JP2706204B2 - Liquid crystal growth method and liquid crystal growth apparatus - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は結晶成長に関し、特に液
相結晶成長に関する。蒸気圧の高い化合物半導体、特に
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のバルク結晶成長技術とし
て、成長温度を低下できる溶液結晶成長が期待されてい
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to crystal growth, and more particularly to liquid phase crystal growth. Solution crystal growth that can lower the growth temperature is expected as a bulk crystal growth technique for compound semiconductors having a high vapor pressure, particularly II-VI group compound semiconductors.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は高い融点を
有し、さらに構成元素の蒸気圧が高い。従って融液成長
では結晶成長容器に高い耐圧性が必要となるばかりでな
く、成長した結晶には高密度の結晶欠陥が生じ易い。2. Description of the Related Art Group II-VI compound semiconductors have a high melting point and the constituent elements have a high vapor pressure. Therefore, in melt growth, not only high pressure resistance is required for the crystal growth container, but also high-density crystal defects are likely to occur in the grown crystal.

【０００３】溶液成長を利用すると、ＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体の結晶成長温度を低下することが可能となり、
良質の結晶を得られる可能性がある。溶媒としてはＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体の構成元素であるＩＩ族元素やＶ
Ｉ族元素を用いる方法が提案されている。The use of solution growth makes it possible to lower the crystal growth temperature of II-VI compound semiconductors,
Good quality crystals may be obtained. II as solvent
A group II element or V which is a constituent element of a group VI compound semiconductor;
A method using a group I element has been proposed.

【０００４】図６に、従来の技術によるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体の溶液成長による結晶成長装置の構成例を示
す。図中左側に結晶成長装置を断面で示し、右側に結晶
装置内に設定される温度分布をグラフで示す。２種類の
適当な径を有する石英管を接続して結晶成長容器１が形
成されている。なお、初めは上端を開放しておく。結晶
成長容器１内の下部にはカーボン等の熱伝導率のよい材
料で作成したヒートシンク６が配置されている。FIG. 6 shows an example of the structure of a conventional crystal growth apparatus for growing a II-VI group compound semiconductor by solution. The left side of the figure shows the crystal growth apparatus in cross section, and the right side shows a graph of the temperature distribution set in the crystal apparatus. A crystal growth vessel 1 is formed by connecting two kinds of quartz tubes having appropriate diameters. At the beginning, the upper end is left open. A heat sink 6 made of a material having a high thermal conductivity such as carbon is arranged at a lower portion in the crystal growth vessel 1.

【０００５】ヒートシンク６は、その上面にシード結晶
５を載置するための凹みを有し、結晶成長容器１に固定
されている。ヒートシンク６上面の凹みにシード結晶５
が載置され、その上から適当な長さの円筒状のシード止
め４が挿入され、結晶成長容器１に固定されている。な
お、原料充填前の状態においては、結晶成長容器１のた
とえば上部が開放されている。The heat sink 6 has a recess on the upper surface for mounting the seed crystal 5 and is fixed to the crystal growth vessel 1. Seed crystal 5 in dent on top of heat sink 6
Is mounted thereon, and a cylindrical seed stopper 4 having an appropriate length is inserted from above, and is fixed to the crystal growth vessel 1. Note that, before the raw material is filled, for example, the upper part of the crystal growth vessel 1 is open.

【０００６】結晶成長容器１に溶媒３としてＳｅ−Ｔｅ
（所定混合比のＳｅとＴｅ）、ソース結晶２としてＺｎ
Ｓｅ多結晶を挿入する。なお、ＺｎＳｅ結晶成長の溶媒
としてＳｅのみを用いるとＺｎＳｅの溶解度が低い。Ｓ
ｅ−Ｔｅを用いるのは、Ｔｅを添加して溶解度を増大さ
せるためである。ソース結晶２、溶媒３を投入した後、
結晶成長容器１内を真空排気し、開放部を封止する。[0006] In the crystal growth vessel 1, Se-Te
(Se and Te at a predetermined mixing ratio), and Zn as the source crystal 2
Insert the Se polycrystal. When only Se is used as a solvent for ZnSe crystal growth, the solubility of ZnSe is low. S
The reason for using e-Te is to increase the solubility by adding Te. After charging the source crystal 2 and the solvent 3,
The inside of the crystal growth vessel 1 is evacuated and the opening is sealed.

【０００７】このように準備した結晶成長アンプルを、
図１右側に示すような温度勾配を設定した外熱型の電気
炉中に配置する。外熱型電気炉は炉心管７の周囲にヒー
タ線８を巻回したもので構成され、炉心管７内部に結晶
成長容器１を収容するための縦型空間が形成されてい
る。The thus prepared crystal growth ampoule is
It is placed in an externally heated electric furnace with a temperature gradient set as shown on the right side of FIG. The external heating type electric furnace is configured by winding a heater wire 8 around a furnace tube 7, and a vertical space for accommodating the crystal growth vessel 1 is formed inside the furnace tube 7.

