WO2010005035A1 - 窒化ガリウム系粒子、その製造方法及び製造装置 - Google Patents

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gallium
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弘 大澤
泰典 横山
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昭和電工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a gallium nitride-based particle, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus.
  • This application claims priority on July 10, 2008 based on Japanese Patent Application No. 2008-180493 for which it applied to Japan, and uses the content for it here.
  • Gallium nitride and indium gallium nitride compounds have been put to practical use as light emitting materials, and single crystal thin films are widely used for semiconductor lasers and light emitting diodes that emit light in the short wavelength region from ultraviolet to blue and green.
  • a method of adding silicon (Si) or germanium (Ge) as an n-type dopant and magnesium (Mg) as a p-type dopant using MOCVD is established. Therefore, single crystal thin films of an n-type semiconductor and a p-type semiconductor can be easily formed.
  • a single crystal thin film of a gallium indium nitride compound can also be formed using the MOCVD method.
  • this gallium indium nitride compound is used as a light emitting material, the emission wavelength can be adjusted by changing the composition ratio of gallium and indium.
  • single crystal thin films of gallium nitride and gallium indium nitride compounds are widely used.
  • gallium nitride and indium gallium nitride compound particles various applications such as phosphors, photocatalysts, solar cells, quantum dots are considered, but they are still in the research and development stage, and the particle size is small. High-quality particles having a uniform average particle size and a small particle size distribution have not been obtained.
  • Patent Document 1 relates to metal nitride nanoparticles and a method for producing the same, and discloses a method for producing metal nitride nanoparticles by a liquid phase synthesis method.
  • the oxygen source that inactivates Si or Ge doped as an n-type dopant or Mg doped as a p-type dopant should be removed. It is difficult to obtain good n-type and / or p-type semiconductor particles.
  • Non-Patent Document 1 discloses a method of producing gallium nitride particles by a vapor phase method. However, since this method uses an electric furnace for heating, a rapid temperature difference cannot be established. Therefore, only gallium nitride particles having a large particle size can be produced. Also, the particle size distribution tends to be large.
  • Patent Document 2 relates to an aluminum oxide powder, and discloses a method for producing Al 2 O 3 nanoparticles using a laser pyrolysis method. However, there is no disclosure about the creation of metal nitride nanoparticles.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a high-quality gallium nitride-based particle having a small particle size, a uniform particle size distribution, and a manufacturing method and a manufacturing apparatus thereof. To do.
  • the source gas containing the organic gallium compound, the nitrogen source, the organic indium compound, and the dopant source compound is irradiated with a laser to produce n-type or p-type gallium indium nitride particles.
  • the method for producing gallium nitride-based particles according to (2) (10) A first reaction step of producing gallium nitride particles by irradiating the source gas containing the organic gallium compound and the nitrogen source with a laser; and the organic indium compound as a reaction product of the first reaction step. And a second reaction step of producing gallium indium nitride particles by adding and irradiating another laser, and the method for producing gallium nitride-based particles according to (3).
  • a second reaction step of adding the dopant source compound and irradiating another laser to produce n-type or p-type gallium indium nitride particles, and nitriding according to (3) A method for producing gallium-based particles.
  • grains of description (14) a first reaction step of manufacturing n-type or p-type gallium nitride particles by irradiating a laser to the source gas containing the organic gallium compound, the nitrogen source, and the dopant source compound; A second reaction step of producing n-type or p-type gallium indium nitride particles by adding the organic indium compound to a reaction product of one reaction step and irradiating with another laser.
  • the gallium nitride-based particles which are reaction products obtained by causing the source gas to flow along with a carrier gas from the upstream side and causing the laser irradiation unit to perform the reaction, are collected on the downstream side.
  • the lasers used in the first and second reaction steps are lasers emitted from different laser radiation devices, respectively (3) to (5), (10) to (15) The manufacturing method of the gallium nitride type particle
  • the lasers used in the first and second reaction steps are lasers branched from lasers emitted from one laser emitting device, respectively (3) to (5), (10 ) To (15).
  • a gallium nitride-based particle manufacturing apparatus used in the gallium nitride-based particle manufacturing method according to any one of (1) to (24), wherein the raw material includes at least the organic gallium compound and the nitrogen source.
  • a gas discharge pipe for discharging, and a laser radiation device is disposed outside the gas flow pipe so as to irradiate the source gas that circulates the gas flow pipe with a laser.
  • An apparatus for producing gallium nitride-based particles is disposed outside the gas flow pipe so as to irradiate the source gas that circulates the gas flow pipe with a laser.
  • a laser beam splitter is arranged so that the laser emitted from the laser radiation device is branched in two directions so that the laser is irradiated at two locations inside the gas flow pipe.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a gallium nitride-based particle manufacturing apparatus (laser pyrolysis apparatus) according to an embodiment of the present invention.
  • an apparatus for producing gallium nitride-based particles 11 according to an embodiment of the present invention is a laser pyrolysis apparatus using a laser pyrolysis method in which a thermal reaction is performed by irradiating a laser. It is schematically configured from a chamber 103 disposed so as to surround a part of the tube 130 and the gas flow tube 130, and a laser radiation device 101 provided outside the chamber 103.
  • One end side (upstream side) of the gas circulation pipe 130 is a gas inlet 107, and three gas inlet pipes of a carrier gas inlet pipe 104, an organic gallium compound gas inlet pipe 105, and a nitrogen source gas inlet pipe 106 are connected. ing.
  • the other end side of the gas circulation pipe 130 is a gas discharge port 108.
  • a slit portion 221 is provided between the gas inlet 107 and the gas outlet 108 of the gas circulation pipe 130 and inside the chamber 103.
  • a part of the gas flow pipe 130 is surrounded by the chamber 103 so as to cover the slit portion 221.
  • the chamber 103 is provided with a window portion 223.
  • a laser emitting device 101 and a lens unit (condensing lens) 102 are provided outside the chamber 103.
  • the laser emitted from the laser radiation device 101 is narrowed down by the lens unit (condensing lens) 102 and can be condensed inside the gas flow pipe 130 through the window unit 223 and the slit unit 221. ing.
  • This condensing unit is an irradiation unit (reaction unit) 109.
  • the source gas flowing inside the gas flow pipe 130 is irradiated with a laser beam condensed by an irradiation unit (reaction unit) 109.
  • the irradiation part (reaction part) 109 is an area where the source gas laser is focused and irradiated.
  • the gas flow pipe 130 is provided with the slit portion 221, but instead of providing the slit portion 221, the gas flow pipe 130 is constituted by two ducts, and 2 Two ducts may be arranged to face each other with a certain interval. Also by this, the laser can be passed through between the two ducts, and the component contained in the raw material gas can be caused to undergo thermal reaction in the irradiation unit (reaction unit) 109.
  • a vacuum pump such as a dry pump or a rotary pump may be connected to the gas discharge port 108 via a T-shaped tube or the like, and the carrier gas containing the reaction product may be sucked in a state where the product outlet is secured. .
  • a vacuum pump such as a dry pump or a rotary pump may be connected to the gas discharge port 108 via a T-shaped tube or the like, and the carrier gas containing the reaction product may be sucked in a state where the product outlet is secured.
  • the chamber 103 is connected to a vacuum pump (not shown), and the inside is in a reduced pressure state. Since the gas flow pipe 130 is provided with the slit portion 221, the inside of the gas flow pipe 130 can be in a reduced pressure state by setting the chamber 103 in a reduced pressure state. Note that although any pressure can be taken in the chamber 103, the source gas can be easily introduced into the chamber 103, and the gallium nitride-based particles (reaction products) can be easily taken out. It is preferable that In particular, the pressure in the chamber is more preferably 1 to 700 Torr (133.3 to 933325.6 Pa).
  • any conventionally known laser can be used as the laser.
  • a CO 2 (carbon dioxide gas) laser is preferable because of its low cost and high output.
  • the CO 2 (carbon dioxide gas) laser emits infrared light, which is preferable because the gas can efficiently absorb laser energy.
  • the output of the laser is not particularly limited, but it is necessary to increase the temperature to produce gallium nitride-based particles (reaction products), and a high-power laser is preferable for mass production. Therefore, the laser output is preferably 100 W to 100 kW. There is no problem in using a laser with an output exceeding 100 kW, but the cost is high for industrial use.
  • the laser emitted from the laser emitting device 101 is focused by a lens unit (condensing lens) 102.
  • a lens unit condensing lens
  • the temperature of the irradiation part (reaction part) 109 can be instantaneously raised.
  • the laser emitted from the laser emitting device 101 is preferably focused by the lens unit (condensing lens) 102 and condensed for the above reasons, but the lens unit (condensing lens) 102 is not used and the chamber 103 is used as it is. You can put it inside.
  • the lens unit (condensing lens) 102 when an infrared light emitting laser is used as the laser, any material having transparency in the infrared region can be used.
  • ZnSe, GaAS, or Ge is used. It is preferable to use it. Among these, ZnSe, which has the highest transmittance for light having a wavelength of 10.6 ⁇ m, is more preferable.
  • the method for producing a gallium nitride-based particle produces a gallium nitride-based particle by irradiating a source gas containing an organic gallium compound and a nitrogen source with a laser and performing a reaction using the laser as a heat source.
  • Method hereinafter referred to as “laser pyrolysis method”.
  • the source gas containing the organic gallium compound and the nitrogen source from the organic gallium compound gas inlet pipe 105 and the nitrogen source gas inlet pipe 106 to the gas inlet 107 on one end side (upstream side) of the gas distribution pipe 130. Is introduced. As shown by the arrows in FIG. 1, the source gas flows together with the carrier gas from the one end side (upstream side) to the other end side (downstream side) inside the gas flow pipe 130.
  • the raw material gas undergoes a thermal reaction (gas phase reaction) in the irradiation unit (reaction unit) 109 to generate gallium nitride-based particles (reaction product).
  • the source gas is instantaneously heated to a high temperature, and the components contained in the source gas are subjected to a thermal reaction. Since the source gas is flowed at a constant flow rate, at the next moment, it moves to a position away from the irradiation part (reaction part) 109 and is instantly returned to room temperature.
  • gallium nitride-based particles (reaction products) having a small particle diameter, a uniform average particle diameter, and a small particle size distribution are generated. can do. Thereafter, the gallium nitride-based particles (reaction product) are discharged from the gas outlet 108 together with the carrier gas and collected. In the present embodiment, gallium nitride particles are obtained as the gallium nitride-based particles (reaction product).
  • the carrier gas introduced into the gas circulation pipe 130 from the carrier gas introduction pipe 104 is a gas for adjusting the flow rate and flow rate of the source gas that circulates inside the gas circulation pipe 130, and a large part of the volume of the mixed gas is Occupy.
  • the flow rate of the mixed gas can be controlled by adjusting the flow rate of the carrier gas.
  • the flow rate of the carrier gas is, for example, 10,000 to 30,000 sccm.
  • the carrier gas is not involved in the thermal reaction used in the method for producing gallium nitride-based particles, but is preferably a gas that promotes the thermal reaction. Therefore, it is preferable to use hydrogen (H 2 ), nitrogen (N 2 ), or both. Nitrogen (N 2 ) can be used as a nitrogen source for the thermal reaction.
  • the organic gallium compound gas is a gas containing an organic gallium compound that forms one component of gallium nitride-based particles, and is introduced from the organic gallium compound gas introduction pipe 105.
  • TMG trimethyl gallium
  • TMG triethyl gallium
  • the nitrogen source gas is a gas containing nitrogen or a nitrogen compound that forms one component of the gallium nitride-based particles, and is introduced from the nitrogen source gas introduction pipe 106.
  • ammonia (NH 3 ), nitrogen (N 2 ), or hydrazine (N 2 H 4 ) is preferably used as the nitrogen source gas.
  • ammonia (NH 3 ) is more preferable because it has the highest reactivity and is relatively stable.
  • the source gas can efficiently absorb the laser energy and cause a thermal reaction.
  • gases having absorption in the infrared region include ethylene (C 2 H 4 ), isopropyl alcohol (C 3 H 8 O), ammonia (NH 3 ), silane (SiH 4 ), ozone (O 3 ), and sulfur hexafluoride. (SF 6 ) and the like can be mentioned.
