晶ＺｎＳｅ膜（７ａ）に
おいても、少なくとも、その表向の転位が少ないこと示
している。
膜を同様の厚みに形成した場合のＥＰＤは２．０ＸＩＯ
’／−となる。このことは、ＺｎＳｅ膜（８）の高品位
性を示すものであると同時に、Ｇ＆Ａｓ基板（２）上に
、非晶質状態から形成した単結晶ＺｎＳｅ膜（７ａ）に
おいても、少なくとも、その表向の転位が少ないこと示
している。
尚、本発明では、ＧａＡａ以外の他の単結晶、例えばＳ
ｔ（シリコン）基板を使用することも可能にする。
ｔ（シリコン）基板を使用することも可能にする。
（ト〕発明の効果
本発明によれば、Ｚｎ５ａ以外の単結晶基板上に転位の
少ない高品位のｚｎｓｅ単結晶膜を成長することかでき
る。
少ない高品位のｚｎｓｅ単結晶膜を成長することかでき
る。
第１図乃至第４図は本発明の実施例方法を工程別に示す
模式図である。 Ｔ２Ｊ ・・・基板、＜７１・・・非晶ｉＺｎＳｅｇｌ
、Ｃ７ＪＬ ） −・・単結晶ＺｎＳｅ膜
模式図である。 Ｔ２Ｊ ・・・基板、＜７１・・・非晶ｉＺｎＳｅｇｌ
、Ｃ７ＪＬ ） −・・単結晶ＺｎＳｅ膜
Claims (3)
- （１）単結晶基板上に、Ｚｎ及びＳｅを分子線状態で被
着して、一旦、非晶質ＺｎＳｅを堆積形成し、次いで上
記基板温度を上げることにより上記非晶質ＺｎＳｅを単
結晶ＺｎＳｅに固相成長させることを特徴とするＺｎＳ
ｅ結晶成長方法。 - （２）特許請求の範囲第１項において、上記ＺｎとＳｅ
との分子線強度比（Ｊｓｅ／Ｊｚｎ）は１．５以上であ
ることを特徴とするＺｎＳｅ結晶成長方法。 - （３）特許請求の範囲第１項において、上記非晶質Ｚｎ
Ｓｅの膜厚は２００Å以下であり、かつ上記固相成長時
の温度は３６０℃以下であることを特徴とするＺｎＳｅ
結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1069387A JPS63178533A (ja) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | ＺｎＳｅ結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1069387A JPS63178533A (ja) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | ＺｎＳｅ結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63178533A true JPS63178533A (ja) | 1988-07-22 |
Family
ID=11757362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1069387A Pending JPS63178533A (ja) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | ＺｎＳｅ結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63178533A (ja) |
-
1987
- 1987-01-20 JP JP1069387A patent/JPS63178533A/ja active Pending
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