【０００８】炉心管７内部には、図中右側で示すよう
に、上部で高く、下部で低くなる縦方向温度分布が設定
される。ソース結晶２が配置される位置の温度をＴｓ、
結晶成長が生じるシード結晶５表面の位置の温度がＴｇ
で示されている。Ｔｓ＞Ｔｇである。As shown on the right side of the figure, a vertical temperature distribution that is higher at the upper part and lower at the lower part is set inside the furnace tube 7. The temperature at the position where the source crystal 2 is arranged is Ts,
The temperature at the position on the surface of the seed crystal 5 where crystal growth occurs is Tg
Indicated by Ts> Tg.

【０００９】このような温度分布内に結晶成長容器１が
配置されると、高温部のソース結晶２は、高温部での飽
和溶解度まで溶媒３に溶解する。溶媒３中に溶解したソ
ース結晶成分は、拡散によって低温部にも移動し、低温
部の溶液を過飽和状態にする。When the crystal growth vessel 1 is arranged in such a temperature distribution, the source crystal 2 in the high temperature part dissolves in the solvent 3 up to the saturation solubility in the high temperature part. The source crystal component dissolved in the solvent 3 moves to the low-temperature part by diffusion, and makes the solution in the low-temperature part supersaturated.

【００１０】シード結晶５が低温部に配置され、過飽和
溶液と接触することにより、シード結晶５上に結晶成長
が生じる。このようにして、シード結晶５上にバルク状
の単結晶を成長させる。[0010] When the seed crystal 5 is placed in the low temperature part and comes into contact with the supersaturated solution, crystal growth occurs on the seed crystal 5. Thus, a bulk single crystal is grown on the seed crystal 5.

【００１１】[0011]

【発明が解決しようとする課題】図６に示したような結
晶成長においては、溶媒の熱伝導率が高く、溶媒中の温
度勾配を大きくとりにくい。このため、シード結晶上で
の結晶成長速度が遅く、バルク状単結晶を得るのに長時
間を必要とする。In the crystal growth as shown in FIG. 6, the thermal conductivity of the solvent is high and it is difficult to take a large temperature gradient in the solvent. Therefore, the crystal growth rate on the seed crystal is low, and a long time is required to obtain a bulk single crystal.

【００１２】本発明の目的は、結晶成長速度を増大する
ことのできる結晶成長技術を提供することである。An object of the present invention is to provide a crystal growth technique capable of increasing a crystal growth rate.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の液相結晶成長方
法は、溶媒の上下に温度差を形成し、溶媒の上側高温部
にソース結晶を配置し、溶媒の下側低温部で結晶成長を
行なう液相結晶成長方法において、溶媒を容器中に収容
し、容器外側に配置したヒータからの輻射熱によって高
温部の溶媒を加熱し、前記高温部より下側の結晶析出部
周囲においてヒータからの輻射熱を遮蔽することを特徴
とする。Liquid phase crystal growth method of the present invention solving the problem to means for the] is a temperature difference is formed on the top and bottom of the solvent, placing the source crystal in the upper hot portion of the solvent, the crystal growth in the lower temperature portion of the solvent in the liquid phase crystal growth method of performing the solvent container to house, high radiation heat from the heater disposed in the container outside
The method is characterized in that the solvent in the warm part is heated, and radiant heat from the heater is shielded around the crystal deposition part below the high temperature part .

【００１４】[0014]

【作用】結晶析出部周囲において、ヒータからの輻射熱
を遮蔽すると、結晶成長速度が増大することが認められ
た。この現象は、以下のように観察できる。It has been found that, when radiant heat from the heater is shielded around the crystal deposition portion, the crystal growth rate increases. This phenomenon can be observed as follows.

【００１５】結晶成長速度は、ソース成分の供給が十分
であれば、結晶析出部における温度勾配が急なほど大き
くすることが可能である。従来は、溶媒の熱伝導率が高
い上、結晶成長部においても外部から輻射熱を受けてい
たため、結晶析出部周囲において大きな温度勾配を形成
することが難しかった。If the supply of the source component is sufficient, the crystal growth rate can be increased as the temperature gradient in the crystal deposition portion becomes steeper. Conventionally, since the thermal conductivity of the solvent is high and the crystal growth portion also receives radiant heat from the outside, it has been difficult to form a large temperature gradient around the crystal deposition portion.

【００１６】結晶析出部周囲に入射しようとするヒータ
からの輻射熱を遮断することにより、結晶析出部におい
て大きな温度勾配を形成することが可能となる。このた
め、大きな結晶成長速度を得ることが可能となる。By blocking the radiant heat from the heater that is going to enter the periphery of the crystal deposition portion, it is possible to form a large temperature gradient in the crystal deposition portion. Therefore, a high crystal growth rate can be obtained.