  • Ammonia (NH 3 ) is particularly preferable as a nitrogen source gas because it is a gas having absorption in the infrared region and is also a gas containing nitrogen.
  • the gallium nitride-based particles (reaction product) obtained in the present embodiment have a small particle size of 1 to 100 nm, a uniform average particle size, and a small particle size distribution. Excellent characteristics can be exhibited in technical fields such as phosphors and quantum dots.
  • the emission wavelength of the phosphor can be controlled by making the composition distribution uniform.
  • a surface area can be increased by making a particle size small, and the catalytic ability of a photocatalyst can be improved.
  • the solar cell it is possible to make a solar cell by a coating method by reducing the particle size, and the contact area between each layer of the solar cell can be increased, so that a solar cell with low contact resistance is made. be able to. Furthermore, by making the composition distribution uniform, it is possible to control the light receiving region that is most efficient for sunlight. Furthermore, for the quantum dots, the quantum dot effect can be more effectively exhibited by reducing the particle size distribution.
  • the method for producing a gallium nitride-based particle is a method for producing a gallium nitride-based particle by reacting at least the organic gallium compound and the nitrogen source, wherein the organic gallium compound and the nitrogen source are combined. Since the reaction is performed by irradiating the source gas containing laser with the laser as a heat source, the particle size of the gallium nitride-based particles (reaction product) is made small and uniform to narrow the spread of the particle size distribution. Can do.
  • the organic gallium compound is trimethylgallium (TMG) or triethylgallium (TEG)
  • TMG trimethylgallium
  • TAG triethylgallium
  • the particle diameter of the gallium nitride-based particles (reaction product) is set.
  • the particle size distribution can be narrowed by making it smaller and uniform.
  • the method for producing gallium nitride-based particles is configured such that the gas containing the nitrogen source is any one of ammonia (NH 3 ), nitrogen (N 2 ), and hydrazine (N 2 H 4 ). It is possible to reduce the particle size distribution of the gallium nitride-based particles (reaction product) and to make the particle size distribution uniform.
  • the gas containing the nitrogen source is any one of ammonia (NH 3 ), nitrogen (N 2 ), and hydrazine (N 2 H 4 ). It is possible to reduce the particle size distribution of the gallium nitride-based particles (reaction product) and to make the particle size distribution uniform.
  • the gallium nitride-based particles according to the embodiment of the present invention have a configuration with an average particle diameter of 1 to 100 nm, they can be applied to technical fields such as photocatalysts, solar cells, phosphors, and quantum dots.
  • photocatalyst by reducing the particle size, the surface area can be increased, and the catalytic ability of the photocatalyst can be improved.
  • the gallium nitride-based particle manufacturing apparatus 11 includes a gas flow pipe 130 for flowing the source gas containing the organic gallium compound and the nitrogen source, and the gas flow pipe 130 for supplying the source gas.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining another example of a gallium nitride-based particle manufacturing apparatus (laser pyrolysis apparatus) according to an embodiment of the present invention.
  • the gallium nitride-based particle manufacturing apparatus 12 according to the embodiment of the present invention has another laser irradiation device 203 and another lens unit 204 arranged therein, and another heat inside the gas flow pipe 130.
  • a reaction region 216 is formed, an organic indium compound gas introduction tube 209 is connected to one end side of the gas flow tube 130, and another carrier gas is introduced so as to supply gas between the two thermal reaction regions 109 and 216.
  • the configuration is the same as that of the first embodiment except that the pipe 211 and the dopant gas introduction pipe 212 are connected.
  • one end side of the gas flow pipe 130 is a gas inlet 107, and in addition to the carrier gas inlet pipe 104, the organic gallium compound gas inlet pipe 105, and the nitrogen source gas inlet pipe 106, indium gas is introduced.
  • Four gas introduction pipes 209 are connected.
  • the other end side of the gas circulation pipe 130 is a gas discharge port 108.
  • the gas flow pipe 130 is provided with two slit portions 221 and 222. A part of the gas flow pipe 130 is surrounded by the chamber 103 so as to cover the two slit portions 221 and 222.
  • the chamber 103 is provided with two windows 223 and 224. Further, outside the chamber 103, laser radiation devices 101 and 203 and lens units (condensing lenses) 102 and 204 are provided outside the chamber 103. The laser beams emitted from the laser radiation devices 101 and 203 are narrowed down by the lens units (condensing lenses) 102 and 204 and irradiated inside the gas flow pipe 130 through the window units 223 and 224 and the slit units 221 and 222. Parts (reaction parts) 109 and 216 can be condensed.
  • the source gas flowing inside the gas flow pipe 130 is irradiated with the laser focused by the irradiation units (reaction units) 109 and 216.
  • Irradiation sections (reaction sections) 109 and 216 are areas where the source gas laser is focused and irradiated.
  • the gas flow pipe 130 is provided with the slit portions 221 and 222.
  • the gas flow pipe 130 includes three ducts. As a configuration, three ducts may be arranged to face each other with a certain interval. Also by this, a laser can be passed through between the three ducts, and the components contained in the raw material gas can be caused to thermally react at the irradiation units (reaction units) 109 and 216.
  • the portion sandwiched between the two slit portions 221 and 222 of the gas flow pipe 130 is a connecting portion 131.
  • the connecting portion 131 is provided with a gas introduction pipe 213 so as to supply gas between the two thermal reaction regions 109 and 216.
  • the gas introduction pipe 213 includes the carrier gas introduction pipe 211 and the n-type or p-type dopant.
  • a dopant gas introduction pipe 212 for introducing a gas containing is connected.
  • the method for producing gallium nitride-based particles includes a first reaction step of irradiating the source gas containing the organic gallium compound, the nitrogen source, and the organic indium compound with a laser; A second reaction step of adding the dopant source compound to the reaction product of the reaction step and irradiating with another laser.
  • an organic indium compound gas introduction pipe 209 is provided in addition to the three gas introduction pipes 104, 105, and 106 shown in Embodiment 1, an organic indium compound gas introduction pipe 209 is provided. Therefore, the gas initially introduced into the gas introduction port 107 is a carrier gas including a source gas composed of an organic gallium compound gas, a nitrogen source gas, and an organic indium compound gas.
  • the organic indium compound gas is a gas containing an organic indium compound that forms one component of gallium indium nitride particles or n-type or p-type gallium indium nitride particles, and is introduced from an organic indium compound gas introduction tube 209.
  • organic indium compound trimethylindium (TMI) or triethylindium (TEI) is preferably used. This is because these gases are highly reactive.
  • the carrier gas containing the source gas is flowed from the one end side toward the other end side in the gas circulation pipe 130.
  • the source gas flowing inside the gas flow pipe 130 is first irradiated with a laser beam collected by the irradiation unit (reaction unit) 109.
  • the raw material gas is instantaneously heated to a high temperature, the components contained in the raw material gas undergo a thermal reaction, and gallium indium nitride particles (reaction product) are generated. Since the source gas is flowed at a constant flow rate, at the next moment, it moves to a position away from the irradiation part (reaction part) 109 and is instantly returned to room temperature.
  • the gallium indium nitride particles (reaction product) produced in the irradiation part (reaction part) 109 are further carried downstream by the carrier gas.
  • each gas introduced from the carrier gas introduction pipe 211 and the dopant gas introduction pipe 212 is converted into a carrier gas containing a dopant source compound by the gas introduction pipe 213 and then introduced from the gas introduction pipe 213 to the gas distribution pipe 130.
  • the dopant gas is a gas containing a dopant source compound containing an element that becomes an n-type or p-type dopant, and is introduced from the dopant gas introduction pipe 212.
  • the element that becomes the n-type dopant is preferably silicon (Si) or germanium (Ge).
  • Stable n-type gallium nitride or gallium indium nitride particles can be formed.
  • the gas containing a dopant source compound containing an element that becomes an n-type dopant is monosilane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), germane gas (GeH 4 ), tetramethyl germanium ((CH 3 )). 4 Ge) or tetraethyl germanium ((C 2 H 5 ) 4 Ge). It is easy to handle and contains stable n-type gallium nitride or gallium indium nitride particles containing Si or Ge raw material.
  • the element that becomes the p-type dopant is preferably magnesium (Mg).
  • Stable p-type gallium nitride or gallium indium nitride particles can be formed.
  • the gas containing a dopant source compound containing an element that becomes a p-type dopant is preferably biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) or bisethylcyclopentadienyl magnesium (EtCp 2 Mg). . It is easy to handle and contains stable p-type gallium nitride or gallium indium nitride particles.
  • the focused laser is irradiated to a carrier gas (raw material gas) containing gallium indium nitride particles (reaction product) and a dopant source compound.
  • a carrier gas raw material gas
  • the source gas is instantaneously heated to a high temperature, and the components contained in the source gas undergo a thermal reaction to generate n-type or p-type gallium indium nitride particles (reaction product). Since the source gas is flowed at a constant flow rate, at the next moment, it moves to a position away from the irradiation part (thermal reaction part) 216 and is instantly returned to room temperature.
  • gallium nitride-based particles (reaction products) having a small particle size, a uniform average particle size, and a small particle size distribution can be generated.
  • the n-type or p-type gallium indium nitride particles (reaction product) generated in the irradiation unit (reaction unit) 216 are further transported downstream by the carrier gas, and are discharged from the gas outlet 108 and collected.
  • silicon, germanium, magnesium, and indium (In) materials added when producing indium gallium nitride particles as dopant elements are gallium in a thermal reaction using an ordinary electric (firing) furnace. And a group of substances (hardly soluble materials) that are normally hardly dissolved in gallium (Ga).
  • the laser pyrolysis method used in the present embodiment is a configuration in which only the irradiation part (reaction part) 109 that focuses and irradiates the laser is locally heated instantaneously. Is considered a low temperature region. Therefore, the product is rapidly cooled only by moving from the pre-irradiation part (reaction part) 109 to other areas. Further, since the movement of the product is performed in a gas flow, the product is rapidly cooled even when heat is taken away by the gas. In this rapid cooling, various materials can be easily mixed. Therefore, even a hardly solid-soluble material such as silicon, magnesium, or indium can be easily mixed with gallium. Therefore, the laser pyrolysis method is an effective method in which a hardly soluble material such as silicon, magnesium, or indium is mixed with gallium.
  • the thermal reaction of forming the gallium nitride and the thermal reaction of dissolving a hardly-soluble material such as silicon, magnesium, indium) in gallium are separately performed as a two-stage thermal reaction.
  • the method shown in this embodiment is a structure in which two thermal reactions are performed using two irradiation parts (reaction parts) 109 and 216, gallium nitride particles can be efficiently generated, A hardly solid-soluble material such as magnesium or indium can be efficiently dissolved. Thereby, n-type or p-type gallium nitride or indium gallium nitride particles (product) can be efficiently generated.
  • the irradiation parts (reaction parts) 109 and 216 by performing different thermal reactions in two places, the irradiation parts (reaction parts) 109 and 216, the particle diameters of the gallium nitride particles (reaction products) are made more uniform and the particle size distribution is broadened. Can be narrowed, and high purity and quality can be achieved.
  • the method for producing gallium nitride-based particles includes a first reaction step of irradiating a source gas containing the organic gallium compound, the nitrogen source, and the organic indium compound with a laser, and the first reaction.
  • the spread of the particle size distribution can be narrowed. Further, a hardly solid-soluble material such as silicon, magnesium, or indium) can be efficiently dissolved in gallium.
  • the gallium nitride-based particle manufacturing method since the lasers used in the first and second reaction steps are lasers emitted from different laser radiation devices, the gallium nitride-based particles It is possible to reduce the particle size of the (reaction product) and make it uniform to narrow the particle size distribution.
  • the method for producing gallium nitride-based particles according to an embodiment of the present invention has a structure in which the organic indium compound is trimethylindium (TMI) or triethylindium (TEI).
  • TMI trimethylindium
  • TEI triethylindium
  • the gallium nitride-based particle manufacturing method has a configuration in which the element serving as the n-type dopant is silicon (Si) or germanium (Ge), the particle size of the gallium nitride-based particle (reaction product) Can be made small and uniform to narrow the particle size distribution.