【００１７】[0017]

【実施例】以下、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のＺｎＳｅ
をＳｅ−Ｔｅ溶媒を用いて成長する場合を例にとって説
明する。ＺｎＳｅは、青色発光半導体素子として期待さ
れる材料である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, ZnSe of II-VI compound semiconductor will be described.
Will be described by taking as an example the case of growing using a Se—Te solvent. ZnSe is a material expected as a blue light emitting semiconductor device.

【００１８】図１に本発明の実施例による結晶成長装置
を示す。図中左側に結晶成長装置の断面図を示し、図中
右側に炉内に設定される温度分布を示す。適当な径を有
する小口径の石英管１ａと大口径の石英管１ｂを接続
し、結晶成長容器１を準備する。なお、この段階では大
口径の石英管１ｂ上部は開放された状態である。FIG. 1 shows a crystal growth apparatus according to an embodiment of the present invention. A cross-sectional view of the crystal growth apparatus is shown on the left side of the figure, and a temperature distribution set in the furnace is shown on the right side of the figure. A crystal growth vessel 1 is prepared by connecting a small-diameter quartz tube 1a having an appropriate diameter and a large-diameter quartz tube 1b. At this stage, the upper part of the large-diameter quartz tube 1b is open.

【００１９】この成長結晶容器１を弗酸でエッチングし
て表面を清浄化する。表面を清浄化した結晶成長容器１
の底部にカーボン等の熱伝導率のよい材料で作成したヒ
ートシンク６を収納し、真空ベーキングを施した後、結
晶成長容器１の内径を縮小させること等によるヒートシ
ンク６を固定する。The growth crystal container 1 is etched with hydrofluoric acid to clean the surface. Crystal growth vessel 1 with clean surface
A heat sink 6 made of a material having a high thermal conductivity such as carbon is housed in the bottom of the substrate, and subjected to vacuum baking. Then, the heat sink 6 is fixed by reducing the inner diameter of the crystal growth vessel 1 or the like.

【００２０】シード結晶５として、面方位（１１１）面
を有するＺｎＳｅ単結晶を準備する。なお、（１１１）
面以外のＺｎＳｅ単結晶を用いることも可能である。シ
ード結晶５を鏡面研磨した後洗浄し、鏡面エッチングを
施す。このように準備したシード結晶５をヒートシンク
６の上面に形成された凹み内に載置し、その上に石英等
の材質で形成された円筒状のシード止め４を挿入する。As the seed crystal 5, a ZnSe single crystal having a (111) plane orientation is prepared. Note that (111)
It is also possible to use a ZnSe single crystal other than a plane. After the seed crystal 5 is mirror-polished, it is washed and mirror-etched. The seed crystal 5 prepared as described above is placed in a recess formed on the upper surface of the heat sink 6, and a cylindrical seed stopper 4 made of a material such as quartz is inserted thereon.

【００２１】シード結晶５の上面はヒートシンク６の上
面とほぼ面一とする。シード止め４の上端は、結晶成長
容器１の小径上端よりもわずかに下に配置されるように
する。シード止め４を配置した後、図中矢印Ｓの位置で
結晶成長容器１を凹ますことにより、シード止め４を固
定する。The upper surface of the seed crystal 5 is substantially flush with the upper surface of the heat sink 6. The upper end of the seed stopper 4 is arranged slightly below the small-diameter upper end of the crystal growth vessel 1. After disposing the seed stopper 4, the seed stopper 4 is fixed by recessing the crystal growth vessel 1 at the position of arrow S in the figure.

【００２２】その後、溶媒３として所定組成のＳｅ−Ｔ
ｅ混合物、ソース結晶２としてＺｎＳｅの多結晶を結晶
成長容器１内に投入する。ソース結晶２は、結晶成長容
器１の段差Ｋを利用して保持される。Thereafter, the solvent 3 having a predetermined composition of Se-T
An e-mixture and a polycrystal of ZnSe as a source crystal 2 are charged into the crystal growth vessel 1. Source crystal 2 is held using step K of crystal growth vessel 1.

【００２３】このようにソース結晶２、溶媒３を充填し
た結晶成長容器１を真空排気装置に接続し、その内部を
２×１０^-6Ｔｏｒｒよりも高い真空度に真空排気し、開
放端を封止する。The crystal growth vessel 1 thus filled with the source crystal 2 and the solvent 3 is connected to a vacuum evacuation apparatus, and the inside thereof is evacuated to a degree of vacuum higher than 2 × 10 ^-6 Torr, and the open end is sealed. Stop.

【００２４】ヒートシンク６の上面とほぼ面一であるシ
ード結晶５の上面を中心とし、その上下数十ｍｍの範囲
に亘ってガラス繊維製断熱材で構成された輻射熱遮蔽材
９を結晶成長容器１の外壁面上に直接円筒状に巻きつけ
る。The radiant heat shielding material 9 made of glass fiber heat insulating material is applied to the crystal growth vessel 1 over a range of several tens mm above and below the center of the seed crystal 5 which is substantially flush with the upper surface of the heat sink 6. wound on the outer wall surface directly cylindrical.

【００２５】輻射熱遮蔽材の好ましい性質としては、輻
射を反射するような材料（たとえば、Ａｕ、ＴｉＮをコ
ーティングした石英管）、非常に熱伝導率が低く、吸収
された輻射熱が反射側には輻射がでてこないような材料
（セラミックファイバ断熱材、ＰＢＮ（パイロリティッ
ク ボロン ナイトライド）等）が考えられる。As the preferable properties of the radiation heat shielding material, a material that reflects radiation (for example, a quartz tube coated with Au or TiN), has a very low thermal conductivity, and the absorbed radiation heat radiates to the reflection side. material that does not come out (ceramic fiber insulation material, PBN (Pairoriti'
Cubolone nitride) ).

【００２６】ガラス繊維性断熱材は、外部から入射する
輻射熱を遮蔽、散乱させ、結晶成長容器１内に入射する
輻射熱量を減少させる。なお、輻射熱遮蔽材９はガラス
繊維状断熱材に限らず種々の材料を用いることができ
る。The glass fiber heat insulating material shields and scatters radiant heat incident from the outside, and reduces the amount of radiant heat entering the crystal growth vessel 1. The radiation heat shielding material 9 is not limited to the glass fiber heat insulating material, and various materials can be used.

【００２７】たとえば、表面を不透明加工した石英管、
輻射熱遮蔽効果を有する材質、たとえば赤外線を反射さ
せる材料であるＡｕ、ＴｉＮ等をコーティングした石英
管、他の材質の断熱材等輻射熱を遮蔽、減少できる材料
であればどのような材料を用いてもよい。結晶成長容器
１に直接巻きつけるような場合には、断熱性の高い構造
とすることが好ましい。For example, a quartz tube whose surface is made opaque,
Any material that can block and reduce radiant heat, such as a quartz tube coated with a material that has a radiation heat shielding effect, such as a quartz tube coated with a material that reflects infrared rays, such as Au or TiN, or a heat insulating material of another material, can be used. Good. In the case of winding directly around the crystal growth vessel 1, a structure having high heat insulating properties is preferable.

【００２８】このように準備した結晶成長容器１を、図
１右側に示すような所定の温度分布を形成した電気炉内
に配置する。電気炉は内部に結晶成長容器１を収容する
ことのできる縦型空間を形成する炉心管７の周囲にヒー
タ線８を巻回した構成を有する。The crystal growth vessel 1 thus prepared is placed in an electric furnace having a predetermined temperature distribution as shown on the right side of FIG. Electric furnace having the configuration winding heater wire 8 around the core tube 7 that forms a vertical space that can accommodate the crystal growth vessel 1 inside.

【００２９】なお、電気炉内においてはソース結晶２の
配置される位置の温度をＴｓ、シード結晶５表面の結晶
成長が生じる部分の温度をＴｇで表す。なお、１ｃｍ当
たりの温度勾配を以下ｄＴで表す。In the electric furnace, the temperature at the position where the source crystal 2 is disposed is represented by Ts, and the temperature at a portion where crystal growth occurs on the surface of the seed crystal 5 is represented by Tg. In addition, the temperature gradient per 1 cm is represented by dT below.

【００３０】ソース結晶２は、ソース温度Ｔｓで溶媒３
中に飽和溶解度まで溶解する。ソース結晶成分は溶媒中
を拡散し、低温部にまで移動する。低温部においては飽
和溶解度が低いため、溶液は過飽和溶液となる。適当な
過飽和度を有する過飽和溶液がシード結晶５に接触する
ことにより、シード結晶５上に結晶成長が生じる。The source crystal 2 has a solvent 3 at a source temperature Ts.
Dissolve in water until saturation solubility. The source crystal component diffuses in the solvent and moves to a low temperature part. Since the saturation solubility is low in the low temperature part, the solution becomes a supersaturated solution. When a supersaturated solution having an appropriate degree of supersaturation comes into contact with the seed crystal 5, crystal growth occurs on the seed crystal 5.