  • the gas containing the dopant source compound containing the element to be the n-type dopant is monosilane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), germane gas (GeH 4 ), tetramethylgermanium ((CH 3 ) 4 Ge), or tetraethyl germanium ((C 2 H 5 ) 4 Ge), so that the particle size of the gallium nitride-based particles (reaction product) is reduced. At the same time, the spread of the particle size distribution can be narrowed.
  • the method for producing gallium nitride-based particles according to an embodiment of the present invention has a structure in which the element serving as the p-type dopant is magnesium (Mg), so that the particle size of the gallium nitride-based particles (reaction product) is reduced and uniform. Thus, the spread of the particle size distribution can be narrowed.
  • Mg magnesium
  • the gas containing the dopant source compound containing the element that becomes the p-type dopant is biscyclopentadienylmagnesium (Cp 2 Mg) or bisethylcyclopentadienyl. Since the structure is made of magnesium (EtCp 2 Mg), the particle size of the gallium nitride-based particles (reaction product) can be reduced and made uniform to narrow the spread of the particle size distribution.
  • two laser emitting apparatuses 101 and 203 are arranged so that laser is irradiated to two locations inside the gas flow pipe 130. Because of this configuration, the two thermal reaction regions 109 and 216 are irradiated with different lasers to cause thermal reaction, thereby reducing the particle size of the gallium nitride particles (reaction product) and making the particle size distribution wider. It can be narrowed.
  • An apparatus for producing gallium nitride-based particles 12 includes a gas distribution pipe 130 that distributes the source gas containing the organic gallium compound and the nitrogen source, and introduces the source gas into the gas distribution pipe 130.
  • the diameter can be made smaller and uniform to narrow the spread of the particle size distribution. Further, a hardly solid-soluble material such as silicon, magnesium, or indium can be efficiently dissolved in gallium.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining another example of a gallium nitride-based particle production apparatus (laser pyrolysis apparatus) according to an embodiment of the present invention, where one laser radiation apparatus is used in a branched manner.
  • the gallium nitride-based particle manufacturing apparatus 13 uses one laser radiation device 101 by branching with laser beam splitters 302 and 303, and an attenuator 304 after branching. , 305 is installed, and the configuration is the same as that of the second embodiment. Note that the same members as those shown in Embodiment 2 are denoted by the same reference numerals.
  • the laser beam splitters 302 and 303 are members that branch incident light into transmitted light and reflected light on one surface side and reflect the entire surface of incident light on the other surface side. Thereby, the light incident on the one surface side of the laser beam splitter 302 is branched into transmitted light and reflected light, the transmitted light is incident on the attenuator 304, and the reflected light is transmitted to the other surface side of another laser beam splitter 303. Incident. The light incident on the other surface side of another laser beam splitter 303 is totally reflected and incident on the attenuator 305.
  • the attenuators 304 and 305 are attenuators that attenuate the optical output (optical signal level).
  • the light incident on the attenuators 304 and 305 is adjusted separately for the optical output, and the lens unit (condensing lens).
  • the light is emitted in directions 102 and 204.
  • the temperature rising temperature in the irradiation part (reaction part) 109, 216 can be controlled, and the thermal reaction there can be adjusted separately.
  • the present embodiment is configured to cause a thermal reaction with the two irradiation units (reaction units) 109 and 216 as in the second embodiment, the same effects as those of the second embodiment can be obtained.
  • indium, silicon, magnesium, or the like can be easily added to gallium.
  • the manufacturing cost can be kept low.
  • the laser used in the first and second reaction steps is a laser branched from a laser emitted from one laser emitting device.
  • the particle size of the gallium nitride-based particles (reaction product) can be reduced and made uniform to narrow the spread of the particle size distribution. Further, since only one laser radiation device is used, the manufacturing cost can be kept low.
  • the laser emitted from the laser emitting apparatus 101 is branched in two directions so that the laser is irradiated at two locations inside the gas flow pipe 130. Since the laser beam splitters 302 and 303 are arranged as described above, the two thermal reaction regions 109 and 216 are irradiated with a laser through another path to cause a thermal reaction, and gallium nitride-based particles (reaction products) In addition to reducing the particle size, the spread of the particle size distribution can be narrowed by making it uniform. Further, since only one laser radiation device is used, the manufacturing cost can be kept low.
  • the apparatus for producing gallium nitride-based particles 13 introduces a gas flow pipe 130 for flowing the source gas containing the organic gallium compound and the nitrogen source, and introduces the source gas into the gas flow pipe 130.
  • the laser radiation device 101 is arranged outside the gas flow tube 130 so as to irradiate the source gas flowing through the gas flow tube 130 with a laser, the particles of gallium nitride particles (reaction product)
  • the diameter can be made smaller and uniform to narrow the spread of the particle size distribution. Further, a hardly solid-soluble material such as silicon, magnesium, or indium can be efficiently dissolved in gallium.
  • a dopant gas introduction pipe that introduces a gas containing an n-type or p-type dopant may be provided in parallel with the gas introduction pipe of the book.
  • the source gas is composed of an organic gallium compound gas, a nitrogen source gas, and a dopant gas, so that the organic gallium compound reacts with nitrogen and an n-type or p-type dopant to produce an n-type or p-type dopant.
  • P-type gallium nitride particles (product) can be generated.
  • an organic indium compound gas introduction tube for introducing a gas containing an organic indium compound may be connected to the gas introduction port 107 in parallel with three gas introduction tubes.
  • the source gas is composed of an organic gallium compound gas, a nitrogen source gas, and an organic indium compound gas, so that the organic gallium compound reacts with nitrogen and the organic indium compound to produce gallium nitride. Indium particles (product) can be produced.
  • both the dopant gas introduction pipe and the organic indium compound gas introduction pipe may be connected to the gas introduction port 107 in a line with three gas introduction pipes.
  • the source gas is composed of an organic gallium compound gas, a nitrogen source gas, a dopant gas, and an organic indium compound gas
  • the organic gallium compound reacts with nitrogen and an n-type or p-type dopant and an organic indium compound to produce n Type or p-type gallium indium nitride particles (product) can be produced.
  • an organic indium compound gas introduction pipe 209 is connected to the gas introduction port 107 to introduce the raw material gas into the gas distribution pipe 130.
  • another carrier gas introduction pipe 211 and a dopant gas introduction pipe 212 are connected so as to supply gas between the thermal reaction regions 109 and 216.
  • the arrangement of the organic indium compound gas introduction pipe and the dopant gas introduction pipe Conversely, the dopant gas introduction pipe may be connected to the gas introduction port 107, and the organic indium compound gas introduction pipe may be connected so as to supply gas between the two thermal reaction regions 109 and 216.
  • a source gas containing an organic gallium compound gas, a nitrogen source gas and a dopant gas is introduced, and the n-type or p-type dopant is dissolved in the gallium nitride particles.
  • the organic indium compound is introduced into a gas containing n-type or p-type gallium nitride particles, and indium is dissolved in the n-type or p-type gallium nitride particles.
  • N-type or p-type indium gallium nitride particles can be efficiently produced.
  • the source gas containing the organic gallium compound, the nitrogen source, and the dopant gas is irradiated with a laser to react components contained in the gas.
  • a first reaction step for producing n-type or p-type gallium nitride particles, and a gas containing the gallium indium nitride particles and the organic indium compound is irradiated with a laser, and the components contained in the gas.
  • an organic gallium compound gas introduction tube is connected to supply gas between the two thermal reaction regions 109 and 216 instead of the dopant gas introduction tube 212, and in the first thermal reaction step, organic After the gas is circulated only from the indium compound gas introduction pipe and the nitrogen source gas introduction pipe to produce indium nitride particles, the organic gallium compound gas is introduced in the second thermal reaction step to produce gallium indium nitride particles. Also good.
  • an organic indium compound gas introduction tube is connected to supply gas between the two thermal reaction regions 109 and 216 instead of the dopant gas introduction tube 212, and the first thermal reaction step is organic.
  • the organic indium compound gas is introduced in the second thermal reaction step to produce gallium indium nitride particles. Also good.
  • the production process of gallium nitride particles that require a high temperature state in the thermal reaction and the production process of gallium nitride indium particles that are decomposed at a high temperature close to the production temperature of the gallium nitride particles are performed separately. Is preferable. Thereby, higher quality gallium indium nitride particles can be produced.
  • the source gas containing the organic gallium compound and the nitrogen source is irradiated with a laser to react components contained in the gas.
  • n-type or A p-type dopant gas may be introduced to generate n-type or p-type gallium nitride particles. Thereby, higher quality n-type or p-type gallium nitride particles can be produced.
  • the method for producing gallium nitride-based particles includes irradiating a source gas containing the organic gallium compound and the nitrogen source with a laser to react components contained in the gas, thereby nitriding.
  • a gas including a first reaction step for producing gallium particles and a dopant source compound containing an element to be an n-type or p-type dopant and the gallium nitride particles is irradiated with a laser to react components contained in the gas.
  • the organic indium compound gas introduction pipe is also connected to supply the gas between the two thermal reaction regions 109 and 216 in parallel with the dopant gas introduction pipe 212.
  • the gas is circulated only from the compound gas introduction pipe and the nitrogen source gas introduction pipe to generate gallium nitride particles, n-type or p-type dopant gas and organic indium compound gas are introduced in the second thermal reaction step, and n Type or p-type gallium indium nitride particles may be generated. Thereby, higher quality n-type or p-type gallium indium nitride particles can be produced.
  • the method for producing gallium nitride-based particles includes irradiating a laser to the source gas containing the organic gallium compound and the nitrogen source, and causing the components contained in the gas to thermally react.
  • Embodiment 12 Furthermore, in FIG. 2, instead of the dopant gas introduction pipe 212, an organic indium compound gas introduction pipe is connected so as to supply gas between the two thermal reaction regions 109 and 216, and an irradiation section (reaction section) 109. 216, the same thermal reaction is performed at two locations to make the particle size of the gallium nitride particles (reaction product) more uniform, narrow the spread of the particle size distribution, and increase the purity and quality. .
  • the irradiation unit (reaction unit) 109 a raw material gas composed of an organic gallium compound gas, a nitrogen source gas, and an organic indium compound gas is introduced, and indium is dissolved in gallium nitride particles.
  • the irradiation part (thermal reaction part) 216 an organic indium compound gas is introduced into the gas containing the gallium indium nitride particles, and indium is further dissolved in the gallium indium nitride particles, so that the gallium indium nitride particles are efficiently used.
  • the particle size of the gallium nitride particles (reaction product) can be made more uniform, the spread of the particle size distribution can be narrowed, and the purity and quality can be improved.
  • a dopant gas introduction pipe may be connected to the gas introduction port 107 instead of the organic indium compound gas introduction pipe 209.
  • the thermal reaction is not limited to once or twice, and may be configured to perform a number of thermal reactions stepwise. For example, three thermal reaction regions are set using three laser emitting devices, gallium nitride particles are generated by the first stage thermal reaction, and then gallium indium nitride particles are generated by the second stage thermal reaction. N-type or p-type gallium indium nitride particles may be formed by a third-stage thermal reaction.
  • the surface of gallium indium nitride particles formed at two irradiation parts can be covered with p-type or n-type gallium nitride particles. become.
  • Example 1 Using the gallium nitride-based particle manufacturing apparatus shown in FIG. 1, gallium nitride-based particles were manufactured. First, gas was exhausted from a discharge pipe connected to a dry pump, thereby reducing the pressure in the chamber having a chamber volume of 0.1 m 3 . Next, 20000 sccm of H 2 as a carrier gas, 14000 sccm of NH 3 as a nitrogen source gas, and 300 sccm of TMG as an organic gallium compound gas were introduced into the chamber from an introduction tube. At this time, the chamber pressure was 200 Torr.
  • a laser emitted from a laser emitting device equipped with a CO 2 laser with an output of 1200 W was condensed for a certain period of time on an irradiation part (reaction part) in the chamber via a condenser lens.
  • gallium nitride particles were collected by a discharge pipe.
  • Example 2 Using the gallium nitride-based particle manufacturing apparatus shown in FIG. 2, n-type gallium nitride-based particles were manufactured. First, the inside of the chamber having a chamber volume of 0.2 m 3 was depressurized by exhausting gas from the discharge pipe connected to the dry pump. Then, from the inlet tube, and H 2 introduced as a carrier gas 30,000 sccm, an NH 3 as the nitrogen source gas 21000Sccm, the TMG as organic gallium compound gas into the chamber at 450 sccm.
  • a laser emitted from a laser emitting device equipped with a CO 2 laser with an output of 1200 W was condensed for a certain period of time on an irradiation part (reaction part) in the chamber via a condenser lens.
  • H 2 as a carrier gas was introduced into the chamber at 10000 sccm and SiH 4 (50 ppm) as an n-type dopant at 100 sccm from another introduction tube.
  • a laser beam emitted from another laser radiation device equipped with a CO 2 laser at an output of 1100 W was condensed for a certain period of time to another irradiation part (reaction part) in the chamber via a condenser lens.
  • the chamber pressure was 200 Torr.
  • Example 3 Using the gallium nitride-based particle manufacturing apparatus shown in FIG. 2, p-type gallium nitride particles were manufactured. First, the inside of the chamber having a chamber volume of 0.2 m 3 was depressurized by exhausting gas from the discharge pipe connected to the dry pump. Then, from the inlet tube, and H 2 introduced as a carrier gas 30,000 sccm, an NH 3 as the nitrogen source gas 21000Sccm, the TMG as organic gallium compound gas into the chamber at 450 sccm.
  • a laser emitted from a laser emitting device equipped with a CO 2 laser with an output of 1200 W was condensed for a certain period of time on an irradiation part (reaction part) in the chamber via a condenser lens.
  • H 2 as a carrier gas was introduced into the chamber at 10000 sccm and Cp 2 Mg as a p-type dopant at 700 sccm from another introduction tube.
  • a laser beam emitted from another laser radiation device equipped with a CO 2 laser at an output of 1100 W was condensed for a certain period of time to another irradiation part (reaction part) in the chamber via a condenser lens.
  • the chamber pressure was 200 Torr.
  • p-type gallium nitride particles were collected by a discharge pipe.
  • Example 4 Using the apparatus for producing gallium nitride-based particles shown in FIG. 2, gallium indium nitride particles were produced. First, the inside of the chamber having a chamber volume of 0.2 m 3 was depressurized by exhausting gas from the discharge pipe connected to the dry pump. Then, from the inlet tube, and H 2 introduced as a carrier gas 30,000 sccm, an NH 3 as the nitrogen source gas 21000Sccm, the TMG as organic gallium compound gas into the chamber at 450 sccm.
  • a laser emitted from a laser emitting device equipped with a CO 2 laser with an output of 1200 W was condensed for a certain period of time on an irradiation part (reaction part) in the chamber via a condenser lens.
  • H 2 as a carrier gas was introduced into the chamber at 10000 sccm and TMI as an organic indium compound at 100 sccm from another introduction tube.
  • a laser beam emitted from another laser radiation apparatus equipped with a CO 2 laser at an output of 800 W was condensed for a certain period of time to another irradiation unit (reaction unit) in the chamber via a condenser lens.
  • the chamber pressure was 200 Torr.
  • indium gallium nitride particles were collected by a discharge pipe.
  • the present invention relates to a gallium nitride-based particle, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus.
  • a gallium nitride-based particle By using the method and apparatus for producing gallium nitride-based particles of the present invention, high-quality gallium nitride-based particles that can be applied to technical fields such as photocatalysts, solar cells, phosphors, and quantum dots can be formed. . Therefore, it has applicability in the petrochemical industry using photocatalysts, the energy industry such as solar power generation, the display industry using phosphors, the computer industry using quantum dots, and the like.
  • Carrier gas introduction tube 212 ... Dopant gas introduction tube, 213 ... Gas introduction port, 216 ... Irradiation Part (thermal reaction part), 221, 222 ... slit part, 223, 224 ... window part, 302, 303 ... laser beam splitter, 304, 305 ... Tteneta.

Abstract

　本発明は、少なくとも有機ガリウム化合物と窒素源とを反応させて窒化ガリウム系粒子を製造する方法において、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む原料ガスにレーザを照射して、前記レーザを熱源として前記反応を行うことを特徴とする窒化ガリウム系粒子の製造方法、その製造装置、及びその製造方法により製造された窒化ガリウム系粒子を提供する。

Description

窒化ガリウム系粒子、その製造方法及び製造装置
　本発明は、窒化ガリウム系粒子、その製造方法及び製造装置に関するものである。本願は、２００８年７月１０日に、日本に出願された特願２００８－１８０４９３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　窒化ガリウム系および窒化ガリウムインジウム系化合物は発光材料として実用化されており、その単結晶薄膜は紫外から青、緑の短波長領域の発光を行う半導体レーザおよび発光ダイオードに広く利用されている。
　たとえば、窒化ガリウム系化合物の単結晶薄膜については、ＭＯＣＶＤ法を用いて、シリコン（Ｓｉ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）をｎ型ドーパントとして、また、マグネシウム（Ｍｇ）をｐ型ドーパントとして添加する方法が確立されており、ｎ型半導体およびｐ型半導体の単結晶薄膜を容易に作成することができる。
　また、窒化ガリウムインジウム系化合物の単結晶薄膜についても、ＭＯＣＶＤ法を用いて作成することができる。なお、この窒化ガリウムインジウム系化合物を発光材料として利用する場合には、ガリウムとインジウムの組成比を変化させることにより発光波長を調整することができる。
　このように、窒化ガリウム系および窒化ガリウムインジウム系化合物の単結晶薄膜は広く利用されている。
　一方、窒化ガリウム系および窒化ガリウムインジウム系化合物の粒子については、蛍光体、光触媒、太陽電池、量子ドットなど様々な応用が考えられているが、まだ研究開発段階であり、粒径が小さく、その平均粒径が均一で、粒径分布の広がりが小さい高品質な粒子は得られていない。
　特許文献１は、金属窒化物ナノ粒子及びその製造方法に関するものであり、液相合成法にて金属窒化物ナノ粒子を製造する方法が開示されている。
　しかし、液相合成法で金属窒化物半導体ナノ粒子を製造した場合には、ｎ型ドーパントとしてドープするＳｉまたはＧｅやｐ型ドーパントとしてドープするＭｇなどを不活性にしてしまう酸素源を除去することが難しく、良好なｎ型または／およびｐ型半導体粒子とすることができない。
　非特許文献１には、気相法にて窒化ガリウム粒子を作成する方法が開示されている。しかし、この方法では加熱に電気炉を用いているので、急激な温度差をつけることができない。そのため、粒径が大きい窒化ガリウム粒子しか作成することができない。また、その粒径分布も大きくなりがちである。
　特許文献２は、アルミニウム酸化物粉体に関するものであり、レーザ熱分解法を用いてＡｌ２Ｏ３ナノ粒子を作成する方法が開示されている。しかし、金属窒化物ナノ粒子の作成についてはなんら開示されていない。
特開２００７－１５３６６２号公報 特表２００５－５０４７０１号公報
Ｋａｚｕｈｉｋｏ　Ｈａｒａ、Ｙｕｕｋｉ　Ｍａｔｓｕｎｏ　ａｎｄ　Ｙｏｓｈｉｎｏｒｉ　Ｍａｔｓｕｏ、"Ｖａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　Ｇａｌｌｉｕｍ　Ｎｉｔｒｉｄｅ　Ｐｏｗｅｒｓ"、　Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、Ｖｏｌ．４０、（２００１）、ｐｐ．Ｌ２４２－Ｌ２４４
　本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、粒径が小さく、均一で、粒径分布の広がりも少ない高品質な窒化ガリウム系粒子、その製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
　本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下の発明に至った。
　　（１）　少なくとも有機ガリウム化合物と窒素源とを反応させて窒化ガリウム系粒子を製造する方法において、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む原料ガスにレーザを照射して、前記レーザを熱源として前記反応を行うことを特徴とする窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（２）　前記原料ガスに有機インジウム化合物および／またはｎ型またはｐ型ドーパントとなる元素を含むドーパント源化合物を更に添加して反応させることを特徴とする（１）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（３）　少なくとも前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスにレーザを照射する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記有機インジウム化合物および／または前記ドーパント源化合物を添加して別のレーザを照射する第２反応工程と、を具備することを特徴とする（２）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（４）　前記第１反応工程で前記原料ガスに有機インジウム化合物および／またはドーパント源化合物を更に添加することを特徴とする（３）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（５）　少なくとも前記有機インジウム化合物と前記窒素源とを含む別の原料ガスにレーザを照射する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記有機ガリウム化合物および／または前記ドーパント源化合物を添加して別のレーザを照射する第２反応工程と、を具備することを特徴とする（２）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（６）　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスにレーザを照射して窒化ガリウム粒子を製造することを特徴とする（１）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（７）　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源と前記有機インジウム化合物とを含む前記原料ガスに、レーザを照射して窒化ガリウムインジウム粒子を製造することを特徴とする（２）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（８）　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源と前記ドーパント源化合物とを含む前記原料ガスに、レーザを照射してｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子を製造することを特徴とする（２）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（９）　