【００３１】ここで、結晶成長が生じる結晶析出部周囲
においては、結晶成長容器１が輻射熱遮蔽材９によって
覆われているため、電気炉から入射する輻射熱が減少す
る。側方から入る熱が減少し、溶媒３中を上側から伝達
する熱は、効率的に下部に配置されたヒートシンク６側
に流れ、輻射熱遮蔽材９で覆われた部分に大きな温度勾
配を形成すると考えられる。Here, since the crystal growth vessel 1 is covered with the radiation heat shielding material 9 around the crystal deposition portion where crystal growth occurs, the radiation heat incident from the electric furnace is reduced. When the heat entering from the side is reduced, the heat transmitted from the upper side in the solvent 3 efficiently flows to the heat sink 6 side arranged at the lower part, and a large temperature gradient is formed in a portion covered with the radiation heat shielding material 9. Conceivable.

【００３２】輻射熱遮蔽材９のシード結晶５上面よりも
上に配置される部分の長さをＬ１とし、下側に配置され
る部分の長さをＬ２とし、Ｌ１、Ｌ２の長さによる結晶
成長速度の変化を考察した。The length of the portion of the radiant heat shielding material 9 disposed above the upper surface of the seed crystal 5 is L1, the length of the portion disposed below is L2, and the crystal growth is based on the lengths of L1 and L2. The change of speed was considered.

【００３３】まず、結晶析出部よりも下に配置される輻
射熱遮蔽材９の長さＬ２を３０ｍｍに固定し、結晶析出
部よりも上に配置される輻射熱遮蔽材９の長さＬ１を種
々に変化させ、成長温度Ｔｇ＝９５０℃、電気炉内の温
度勾配ｄＴ＝１０℃／ｃｍの条件下で結晶成長を行なっ
た。First, the length L2 of the radiant heat shield 9 disposed below the crystal deposition portion is fixed to 30 mm, and the length L1 of the radiant heat shield 9 disposed above the crystal deposition portion is variously changed. The crystal growth was performed under the conditions of a growth temperature Tg = 950 ° C. and a temperature gradient dT = 10 ° C./cm in an electric furnace.

【００３４】図２に、実験結果をプロットする。Ｌ１の
長さは０ｍｍ（結晶析出部上側には輻射熱遮蔽材９が存
在しない場合）、２０ｍｍ、４０ｍｍに変化させた。図
中横軸にＬ１の長さをｍｍで示し、縦軸に成長速度をμ
ｍ／ｈで示す。FIG. 2 plots the experimental results. The length of L1 was changed to 0 mm (when the radiation heat shielding material 9 was not present on the upper side of the crystal deposition portion), 20 mm, and 40 mm. In the figure, the horizontal axis represents the length of L1 in mm, and the vertical axis represents the growth rate μ.
Shown in m / h.

【００３５】図から明らかなように、Ｌ１＝２０ｍｍの
時に成長速度は最大値を示した。Ｌ２＝３０ｍｍの時に
は、Ｌ１＝２０ｍｍ近傍とするのが好ましいことが判
る。なお、輻射熱遮蔽材９を全く設けない従来の結晶成
長方法による場合の値も参考のために示している。As is clear from the figure, when L1 = 20 mm, the growth rate showed the maximum value. It can be seen that when L2 = 30 mm, it is preferable to set L1 near 20 mm. In addition, the value in the case of the conventional crystal growth method in which the radiation heat shielding material 9 is not provided at all is also shown for reference.

【００３６】図３は、上記の実験における結晶成長容器
の壁面における温度分布を示す。横軸にシード結晶表面
からの上下方向の距離をｃｍで示し、縦軸に温度を℃で
示す。なお、距離はシード結晶からソース結晶側が正、
ヒートシンク側が負として示す。FIG. 3 shows the temperature distribution on the wall surface of the crystal growth vessel in the above experiment. The horizontal axis indicates the vertical distance from the seed crystal surface in cm, and the vertical axis indicates the temperature in ° C. The distance is positive on the source crystal side from the seed crystal,
The heat sink side is shown as negative.

【００３７】●は輻射熱遮蔽材を設けない従来の技術に
よる場合の温度分布を示し、■と▲は輻射熱遮蔽材を設
けた場合の結果を示す。■はＬ１を２０ｍｍとし、Ｌ２
を３０ｍｍとした場合を示し、▲はＬ１を４０ｍｍ、Ｌ
２を３０ｍｍとした場合の温度分布を示す。温度勾配ｄ
Ｔは●の場合８．７℃／ｃｍ、■の場合３２．３℃／ｃ
ｍ、▲の場合１８．４℃／ｃｍであった。The black circles indicate the temperature distribution in the case of the conventional technique without the radiation heat shielding material, and the triangles and triangles indicate the results in the case where the radiation heat shielding material is provided. (2) L1 is set to 20 mm and L2
Indicates a case where L is 30 mm.
2 shows the temperature distribution when 30 mm is set. Temperature gradient d
T is 8.7 ° C / cm for ●, 32.3 ° C / c for ■
m, 18.4 ° C./cm.