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源と前記有機インジウム化合物と前記ドーパント源化合物とを含む前記原料ガスに、レーザを照射してｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を製造することを特徴とする（２）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（１０）　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスにレーザを照射して窒化ガリウム粒子を製造する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記有機インジウム化合物を添加して、別のレーザを照射して、窒化ガリウムインジウム粒子を製造する第２反応工程と、を有することを特徴とする（３）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（１１）　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスにレーザを照射して窒化ガリウム粒子を製造する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記ドーパント源化合物を添加して、別のレーザを照射して、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子を製造する第２反応工程と、を有することを特徴とする（３）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（１２）　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスにレーザを照射して窒化ガリウム粒子を製造する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記有機インジウム化合物と前記ドーパント源化合物を添加して、別のレーザを照射して、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を製造する第２反応工程と、を有することを特徴とする（３）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（１３）　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源と前記有機インジウム化合物とを含む前記原料ガスに、レーザを照射して、窒化ガリウムインジウム粒子を製造する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記ドーパント源化合物を添加して、別のレーザを照射して、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を製造する第２反応工程と、を有することを特徴とする（４）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（１４）　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源と前記ドーパント源化合物とを含む前記原料ガスに、レーザを照射して、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子を製造する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記有機インジウム化合物を添加して、別のレーザを照射して、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を製造する第２反応工程と、を有することを特徴とする（４）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（１５）　前記原料ガスをキャリアガスとともに上流側から流通させて、前記レーザの照射部で前記反応をさせて得た反応生成物である前記窒化ガリウム系粒子を下流側で回収することを特徴とする（１）～（１４）のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（１６）　前記第１および第２反応工程で用いられるレーザが、それぞれ別のレーザ放射装置から放射されたレーザであることを特徴とする（３）～（５）、（１０）～（１５）のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（１７）　前記第１および第２反応工程で用いられるレーザが、それぞれ１のレーザ放射装置から放射されたレーザから分岐されたレーザであることを特徴とする（３）～（５）、（１０）～（１５）のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（１８）　前記有機ガリウム化合物がトリメチルガリウムまたはトリエチルガリウムであることを特徴とする（１）～（１７）のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（１９）　前記有機インジウム化合物がトリメチルインジウムまたはトリエチルインジウムであることを特徴とする（２）～（５）、（７）、（９）、（１２）～（１８）のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（２０）　前記窒素源を含むガスがアンモニア、窒素、ヒドラジンのいずれかであることを特徴とする（１）～（１９）のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（２１）　前記ｎ型ドーパントとなる元素がシリコンまたはゲルマニウムであることを特徴とする（２）～（５）、（８）、（９）、（１１）～（２０）のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（２２）　前記ｎ型ドーパントとなる元素を含むドーパント源化合物を含むガスがモノシラン、ジシラン、ゲルマンガス、テトラメチルゲルマニウム、テトラエチルゲルマニウムのいずれかであることを特徴とする（２１）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（２３）　前記ｐ型ドーパントとなる元素がマグネシウムであることを特徴とする（２）～（５）、（８）、（９）、（１１）～（２０）のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（２４）　前記ｐ型ドーパントとなる元素を含むドーパント源化合物を含むガスがビスシクロペンタジエニルマグネシウムまたはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムであることを特徴とする（２３）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
　　（２５）　（１）～（２４）のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法に用いる窒化ガリウム系粒子の製造装置であって、少なくとも前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスを流通させるガス流通管と、前記原料ガスを前記ガス流通管に導入するガス導入管と、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを反応させて製造した窒化ガリウム系粒子を前記ガス流通管から排出するガス排出管と、が備えられており、前記ガス流通管を流通させる前記原料ガスにレーザを照射するように、前記ガス流通管の外部にレーザ放射装置が配置されていることを特徴とする窒化ガリウム系粒子の製造装置。
　　（２６）　前記ガス流通管の内部の２箇所にレーザが照射されるように、前記レーザ放射装置が２台配置されていることを特徴とする（２５）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造装置。
　　（２７）　前記ガス流通管の内部の２箇所にレーザが照射されるように、前記レーザ放射装置から放射されたレーザが２方向に分岐されるようにレーザビームスプリッターが配置されていることを特徴とする（２５）に記載の窒化ガリウム系粒子の製造装置。
　　（２８）　（１）～（２７）のいずれかに記載の製造方法により製造された窒化ガリウム系粒子であって、平均粒径が１～１００ｎｍであることを特徴とする窒化ガリウム系粒子。
　上記の構成によれば、粒径が小さく、均一で、粒径分布の広がりも少ない高品質な窒化ガリウム系粒子、その製造方法及び製造装置を提供することができる。
本発明の窒化ガリウム系粒子の製造装置の一例を示す模式図である。 本発明の窒化ガリウム系粒子の製造装置の別の一例を示す模式図である。 本発明の窒化ガリウム系粒子の製造装置の更に別の一例を示す模式図である。
　以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態の各々に限定されるものではなく、例えば、これら実施形態の構成要素同士を適宜組み合わせても良い。
（実施形態１） 
　図１は、本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造装置（レーザ熱分解装置）の一例を説明する模式図である。
　図１に示すように、本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造装置１１は、レーザを照射して熱反応をさせるレーザ熱分解法を用いたレーザ熱分解装置であって、ガス流通管１３０とガス流通管１３０の一部を取り囲むように配置されたチャンバー１０３と、チャンバー１０３の外部に備えられたレーザ放射装置１０１と、から概略構成されている。
　ガス流通管１３０の一端側（上流側）はガス導入口１０７とされて、キャリアガス導入管１０４、有機ガリウム化合物ガス導入管１０５、窒素源ガス導入管１０６の３本のガス導入管が接続されている。また、ガス流通管１３０の他端側はガス排出口１０８とされている。
　ガス流通管１３０のガス導入口１０７とガス排出口１０８との間であって、チャンバー１０３の内部には、スリット部２２１が設けられている。スリット部２２１を覆うように、ガス流通管１３０の一部がチャンバー１０３に取り囲まれている。
　チャンバー１０３には窓部２２３が設けられている。また、チャンバー１０３の外部にはレーザ放射装置１０１およびレンズ部（集光レンズ）１０２が備えられている。
　レーザ放射装置１０１から出射させたレーザは、レンズ部（集光レンズ）１０２により絞り込まれ、窓部２２３とスリット部２２１を介して、ガス流通管１３０の内部に集光させることができる構成とされている。この集光部が照射部（反応部）１０９とされている。
　図１に示すように、ガス流通管１３０の内部を流れる原料ガスには、照射部（反応部）１０９で集光されたレーザが照射される。照射部（反応部）１０９は、前記原料ガスのレーザが集光され照射される領域である。
　なお、本実施形態では、ガス流通管１３０には、スリット部２２１が設けられている構成としているが、スリット部２２１を設ける代わりに、ガス流通管１３０を２つのダクトとからなる構成として、２つのダクトを一定の間隔をあけて対向配置しても良い。これによっても、２つのダクトの間から、レーザを通過させることができ、照射部（反応部）１０９で、原料ガスに含有される成分を熱反応させることができる。
　なお、ガス排出口１０８にＴ字管などを介してドライポンプやロータリーポンプなどの真空ポンプを接続して、生成物搬出口を確保した状態で反応生成物を含むキャリアガスを吸引してもよい。これにより、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）をより効率的に取り出すことができる。
　チャンバー１０３は、真空ポンプ（図示略）と接続されており、内部が減圧状態とされている。ガス流通管１３０には、スリット部２２１が設けられているので、チャンバー１０３を減圧状態とすることにより、ガス流通管１３０の内部も減圧状態にすることができる。
　なお、チャンバー１０３内はいかなる圧力を取ることが可能であるが、原料ガスを容易にチャンバー１０３内に投入できること、および、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）を容易に取り出すことができることから減圧雰囲気とすることが好ましい。
　特に、チャンバー内圧力は１～７００Ｔｏｒｒ（１３３．３～９３３２５．６Ｐａ）であることがより好ましい。チャンバー内圧力が１Ｔｏｒｒ未満の場合には、前記原料ガスの量が十分ではなく、効率的に窒化ガリウム系粒子（反応生成物）を製造することができない。逆に、チャンバー内圧力が７００Ｔｏｒｒを超える場合には、減圧雰囲気を達成することが困難となる。
　レーザには、従来公知のいかなるレーザを用いることもできる。特に、ＣＯ２（炭酸ガス）レーザは低コストで高出力であるので好ましい。また、原料ガスに赤外域に吸収を持つ気体を含有させた場合には、ＣＯ２（炭酸ガス）レーザは赤外発光なので前記気体にレーザエネルギーを効率的に吸収させることができるので好ましい。
　レーザの出力は特に限定されるものではないが、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の作成には高温にすることが必要なこと、および、大量生産するためには高出力なレーザが好ましいことから、レーザ出力は１００Ｗ～１００ｋＷとすることが好ましい。１００ｋＷを超える出力のレーザを用いることは、なんら問題はないが産業用途にはコストが高くついてしまう。
　図１に示すように、レーザ放射装置１０１から出射させたレーザは、レンズ部（集光レンズ）１０２により絞り込んで集光させることが好ましい。このようにして、照射部（反応部）１０９のみに局所的にエネルギーを集中させることにより、照射部（反応部）１０９の温度を瞬時に上昇させることができる。
　レンズ部（集光レンズ）１０２を用いずレーザを照射して、チャンバー１０３の内壁部１０３ｃや窓部２２３などを高温にした場合には、アンモニア（ＮＨ３）などの高反応性の気体と反応して、チャンバー１０３の内壁部１０３ｃや窓部２２３が損傷を受けるおそれが発生する。
　レンズ部（集光レンズ）１０２により照射部（反応部）１０９に絞り込んで集光させることにより、照射部（反応部）１０９以外の領域の温度上昇を防止することができる。これにより、チャンバー１０３の内壁部１０３ｃや窓部２２３が損傷を受けるおそれを低減することができる。
　なお、レーザ放射装置１０１から出射させたレーザは、レンズ部（集光レンズ）１０２により絞り込んで集光させることが上記理由により好ましいが、レンズ部（集光レンズ）１０２を用いず、そのままチャンバー１０３内に入れてもかまわない。
　レンズ部（集光レンズ）１０２の材料としては、レーザとして赤外発光のレーザを用いる場合には、赤外域に透過性を持てばいかなる材料も用いることが可能であり、ＺｎＳｅ、ＧａＡＳまたはＧｅを用いることが好ましい。これらのなかで特に、波長１０．６μｍの光の透過率が最も高いＺｎＳｅがより好ましい。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、有機ガリウム化合物と窒素源とを含む原料ガスにレーザを照射して、レーザを熱源として反応を行って、窒化ガリウム系粒子を製造する方法（以下、「レーザ熱分解法」）である。
　本実施形態では、有機ガリウム化合物ガス導入管１０５、窒素源ガス導入管１０６から、ガス流通管１３０の一端側（上流側）のガス導入口１０７に、有機ガリウム化合物と窒素源とを含む原料ガスを導入する。
　図１の矢印で示すように、この原料ガスは、キャリアガスとともにガス流通管１３０の内部を一端側（上流側）から他端側（下流側）に向けて流れる。
　そのとき、原料ガスは、照射部（反応部）１０９で熱反応（気相反応）して、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）を生成する。
　照射部（反応部）１０９では、原料ガスが瞬時に高温とされ、原料ガスに含有される成分が熱反応に供される。なお、原料ガスは一定の流速で流されているので、次の瞬間には、照射部（反応部）１０９から離れた位置へ移り、瞬時に常温に戻される。
　このように照射部（反応部）１０９でのみ局所的に反応させることにより、粒径が小さく、平均粒径が均一で、粒径分布の広がりが小さい窒化ガリウム系粒子（反応生成物）を生成することができる。
　その後、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）は、キャリアガスとともに、ガス排出口１０８から排出され、回収される。なお、本実施形態では、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）として、窒化ガリウム粒子が得られる。
　キャリアガス導入管１０４よりガス流通管１３０へ導入されるキャリアガスは、ガス流通管１３０の内部を流通させる原料ガスの流速および流量を調整するためのガスであり、混合ガスの体積の大部分を占めるものである。混合ガスの流速は、キャリアガスの流量を調整することによりコントロールすることができる。キャリアガスの流速は、たとえば、１００００～３００００ｓｃｃｍとする。
　キャリアガスは、窒化ガリウム系粒子の製造方法に用いられる熱反応に関与しないが、その熱反応を促進するガスであることが好ましい。そのため、水素（Ｈ２）または窒素（Ｎ２）あるいはその両方を用いることが好ましい。窒素（Ｎ２）は熱反応の窒素源として利用できる。
　有機ガリウム化合物ガスは、窒化ガリウム系粒子の一成分を形成する有機ガリウム化合物を含むガスであり、有機ガリウム化合物ガス導入管１０５から導入される。
　有機ガリウム化合物としては、具体的には、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を用いることが好ましい。これらのガスは、反応性が高いためである。
　窒素源ガスは、窒化ガリウム系粒子の一成分を形成する窒素または窒素化合物を含むガスであり、窒素源ガス導入管１０６から導入される。
　窒素源ガスとしては、具体的には、アンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）またはヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）を用いることが好ましい。特に、アンモニア（ＮＨ３）が最も反応性が高く、さらに比較的安定なことからより好ましい。
　なお、レーザとして赤外発光のレーザを用いる場合には、赤外域に吸収を持つ気体を原料ガスに含有させることが好ましい。これにより、原料ガスにレーザエネルギーを効率的に吸収させて、熱反応をさせることができる。
　赤外域に吸収を持つ気体としては、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、イソプロピルアルコール（Ｃ３Ｈ８Ｏ）、アンモニア（ＮＨ３）、シラン（ＳｉＨ４）、オゾン（Ｏ３）、６フッ化硫黄（ＳＦ６）などを挙げることができる。
　アンモニア（ＮＨ３）は赤外域に吸収を持つ気体であるとともに、窒素を含むガスでもあるので、窒素源ガスとして特に好ましい。
　本実施形態で得られた窒化ガリウム系粒子（反応生成物）は、粒径が１～１００ｎｍと粒径が小さく、平均粒径が均一で、粒径分布の広がりが小さいので、光触媒、太陽電池、蛍光体、量子ドットなどの技術分野に優れた特性を発揮させることができる。
　例えば、蛍光体については、組成分布を均一にすることにより、蛍光体の発光波長をコントロールすることができる。また、光触媒については、粒径を小さくすることにより、表面積を増大させることができ、光触媒の触媒能を向上させることができる。また、太陽電池については、粒径を小さくすることにより、塗布法にて太陽電池を作ることができるとともに、太陽電池の各層の間の接触面積を大きくできるので、接触抵抗の小さい太陽電池を作ることができる。さらに、組成分布を均一にすることにより、太陽光に対して最も効率のよい受光領域をコントロールすることができる。さらにまた、量子ドットについては、粒径分布を小さくすることにより、量子ドット効果をより効果的に発揮させることができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、少なくとも前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを反応させて窒化ガリウム系粒子を製造する方法において、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスにレーザを照射して、前記レーザを熱源として前記反応を行う構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記有機ガリウム化合物がトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）である構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記窒素源を含むガスがアンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）のいずれかである構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
　また、本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子は、平均粒径が１～１００ｎｍである構成なので、光触媒、太陽電池、蛍光体、量子ドットなどの技術分野に応用することができる。たとえば、光触媒については、粒径を小さくすることにより、表面積を増大させることができ、光触媒の触媒能を向上させることができる。
　また、本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造装置１１は、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスを流通させるガス流通管１３０と、前記原料ガスをガス流通管１３０に導入するガス導入管１０５、１０６と、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを反応させて製造した窒化ガリウム系粒子をガス流通管１３０から排出するガス排出口１０８と、が備えられており、ガス流通管１３０を流通させる前記原料ガスにレーザを照射するように、ガス流通管１３０の外部にレーザ放射装置１０１が配置されている構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
（実施形態２） 
　図２は、本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造装置（レーザ熱分解装置）の別の一例を説明する模式図である。
　図２に示すように、本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造装置１２は、別のレーザ照射装置２０３、別のレンズ部２０４が配置されてガス流通管１３０の内部に別の熱反応領域２１６が形成され、ガス流通管１３０の一端側に有機インジウム化合物ガス導入管２０９が接続されるとともに、２つの熱反応領域１０９、２１６の間にガスを供給するように別のキャリアガス導入管２１１およびドーパントガス導入管２１２が接続されたほかは実施形態１と同様の構成とされている。なお、実施形態１で示した部材と同じ部材については同じ符号をつけて示している。
　図２に示すように、ガス流通管１３０の一端側はガス導入口１０７とされて、キャリアガス導入管１０４、有機ガリウム化合物ガス導入管１０５、窒素源ガス導入管１０６に加えて、インジウムガス導入管２０９の４本のガス導入管が接続されている。また、ガス流通管１３０の他端側はガス排出口１０８とされている。
　ガス流通管１３０には、２つのスリット部２２１、２２２が設けられている。２つのスリット部２２１、２２２を覆うように、ガス流通管１３０の一部がチャンバー１０３に取り囲まれている。
　チャンバー１０３には２つの窓部２２３、２２４が設けられている。また、チャンバー１０３の外部にはレーザ放射装置１０１、２０３およびレンズ部（集光レンズ）１０２、２０４が備えられている。
　レーザ放射装置１０１、２０３から出射させたレーザは、レンズ部（集光レンズ）１０２、２０４により絞り込まれ、窓部２２３、２２４とスリット部２２１、２２２を介して、ガス流通管１３０の内部の照射部（反応部）１０９、２１６に集光させることができる構成とされている。
　図２に示すように、ガス流通管１３０の内部を流れる原料ガスには、照射部（反応部）１０９、２１６で集光されたレーザが照射される。照射部（反応部）１０９、２１６は、前記原料ガスのレーザが集光され照射される領域である。
　なお、本実施形態では、ガス流通管１３０には、スリット部２２１、２２２が設けられている構成としているが、スリット部２２１、２２２を設ける代わりに、ガス流通管１３０を３つのダクトとからなる構成として、３つのダクトを一定の間隔をあけて対向配置しても良い。これによっても、３つのダクトの間から、レーザを通過させることができ、照射部（反応部）１０９、２１６で、原料ガスに含有される成分を熱反応させることができる。
　図２に示すように、ガス流通管１３０の２つのスリット部２２１、２２２に挟まれた部分は連結部１３１とされている。連結部１３１には２つの熱反応領域１０９、２１６の間にガスを供給するようにガス導入管２１３が設けられており、ガス導入管２１３にはキャリアガス導入管２１１とｎ型またはｐ型ドーパントを含むガスを導入するドーパントガス導入管２１２が接続されている。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源と前記有機インジウム化合物とを含む前記原料ガスに、レーザを照射する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記ドーパント源化合物を添加して別のレーザを照射する第２反応工程と、を具備する。
　本実施形態では、実施形態１で示した３本のガス導入管１０４、１０５、１０６に加えて、有機インジウム化合物ガス導入管２０９が備えられている。
　そのため、ガス導入口１０７に最初に導入されるガスは、有機ガリウム化合物ガス、窒素源ガス、有機インジウム化合物ガスとからなる原料ガスを含むキャリアガスとされる。
　有機インジウム化合物ガスは、窒化ガリウムインジウム粒子もしくはｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子の一成分を形成する有機インジウム化合物を含むガスであり、有機インジウム化合物ガス導入管２０９から導入される。
　有機インジウム化合物としては、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）を用いることが好ましい。これらのガスは、反応性が高いためである。
　図２の矢印で示すように、原料ガスを含むキャリアガスは、ガス流通管１３０の内部を一端側から他端側に向けて流される。
　ガス流通管１３０の内部を流れる原料ガスは、まず、照射部（反応部）１０９で集光されたレーザが照射される。そのとき、原料ガスが瞬時に高温とされ、原料ガスに含まれる成分が熱反応を起こし、窒化ガリウムインジウム粒子（反応生成物）を生成する。なお、原料ガスは一定の流速で流されているので、次の瞬間には、照射部（反応部）１０９から離れた位置へ移り、瞬時に常温に戻される。
　照射部（反応部）１０９で生成された窒化ガリウムインジウム粒子（反応生成物）は、キャリアガスによって、更に下流側へ運ばれる。
　一方、キャリアガス導入管２１１とドーパントガス導入管２１２から導入された各ガスは、ガス導入管２１３でドーパント源化合物を含むキャリアガスとされた後、ガス導入管２１３からガス流通管１３０へ導入される。
　そのため、連結部１３１において、窒化ガリウムインジウム粒子（反応生成物）を含むキャリアガスと、ドーパント源化合物を含むキャリアガスとが混合される。
　ドーパントガスは、ｎ型またはｐ型のドーパントとなる元素を含むドーパント源化合物を含むガスであり、ドーパントガス導入管２１２から導入される。
　ｎ型ドーパントとなる元素としては、シリコン（Ｓｉ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）であることが好ましい。安定したｎ型窒化ガリウムまたは窒化ガリウムインジウム粒子を形成することができる。
　具体的には、ｎ型ドーパントとなる元素を含むドーパント源化合物を含むガスは、モノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ゲルマンガス（ＧｅＨ４）、テトラメチルゲルマニウム（（ＣＨ３）４Ｇｅ）、テトラエチルゲルマニウム（（Ｃ２Ｈ５）４Ｇｅ）のいずれかであることが好ましい。ＳｉまたはＧｅ原料を含み、取り扱いしやすく、安定したｎ型窒化ガリウムまたは窒化ガリウムインジウム粒子を形成することができる。
　ｐ型ドーパントとなる元素としては、マグネシウム（Ｍｇ）であることが好ましい。安定したｐ型窒化ガリウムまたは窒化ガリウムインジウム粒子を形成することができる。
　具体的には、ｐ型ドーパントとなる元素を含むドーパント源化合物を含むガスは、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）であることが好ましい。Ｍｇ原料を含み、取り扱いしやすく、安定したｐ型窒化ガリウムまたは窒化ガリウムインジウム粒子を形成することができる。
　別の照射部（熱反応部）２１６で、窒化ガリウムインジウム粒子（反応生成物）とドーパント源化合物を含むキャリアガス（原料ガス）に、集光されたレーザが照射される。そのとき、原料ガスが瞬時に高温とされ、原料ガスに含まれる成分が熱反応を起こし、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子（反応生成物）を生成する。
　なお、原料ガスは一定の流速で流されているので、次の瞬間には、照射部（熱反応部）２１６から離れた位置へ移り、瞬時に常温に戻される。
　これにより、粒径が小さく、平均粒径が均一で、粒径分布の広がりが小さい窒化ガリウム系粒子（反応生成物）を生成することができる。
　照射部（反応部）２１６で生成されたｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子（反応生成物）は、キャリアガスによって、更に下流側へ運ばれて、ガス排出口１０８から排出され、回収される。
　なお、ドーパントとなる元素として用いるシリコン、ゲルマニウム、マグネシウム、および、窒化ガリウムインジウム粒子を作成する場合に添加するインジウム（Ｉｎ）などの材料は、通常の電気（焼成）炉を用いた熱反応ではガリウムと相分離してしまい、通常はガリウム（Ｇａ）にほとんど固溶しない物質群（難固溶性材料）である。
　本実施形態で用いたレーザ熱分解法は、レーザを集光して照射した照射部（反応部）１０９のみを局所的に瞬時に高温とする構成なので、照射部（反応部）１０９以外の領域は低温領域とされている。そのため、生成物は、前照射部（反応部）１０９からそれ以外の領域に移動するだけで、急速冷却される。また、前記生成物の移動はガスの流れの中で行われるので、前記ガスにより熱が奪い取られることによっても、生成物は急速冷却される。この急速冷却は、様々な材料を容易に混合することができるので、シリコン、マグネシウム、インジウムなどの難固溶性材料であってもガリウムに容易に混合させることができる。
　そのため、レーザ熱分解法は、シリコン、マグネシウム、インジウムなどの難固溶性材料をガリウムに混合させる効果的な方法である。
　また、窒化ガリウム粒子を作成するときの熱反応条件と、ガリウムにシリコン、マグネシウム、インジウムなどの難固溶性材料を固溶させる熱反応条件との間に相関関係はない。そのため、窒化ガリウムを作成する熱反応と、ガリウムにシリコン、マグネシウム、インジウム）などの難固溶性材料を固溶させる熱反応との熱反応を別々に２段階の熱反応として行うことが好ましい。
　本実施形態で示した方法は２つの照射部（反応部）１０９、２１６を用いて２つの熱反応を行わせる構成なので、窒化ガリウム粒子を効率的に生成することができるとともに、ガリウムにシリコン、マグネシウム、インジウムなどの難固溶性材料を効率よく固溶させることができる。
　これにより、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウムまたは窒化ガリウムインジウム粒子（生成物）を効率よく生成することができる。
　さらにまた、照射部（反応部）１０９、２１６の２箇所で異なる熱反応を段階的に行うことにより、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径をより均一化して、その粒度分布の広がりを狭めるとともに、高純度化・高品質化することができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源と前記有機インジウム化合物とを含む原料ガスに、レーザを照射する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物にドーパント源化合物を添加して別のレーザを照射する第２反応工程と、を具備する構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。また、ガリウムにシリコン、マグネシウム、インジウム）などの難固溶性材料を効率よく固溶させることができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記第１および第２反応工程で用いられるレーザが、それぞれ別のレーザ放射装置から放射されたレーザである構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記有機インジウム化合物がトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）である構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記ｎ型ドーパントとなる元素がシリコン（Ｓｉ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）である構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記ｎ型ドーパントとなる元素を含むドーパント源化合物を含むガスがモノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ゲルマンガス（ＧｅＨ４）、テトラメチルゲルマニウム（（ＣＨ３）４Ｇｅ）、テトラエチルゲルマニウム（（Ｃ２Ｈ５）４Ｇｅ）のいずれかである構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記ｐ型ドーパントとなる元素がマグネシウム（Ｍｇ）である構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記ｐ型ドーパントとなる元素を含むドーパント源化合物を含むガスがビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）である構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