【００３８】まず、輻射熱遮蔽材を設けない場合と設け
た場合を比較すると、輻射熱遮蔽材を設けたことにより
結晶析出部に入射する輻射熱が遮蔽されることにより、
温度勾配が大きくなっていることが判る。このため、上
側から下側への有効な熱流が生じ、ソース結晶からのＺ
ｎＳｅの拡散が効率よく行なわれ、結晶成長速度が増加
するものと考えられる。First, when comparing the case where the radiant heat shield is not provided with the case where the radiant heat shield is provided, the radiant heat incident on the crystal precipitation part is blocked by the provision of the radiant heat shield.
It can be seen that the temperature gradient has increased. Therefore, an effective heat flow from the upper side to the lower side occurs, and Z from the source crystal is generated.
It is considered that the diffusion of nSe is performed efficiently and the crystal growth rate is increased.

【００３９】しかしながら、Ｌ１が２０ｍｍと４０ｍｍ
の場合の結果を比較すると、輻射熱遮蔽材は長ければ長
い程よいわけではなく、Ｌ１が長過ぎると温度勾配が小
さくなり、成長速度が低下することが分かる。すなわ
ち、結晶析出部を中心にし、必要な領域のみに輻射熱遮
蔽材を設けることが好ましいと考えられる。However, L1 is 20 mm and 40 mm
Comparing the results of the above, it can be seen that the longer the radiation heat shielding material is, the better it is. If L1 is too long, the temperature gradient becomes small, and the growth rate decreases. That is, it is considered that it is preferable to provide the radiation heat shielding material only in a necessary region with the crystal deposition portion as the center.

【００４０】次に、図２の結果で最もよい結果が得られ
たＬ１＝２０ｍｍを固定し、シード結晶表面よりも下側
に配置される輻射熱遮蔽材９の長さＬ２を変化させた。
図４は、Ｌ２の変化による成長速度の変化を示す。シー
ド結晶表面よりも下側に配置される輻射熱遮蔽材９の長
さを３０ｍｍと６０ｍｍに設定した時、成長速度はＬ２
＝６０ｍｍの方が大きくなった。Next, L1 = 20 mm, at which the best result was obtained in FIG. 2, was fixed, and the length L2 of the radiation heat shielding material 9 disposed below the surface of the seed crystal was changed.
FIG. 4 shows a change in growth rate due to a change in L2. When the length of the radiant heat shield 9 disposed below the seed crystal surface is set to 30 mm and 60 mm, the growth rate is L2
= 60 mm was larger.

【００４１】シード結晶表面よりも下側には、ヒートシ
ンク６が配置されているため、熱伝導は良好であり、Ｌ
２の長さを長くしても熱流が阻害されることがなく、ヒ
ートシンクの実効温度が低下するものと考えられる。Since the heat sink 6 is disposed below the surface of the seed crystal, the heat conduction is good,
It is considered that the heat flow is not hindered even when the length of the heat sink 2 is increased, and the effective temperature of the heat sink decreases.

【００４２】なお、シード結晶表面よりも下側に輻射熱
遮蔽材を配置しないＬ２＝０の場合も実験したが、結果
はシード結晶上に多結晶が生じた。これは溶媒下部にお
ける温度勾配が減少し、シード結晶表面よりも上方で結
晶の析出が生じたことによるものと考えられる。An experiment was also conducted in the case of L2 = 0 where no radiant heat shielding material was arranged below the surface of the seed crystal, but as a result, polycrystal was formed on the seed crystal. This is considered to be due to the fact that the temperature gradient in the lower part of the solvent was reduced and the crystal was deposited above the surface of the seed crystal.

【００４３】したがって、シード結晶表面上に均一な、
もしくは下方に向うに従って増大する良好な温度勾配を
形成するためには、輻射熱遮蔽材はシード結晶表面上方
のみでなく下方にも設けることが好ましいと考えられ
る。Therefore, a uniform,
Alternatively, in order to form a good temperature gradient that increases as going downward, it is considered preferable to provide the radiant heat shield not only above the seed crystal surface but also below it.

【００４４】なお、上述の実施例に用いた各種材料の熱
伝導率を以下に示す。The thermal conductivities of the various materials used in the above embodiments are shown below.

【００４５】[0045]

【表１】 高温における溶媒の熱伝導率のデータは不明であるが、
低温での熱伝導率を見るかぎり、それほど高くないこと
が予測される。したがって、本実施例の場合には、溶媒
の熱的性質よりも結晶容器材料である透明石英と輻射熱
遮蔽材との熱的性質の差による効果が大であると考えら
れる。[Table 1] Although the data of the thermal conductivity of the solvent at high temperature is unknown,
As can be seen from the thermal conductivity at low temperature, it is expected that it is not so high. Therefore, in the case of this embodiment, it is considered that the effect due to the difference in the thermal properties between the transparent quartz, which is the crystal container material, and the radiation heat shielding material is greater than the thermal properties of the solvent.

【００４６】ただし、溶媒として、Ｚｎ等溶融金属を用
いた場合は溶媒と輻射熱遮蔽材との熱的特性の差も有効
になると考えられる。以上、輻射熱遮蔽材を結晶成長容
器外周に直接巻きつけた場合を説明したが、輻射熱遮蔽
材９は外側から入射する輻射熱を減少、遮蔽できる構成
であればよく、結晶成長容器１表面に直接接する必要は
ない。However, when a molten metal such as Zn is used as the solvent, it is considered that the difference in thermal characteristics between the solvent and the radiation heat shielding material is also effective. The case where the radiant heat shielding material is directly wound around the outer periphery of the crystal growth container has been described above. No need.

【００４７】図５は、本発明の他の実施例による結晶成
長装置の構成を示す。炉心管７の外周上にヒータ線８が
巻回され、電気炉を構成している。炉心管７内部には下
方から透明石英管１０が挿入され、その上部外周上に輻
射熱遮蔽材９ａが配置されている。FIG. 5 shows a structure of a crystal growth apparatus according to another embodiment of the present invention. A heater wire 8 is wound around the outer periphery of the furnace tube 7 to constitute an electric furnace. A transparent quartz tube 10 is inserted into the inside of the furnace tube 7 from below, and a radiation heat shielding material 9a is arranged on the upper outer periphery thereof.

【００４８】輻射熱遮蔽材９ａは、図１に示す実施例同
様ガラス繊維性断熱材、不透明加工石英管等のような熱
伝導率が低く、輻射熱を遮蔽、減少することのできる材
料であればどのような材料で構成してもよい。輻射熱遮
蔽材９ａの支持部材となる透明石英管１０は、その内部
に結晶成長容器１を収容できる縦型空間を形成してい
る。As with the embodiment shown in FIG. 1, the radiation heat shielding material 9a may be made of any material having a low thermal conductivity, such as a glass fibrous heat insulating material or an opaque quartz tube, and capable of shielding and reducing radiation heat. Such a material may be used. The transparent quartz tube 10 serving as a support member for the radiation heat shielding member 9a forms a vertical space in which the crystal growth vessel 1 can be accommodated.

【００４９】結晶成長容器１は、小径の下部円筒状部材
と大径の上部円筒状部材から構成され、小径部底部には
カーボン等の良熱伝導体で形成されたヒートシンク６が
固定され、その上面にシード結晶５が配置されている。
シード結晶５上にはシード止め４が固定され、シード結
晶５より上の空間内に溶媒３とソース結晶２が配置され
ている。The crystal growth vessel 1 is composed of a lower cylindrical member having a small diameter and an upper cylindrical member having a large diameter. A heat sink 6 made of a good heat conductor such as carbon is fixed to the bottom of the small diameter portion. The seed crystal 5 is arranged on the upper surface.
A seed stopper 4 is fixed on the seed crystal 5, and the solvent 3 and the source crystal 2 are arranged in a space above the seed crystal 5.

【００５０】このような、結晶成長容器に非接触の輻射
熱遮蔽材を有する構成によっても上述の接触型輻射熱遮
蔽材を用いた場合と同様の結晶成長速度の促進が得られ
た。両構造を併せて採用することもできる。また、非接
触型輻射熱遮蔽材を複数段用いてもよい。With such a structure having a non-contact radiant heat shield in the crystal growth vessel, the same increase in crystal growth rate as in the case of using the above-mentioned contact type radiant heat shield was obtained. Both structures can be adopted together. Further, a non-contact type radiation heat shielding material may be used in a plurality of stages.

【００５１】なお、結晶成長容器１を収容する炉心管７
内部の空間は、大気雰囲気であっても真空雰囲気であっ
てもよい。以上、Ｓｅ−Ｔｅ溶媒を用い、ＺｎＳｅを結
晶成長する場合を例にとって説明したが、上述の液相結
晶成長は、結晶成長部の熱遮蔽数が特徴であり、Ｓｅ−
Ｔｅ溶媒を用いたＺｎＳｅの溶液結晶成長に限らず広く
溶液結晶成長に適用することが可能である。The core tube 7 accommodating the crystal growth vessel 1
The internal space may be an air atmosphere or a vacuum atmosphere. As described above, the case of crystal growth of ZnSe using a Se—Te solvent has been described as an example. However, the above-described liquid crystal growth is characterized by the number of heat shields in the crystal growth portion.
The present invention can be widely applied not only to solution crystal growth of ZnSe using a Te solvent but also to solution crystal growth.