　また、本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造装置１２は、ガス流通管１３０の内部の２箇所にレーザが照射されるように、レーザ放射装置１０１、２０３が２台配置されている構成なので、２つの熱反応領域１０９、２１６にそれぞれ別のレーザを照射して熱反応させて、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造装置１２は、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスを流通させるガス流通管１３０と、前記原料ガスをガス流通管１３０に導入するガス導入管１０５、１０６、２０９と、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを反応させて製造した窒化ガリウム系粒子をガス流通管１３０から排出するガス排出口１０８と、が備えられており、ガス流通管１３０を流通させる前記原料ガスにレーザを照射するように、ガス流通管１３０の外部にレーザ放射装置１０１、２０３が配置されている構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。また、ガリウムにシリコン、マグネシウム、インジウムなどの難固溶性材料を効率よく固溶させることができる。
（実施形態３）
　図３は、本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造装置（レーザ熱分解装置）の別の一例を説明する模式図であって、１台のレーザ放射装置を分岐して使用した場合の模式図である。
　図３に示すように、本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造装置１３は、１台のレーザ放射装置１０１をレーザビームスプリッター３０２、３０３により分岐して使用するとともに、分岐後にアッテネーター３０４、３０５を設置したほかは、実施形態２と同様の構成とされている。なお、実施形態２で示した部材と同じ部材については同じ符号をつけて示している。
　レーザビームスプリッター３０２、３０３は、一面側では入射光を透過光と反射光とに分岐し、他面側では入射光を全面反射させる部材である。これにより、レーザビームスプリッター３０２に一面側に入射された光は、透過光と反射光とに分岐され、透過光はアッテネーター３０４へ入射され、反射光は別のレーザビームスプリッター３０３の他面側へ入射される。別のレーザビームスプリッター３０３の他面側へ入射された光は全面反射され、アッテネーター３０５へ入射される。
　アッテネーター３０４、３０５とは、光出力（光信号レベル）を減衰させる減衰器であり、アッテネーター３０４、３０５へ入射された光は、それぞれ光出力を別個に調整されて、レンズ部（集光レンズ）１０２、２０４方向に出射される。これにより、照射部（反応部）１０９、２１６での昇温温度を制御して、そこでの熱反応を別個に調整することができる。
　本実施形態は、実施形態２と同様に、２つの照射部（反応部）１０９、２１６で熱反応を行わせる構成なので、実施形態２と同様の効果を得ることができる。たとえば、インジウム、シリコン、マグネシウムなどをガリウムに容易に添加することができる。
　さらに、レーザ放射装置を１台しか用いない構成なので、製造コストを低く抑えることができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記第１および第２反応工程で用いられるレーザが、それぞれ１のレーザ放射装置から放射されたレーザから分岐されたレーザである構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。また、レーザ放射装置を１台しか用いない構成なので、製造コストを低く抑えることができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造装置１３は、ガス流通管１３０の内部の２箇所にレーザが照射されるように、レーザ放射装置１０１から放射されたレーザが２方向に分岐されるようにレーザビームスプリッター３０２、３０３が配置されている構成なので、２つの熱反応領域１０９、２１６に別の経路でレーザを照射して熱反応させて、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに、均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。また、レーザ放射装置を１台しか用いない構成なので、製造コストを低く抑えることができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造装置１３は、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスを流通させるガス流通管１３０と、前記原料ガスをガス流通管１３０に導入するガス導入管１０５、１０６、２０９、２１２と、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを反応させて製造した窒化ガリウム系粒子をガス流通管１３０から排出するガス排出口１０８と、が備えられており、ガス流通管１３０を流通させる前記原料ガスにレーザを照射するように、ガス流通管１３０の外部にレーザ放射装置１０１が配置されている構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。また、ガリウムにシリコン、マグネシウム、インジウムなどの難固溶性材料を効率よく固溶させることができる。
（実施形態４）
　実施形態１では、図１に示すように、３本のガス導入管をガス導入口１０７に接続してガス流通管１３０に原料ガスを導入する例について説明したが、ガス導入口１０７に、３本のガス導入管に並べて、ｎ型またはｐ型ドーパントを含むガスを導入するドーパントガス導入管を設置してもよい。
　ドーパントガス導入管を設置することにより、原料ガスは有機ガリウム化合物ガス、窒素源ガス、ドーパントガスとからなるので、有機ガリウム化合物と窒素とｎ型またはｐ型ドーパントとを反応させて、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子（生成物）を生成することができる。
（実施形態５）
　また、図１において、ガス導入口１０７に、３本のガス導入管に並べて、有機インジウム化合物を含むガスを導入する有機インジウム化合物ガス導入管を接続してもよい。
　有機インジウム化合物ガス導入管を設置することにより、原料ガスは有機ガリウム化合物ガス、窒素源ガス、有機インジウム化合物ガスとからなるので、有機ガリウム化合物と窒素と有機インジウム化合物とを反応させて、窒化ガリウムインジウム粒子（生成物）を生成することができる。
（実施形態６）
　さらにまた、図１において、ガス導入口１０７に、３本のガス導入管に並べて、ドーパントガス導入管および有機インジウム化合物ガス導入管の両方を接続してもよい。
　これにより、原料ガスは有機ガリウム化合物ガス、窒素源ガス、ドーパントガス、有機インジウム化合物ガスとからなるので、有機ガリウム化合物と窒素とｎ型またはｐ型ドーパントと有機インジウム化合物とを反応させて、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子（生成物）を生成することができる。
（実施形態７）
　実施形態２では、図２に示すように、３本のガス導入管に加えて有機インジウム化合物ガス導入管２０９をガス導入口１０７に接続してガス流通管１３０に原料ガスを導入し、２つの熱反応領域１０９、２１６の間にガスを供給するように別のキャリアガス導入管２１１およびドーパントガス導入管２１２を接続した例について説明したが、有機インジウム化合物ガス導入管とドーパントガス導入管の配置を逆にして、ドーパントガス導入管をガス導入口１０７に接続し、有機インジウム化合物ガス導入管を２つの熱反応領域１０９、２１６の間にガスを供給するように接続してもよい。
　この構成では、まず、照射部（反応部）１０９において、有機ガリウム化合物ガスと窒素源ガスとドーパントガスとを含む原料ガスを導入して、窒化ガリウム粒子にｎ型またはｐ型ドーパントを固溶させて、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子を効率よく作成する。
　次に、照射部（熱反応部）２１６において、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子を含有したガスに前記有機インジウム化合物を導入して、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子にインジウムを固溶させることができ、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を効率よく作成することができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源と前記ドーパントガスとを含む前記原料ガスに、レーザを照射して、前記ガスに含まれる成分を反応させることにより、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子を製造する第１反応工程と、前記窒化ガリウムインジウム粒子と前記有機インジウム化合物とを含むガスに、レーザを照射して、前記ガスに含まれる成分を反応させることにより、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を製造する第２反応工程と、を有する構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
（実施形態８）
　また、図２において、ドーパントガス導入管２１２の代わりに有機ガリウム化合物ガス導入管を２つの熱反応領域１０９、２１６の間にガスを供給するように接続して、第１の熱反応工程では有機インジウム化合物ガス導入管と窒素源ガス導入管からのみガスを流通させて窒化インジウム粒子を生成した後、第２の熱反応工程で有機ガリウム化合物ガスを導入して、窒化ガリウムインジウム粒子を生成してもよい。
（実施形態９）
　また、図２において、ドーパントガス導入管２１２の代わりに有機インジウム化合物ガス導入管を２つの熱反応領域１０９、２１６の間にガスを供給するように接続して、第１の熱反応工程では有機ガリウム化合物ガス導入管と窒素源ガス導入管からのみガスを流通させて窒化ガリウム粒子を生成した後、第２の熱反応工程で有機インジウム化合物ガスを導入して、窒化ガリウムインジウム粒子を生成してもよい。
　この場合には、熱反応において高温状態が必要な窒化ガリウム粒子の生成工程と、窒化ガリウム粒子の生成温度に近い高温では分解されてしまう窒化ガリウムインジウム粒子の生成工程と、を別にして行うことができるので好ましい。これにより、より高品質な窒化ガリウムインジウム粒子を作成することができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスに、レーザを照射して、前記ガスに含まれる成分を反応させることにより、窒化ガリウム粒子を製造する第１反応工程と、前記窒化ガリウム粒子と前記有機インジウム化合物とを含むガスに、レーザを照射して、前記ガスに含まれる成分を反応させることにより、窒化ガリウムインジウム粒子を製造する第２反応工程と、を有する構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
（実施形態１０）
　また、図２において、第１の熱反応工程で有機ガリウム化合物ガス導入管と窒素源ガス導入管からのみガスを流通させて窒化ガリウム粒子を生成した後、第２の熱反応工程でｎ型またはｐ型ドーパントガスを導入して、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子を生成してもよい。これにより、より高品質なｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子を作成することができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む原料ガスに、レーザを照射して、前記ガスに含まれる成分を反応させることにより、窒化ガリウム粒子を製造する第１反応工程と、前記窒化ガリウム粒子とｎ型またはｐ型ドーパントとなる元素を含むドーパント源化合物とを含むガスに、レーザを照射して、前記ガスに含まれる成分を反応させることにより、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子を製造する第２反応工程と、を有する構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
（実施形態１１）
　また、図２において、ドーパントガス導入管２１２に並べて有機インジウム化合物ガス導入管も２つの熱反応領域１０９、２１６の間にガスを供給するように接続して、第１の熱反応工程では有機ガリウム化合物ガス導入管と窒素源ガス導入管からのみガスを流通させて窒化ガリウム粒子を生成した後、第２の熱反応工程でｎ型またはｐ型ドーパントガスと有機インジウム化合物ガスを導入して、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を生成してもよい。これにより、より高品質なｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を作成することができる。
　本発明の実施形態である窒化ガリウム系粒子の製造方法は、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスに、レーザを照射して、前記ガスに含まれる成分を熱反応させることにより、窒化ガリウム粒子を製造する第１反応工程と、前記窒化ガリウム粒子を含有したガスに、有機インジウム化合物を含むガスとｎ型またはｐ型ドーパントを含むガスとを混入させた状態で、レーザを照射して、前記ガスに含まれる成分を熱反応させることにより、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を製造する第２反応工程と、を有する構成なので、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径を小さくするとともに均一にして粒径分布の広がりを狭めることができる。
（実施形態１２）
　さらにまた、図２において、ドーパントガス導入管２１２の代わりに有機インジウム化合物ガス導入管を２つの熱反応領域１０９、２１６の間にガスを供給するように接続して、照射部（反応部）１０９、２１６の２箇所で同じ熱反応を行って、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径をより均一化して、その粒度分布の広がりを狭めるとともに、高純度化・高品質化してもよい。
　この構成では、まず、照射部（反応部）１０９において、有機ガリウム化合物ガスと窒素源ガスと有機インジウム化合物ガスからなる原料ガスを導入して、窒化ガリウム粒子にインジウムを固溶させて、窒化ガリウムインジウム粒子を効率よく作成する。
　次に、照射部（熱反応部）２１６において、窒化ガリウムインジウム粒子を含有したガスに有機インジウム化合物ガスを導入して、窒化ガリウムインジウム粒子にインジウムをさらに固溶させて、窒化ガリウムインジウム粒子を効率よく作成することができる。これにより、窒化ガリウム系粒子（反応生成物）の粒径をより均一化して、その粒度分布の広がりを狭めるとともに、高純度化・高品質化することができる。
　また、逆に、有機インジウム化合物ガス導入管２０９の代わりに、ドーパントガス導入管をガス導入口１０７に接続してもよい。これにより、より高品質なｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子を作成することができる。
　熱反応は１回または２回に限定されるものではなく、多数の熱反応を段階的に行う構成としても良い。たとえば、３台のレーザ放射装置を用いて３箇所の熱反応領域を設定し、１段階目の熱反応で窒化ガリウム粒子を生成した後、２段階目の熱反応で窒化ガリウムインジウム粒子を生成し、３段階目の熱反応でｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を作成するようにしても良い。
　なお、照射部（熱反応部）は３箇所以上形成した場合には、例えば、２箇所の照射部で形成した窒化ガリウムインジウム粒子の表面をｐ型あるいはｎ型窒化ガリウム粒子で被覆することが可能になる。
　以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
　（実施例１）
　図１に示す窒化ガリウム系粒子の製造装置を用いて、窒化ガリウム系粒子の製造を行った。
　まず、ドライポンプがつながれた排出管からガスを排気することにより、チャンバー容積０．１ｍ３のチャンバー内を減圧状態とした。
　次に、導入管から、キャリアガスとしてＨ２を２００００ｓｃｃｍ、窒素源ガスとしてＮＨ３を１４０００ｓｃｃｍ、有機ガリウム化合物ガスとしてＴＭＧを３００ｓｃｃｍでチャンバー内に導入した。このとき、チャンバー圧力は２００Ｔｏｒｒであった。
　この状態で、ＣＯ２レーザを備えたレーザ放射装置から１２００Ｗの出力で放射したレーザを、集光レンズを介して、チャンバー内の照射部（反応部）へ一定時間集光した。
　その後、排出管で窒化ガリウム粒子を捕集した。捕集された窒化ガリウム粒子は、平均粒径３０ｎｍであり、粒径分散はσ＝２ｎｍであった。
（実施例２）
　図２に示す窒化ガリウム系粒子の製造装置を用いて、ｎ型窒化ガリウム系粒子の製造を行った。
　まず、ドライポンプがつながれた排出管からガスを排気することにより、チャンバー容積０．２ｍ３のチャンバー内を減圧状態とした。
　次に、導入管から、キャリアガスとしてＨ２を３００００ｓｃｃｍ、窒素源ガスとしてＮＨ３を２１０００ｓｃｃｍ、有機ガリウム化合物ガスとしてＴＭＧを４５０ｓｃｃｍでチャンバー内に導入した。
　この状態で、ＣＯ２レーザを備えたレーザ放射装置から１２００Ｗの出力で放射したレーザを、集光レンズを介して、チャンバー内の照射部（反応部）へ一定時間集光した。
　また、同時に、別の導入管から、キャリアガスとしてＨ２を１００００ｓｃｃｍ、ｎ型ドーパントとしてＳｉＨ４（５０ｐｐｍ）を１００ｓｃｃｍでチャンバー内に導入した。
　この状態で、ＣＯ２レーザを備えた別のレーザ放射装置から１１００Ｗの出力で放射したレーザを、集光レンズを介して、チャンバー内の別の照射部（反応部）へ一定時間集光した。このとき、チャンバー圧力は２００Ｔｏｒｒであった。
　その後、排出管でｎ型窒化ガリウム粒子を捕集した。捕集されたｎ型窒化ガリウム粒子は、平均粒径３５ｎｍであり、粒径分散はσ＝３ｎｍであった。
（実施例３）
　図２に示す窒化ガリウム系粒子の製造装置を用いて、ｐ型窒化ガリウム系粒子の製造を行った。
　まず、ドライポンプがつながれた排出管からガスを排気することにより、チャンバー容積０．２ｍ３のチャンバー内を減圧状態とした。
　次に、導入管から、キャリアガスとしてＨ２を３００００ｓｃｃｍ、窒素源ガスとしてＮＨ３を２１０００ｓｃｃｍ、有機ガリウム化合物ガスとしてＴＭＧを４５０ｓｃｃｍでチャンバー内に導入した。
　この状態で、ＣＯ２レーザを備えたレーザ放射装置から１２００Ｗの出力で放射したレーザを、集光レンズを介して、チャンバー内の照射部（反応部）へ一定時間集光した。
　また、同時に、別の導入管から、キャリアガスとしてＨ２を１００００ｓｃｃｍ、ｐ型ドーパントとしてＣｐ２Ｍｇを７００ｓｃｃｍでチャンバー内に導入した。
　この状態で、ＣＯ２レーザを備えた別のレーザ放射装置から１１００Ｗの出力で放射したレーザを、集光レンズを介して、チャンバー内の別の照射部（反応部）へ一定時間集光した。このとき、チャンバー圧力は２００Ｔｏｒｒであった。
　その後、排出管でｐ型窒化ガリウム粒子を捕集した。捕集されたｐ型窒化ガリウム粒子は、平均粒径３５ｎｍであり、粒径分散はσ＝３ｎｍであった。
（実施例４）
　図２に示す窒化ガリウム系粒子の製造装置を用いて、窒化ガリウムインジウム粒子の製造を行った。
　まず、ドライポンプがつながれた排出管からガスを排気することにより、チャンバー容積０．２ｍ３のチャンバー内を減圧状態とした。
　次に、導入管から、キャリアガスとしてＨ２を３００００ｓｃｃｍ、窒素源ガスとしてＮＨ３を２１０００ｓｃｃｍ、有機ガリウム化合物ガスとしてＴＭＧを４５０ｓｃｃｍでチャンバー内に導入した。
　この状態で、ＣＯ２レーザを備えたレーザ放射装置から１２００Ｗの出力で放射したレーザを、集光レンズを介して、チャンバー内の照射部（反応部）へ一定時間集光した。
　また、同時に、別の導入管から、キャリアガスとしてＨ２を１００００ｓｃｃｍ、有機インジウム化合物としてＴＭＩを１００ｓｃｃｍでチャンバー内に導入した。
　この状態で、ＣＯ２レーザを備えた別のレーザ放射装置から８００Ｗの出力で放射したレーザを、集光レンズを介して、チャンバー内の別の照射部（反応部）へ一定時間集光した。このとき、チャンバー圧力は２００Ｔｏｒｒであった。
　その後、排出管で窒化ガリウムインジウム粒子を捕集した。捕集された窒化ガリウムインジウム粒子は、平均粒径３０ｎｍであり、粒径分散はσ＝２ｎｍであった。
　以上の結果を表１にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本発明は、窒化ガリウム系粒子、その製造方法及び製造装置に関するものである。本発明の窒化ガリウム系粒子の製造方法および製造装置を用いることにより、光触媒、太陽電池、蛍光体、量子ドットなどの技術分野に適用することができる高品質の窒化ガリウム系粒子を形成できることができる。従って、光触媒を用いる石油化学産業、太陽光発電などのエネルギー産業、蛍光体を用いるディスプレイ産業、量子ドットを用いるコンピュータ産業などにおいて利用可能性がある。
　１１、１２、１３…窒化ガリウム系粒子の製造装置、１０１…レーザ放射装置、１０２…レンズ部（集光レンズ）、１０３…チャンバー、１０３ｃ…内壁面、１０４…キャリアガス導入管、１０５…有機ガリウム化合物ガス導入管、１０６…窒素源ガス導入管、１０７…ガス導入口、１０８…ガス排出口（生成物搬出口）、１０９…照射部（熱反応部）、１３０…ガス流通管、１３１…連結部、２０３…レーザ放射装置、２０４…レンズ部（集光レンズ）、２０９…有機インジウム化合物ガス導入管、２１１…キャリアガス導入管、２１２…ドーパントガス導入管、２１３…ガス導入口、２１６…照射部（熱反応部）、２２１、２２２…スリット部、２２３、２２４…窓部、３０２、３０３…レーザビームスプリッター、３０４、３０５…アッテネーター。

Claims (28)

  1. 　少なくとも有機ガリウム化合物と窒素源とを反応させて窒化ガリウム系粒子を製造する方法において、
    　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む原料ガスにレーザを照射して、前記レーザを熱源として前記反応を行うことを特徴とする窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  2. 　前記原料ガスに有機インジウム化合物および／またはｎ型またはｐ型ドーパントとなる元素を含むドーパント源化合物を更に添加して反応させることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  3. 　少なくとも前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスにレーザを照射する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記有機インジウム化合物および／または前記ドーパント源化合物を添加して別のレーザを照射する第２反応工程と、を具備することを特徴とする請求項２に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  4. 　前記第１反応工程で前記原料ガスに有機インジウム化合物および／またはドーパント源化合物を更に添加することを特徴とする請求項３に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  5. 　少なくとも前記有機インジウム化合物と前記窒素源とを含む別の原料ガスにレーザを照射する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記有機ガリウム化合物および／または前記ドーパント源化合物を添加して別のレーザを照射する第２反応工程と、を具備することを特徴とする請求項２に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  6. 　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスにレーザを照射して窒化ガリウム粒子を製造することを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  7. 　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源と前記有機インジウム化合物とを含む前記原料ガスに、レーザを照射して窒化ガリウムインジウム粒子を製造することを特徴とする請求項２に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  8. 　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源と前記ドーパント源化合物とを含む前記原料ガスに、レーザを照射してｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子を製造することを特徴とする請求項２に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  9. 　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源と前記有機インジウム化合物と前記ドーパント源化合物とを含む前記原料ガスに、レーザを照射してｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を製造することを特徴とする請求項２に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  10. 　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスにレーザを照射して窒化ガリウム粒子を製造する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記有機インジウム化合物を添加して、別のレーザを照射して、窒化ガリウムインジウム粒子を製造する第２反応工程と、を有することを特徴とする請求項３に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  11. 　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスにレーザを照射して窒化ガリウム粒子を製造する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記ドーパント源化合物を添加して、別のレーザを照射して、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子を製造する第２反応工程と、を有することを特徴とする請求項３に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  12. 　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスにレーザを照射して窒化ガリウム粒子を製造する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記有機インジウム化合物と前記ドーパント源化合物を添加して、別のレーザを照射して、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を製造する第２反応工程と、を有することを特徴とする請求項３に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  13. 　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源と前記有機インジウム化合物とを含む前記原料ガスに、レーザを照射して、窒化ガリウムインジウム粒子を製造する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記ドーパント源化合物を添加して、別のレーザを照射して、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を製造する第２反応工程と、を有することを特徴とする請求項４に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  14. 　前記有機ガリウム化合物と前記窒素源と前記ドーパント源化合物とを含む前記原料ガスに、レーザを照射して、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウム粒子を製造する第１反応工程と、前記第１反応工程の反応生成物に前記有機インジウム化合物を添加して、別のレーザを照射して、ｎ型またはｐ型の窒化ガリウムインジウム粒子を製造する第２反応工程と、を有することを特徴とする請求項４に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  15. 　前記原料ガスをキャリアガスとともに上流側から流通させて、前記レーザの照射部で前記反応をさせて得た反応生成物である前記窒化ガリウム系粒子を下流側で回収することを特徴とする請求項１～１４のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  16. 　前記第１および第２反応工程で用いられるレーザが、それぞれ別のレーザ放射装置から放射されたレーザであることを特徴とする請求項３～５、１０～１４のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  17. 　前記第１および第２反応工程で用いられるレーザが、それぞれ１のレーザ放射装置から放射されたレーザから分岐されたレーザであることを特徴とする請求項３～５、１０～１４のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  18. 　前記有機ガリウム化合物がトリメチルガリウムまたはトリエチルガリウムであることを特徴とする請求項１～１４のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  19. 　前記有機インジウム化合物がトリメチルインジウムまたはトリエチルインジウムであることを特徴とする請求項２～５、７、９、１０、１２～１４のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  20. 　前記窒素源を含むガスがアンモニア、窒素、ヒドラジンのいずれかであることを特徴とする請求項１～１４のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  21. 　前記ｎ型ドーパントとなる元素がシリコンまたはゲルマニウムであることを特徴とする請求項２～５、８、９、１１～１４のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  22. 　前記ｎ型ドーパントとなる元素を含むドーパント源化合物を含むガスがモノシラン、ジシラン、ゲルマンガス、テトラメチルゲルマニウム、テトラエチルゲルマニウムのいずれかであることを特徴とする請求項２１に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  23. 　前記ｐ型ドーパントとなる元素がマグネシウムであることを特徴とする請求項２～５、８、９、１１～１４のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  24. 　前記ｐ型ドーパントとなる元素を含むドーパント源化合物を含むガスがビスシクロペンタジエニルマグネシウムまたはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムであることを特徴とする請求項２３に記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法。
  25. 　請求項１～２４のいずれかに記載の窒化ガリウム系粒子の製造方法に用いる窒化ガリウム系粒子の製造装置であって、
    　少なくとも前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを含む前記原料ガスを流通させるガス流通管と、前記原料ガスを前記ガス流通管に導入するガス導入管と、前記有機ガリウム化合物と前記窒素源とを反応させて製造した窒化ガリウム系粒子を前記ガス流通管から排出するガス排出管と、が備えられており、
    　前記ガス流通管を流通させる前記原料ガスにレーザを照射するように、前記ガス流通管の外部にレーザ放射装置が配置されていることを特徴とする窒化ガリウム系粒子の製造装置。
  26. 　前記ガス流通管の内部の２箇所にレーザが照射されるように、前記レーザ放射装置が２台配置されていることを特徴とする請求項２５に記載の窒化ガリウム系粒子の製造装置。
  27. 　前記ガス流通管の内部の２箇所にレーザが照射されるように、前記レーザ放射装置から放射されたレーザが２方向に分岐されるようにレーザビームスプリッターが配置されていることを特徴とする請求項２５に記載の窒化ガリウム系粒子の製造装置。
  28. 　請求項１～２４のいずれかに記載の製造方法により製造された窒化ガリウム系粒子であって、平均粒径が１～１００ｎｍであることを特徴とする窒化ガリウム系粒子。
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