【００５２】結晶析出部周辺において、外部より入射す
る輻射熱を遮蔽することにより、結晶析出部近傍の温度
勾配を大きく、かつ好適に設定することが可能となり、
溶媒中を上から下へ流れる有効な熱流を形成することが
できる。By shielding radiant heat incident from the outside around the crystal deposition portion, it becomes possible to set a large and suitable temperature gradient in the vicinity of the crystal deposition portion.
An effective heat flow can be formed flowing from top to bottom in the solvent.

【００５３】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example,
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【００５４】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶液結晶成長において、溶液中に有効な温度勾配を形成
することが可能となり、大きな結晶成長速度を得ること
ができる。As described above, according to the present invention,
In solution crystal growth, an effective temperature gradient can be formed in the solution, and a high crystal growth rate can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施例による溶液結晶成長を説明する
ための断面図およびグラフである。FIG. 1 is a sectional view and a graph for explaining solution crystal growth according to an embodiment of the present invention.

【図２】図１の実施例における結晶析出部よりも上側の
輻射熱遮蔽材の長さによる成長速度の変化を示すグラフ
である。FIG. 2 is a graph showing a change in a growth rate depending on a length of a radiation heat shielding material above a crystal deposition part in the embodiment of FIG. 1;

【図３】図２の結果を得た時の結晶成長容器の温度分布
を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a temperature distribution of a crystal growth vessel when the result of FIG. 2 is obtained.

【図４】結晶析出部より下側の輻射熱遮蔽材の長さによ
る結晶成長速度の変化を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a change in crystal growth rate depending on the length of a radiation heat shielding material below a crystal deposition part.

【図５】本発明の他の実施例による溶液結晶成長装置を
示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a solution crystal growth apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図６】従来の技術による液相結晶成長を説明するため
の断面図およびグラフである。FIG. 6 is a cross-sectional view and a graph for explaining liquid crystal growth according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 結晶成長容器 ２ ソース結晶 ３ 溶媒 ４ シード止め ５ シード結晶 ６ ヒートシンク ７ 炉心管 ８ ヒータ線 ９ 輻射熱遮蔽材 １０ 透明石英管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal growth container 2 Source crystal 3 Solvent 4 Seed stopper 5 Seed crystal 6 Heat sink 7 Furnace tube 8 Heater wire 9 Radiation heat shielding material 10 Transparent quartz tube

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 裕幸 神奈川県横浜市緑区鉄町1743 203号 審査官 徳永 英男 (56)参考文献 特開 昭54−43460（ＪＰ，Ａ) 高須新一郎著「結晶育成基礎技術」 （1980−５−30）東京大学出版会ｐ. 127−128 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroyuki Kato 1743 203 Tetsumachi, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Examiner Hideo Tokunaga (56) References Basic Technology for Training ”(1980-5-30) University of Tokyo Press, p. 127-128

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 溶媒の上下に温度差を形成し、溶媒の上
側高温部にソース結晶を配置し、溶媒の下側低温部で結
晶成長を行なう液相結晶成長方法において、 溶媒を容器中に収容し、 容器外側に配置したヒータからの輻射熱によって高温部
の溶媒を加熱し、前記高温部より下側の 結晶析出部周囲においてヒータか
らの輻射熱を遮蔽することを特徴とする液相結晶成長方
法。1. A forming temperature difference above and below the solvent, on the solvent
In a liquid phase crystal growth method in which a source crystal is placed in a high temperature part on the side and a crystal is grown in a low temperature part below the solvent, the solvent is accommodated in a container, and radiant heat from a heater arranged outside the container causes the high temperature part
A liquid crystal growth method, wherein the solvent is heated to shield radiant heat from a heater around a crystal deposition portion below the high temperature portion . 【請求項２】 溶媒の上下に温度差を形成し、溶媒の上
側高温部にソース結晶を配置し、溶媒の下側低温部で結
晶成長を行なう液相結晶成長装置において、 溶媒、ソース結晶を収容した容器を配置できる内部空間
を有し、内部空間に輻射熱を放射することの出来る縦型
ヒータ（７、８）と、 前記内部空間内に配置され、容器の高温部より下側の結
晶析出部に相当する一部領域に入射する輻射熱を遮蔽す
る手段（９）とを有する液相結晶成長装置。Wherein a temperature difference is formed above and below the solvent, on the solvent
In a liquid crystal growth apparatus in which a source crystal is arranged in a high temperature side and a crystal is grown in a low temperature area below a solvent, the apparatus has an internal space in which a container containing a solvent and a source crystal can be arranged, and radiant heat is generated in the internal space A vertical heater (7, 8) capable of radiating, and a radiant heat incident on a partial region corresponding to a crystal deposition portion disposed below the high temperature portion of the container and disposed in the internal space. A liquid phase crystal growing apparatus comprising a shielding means (9).