JP4886722B2 - 窒化物単結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
(1) 育成容器の下に支持板を設け、この支持板が高熱伝導部と低熱伝導部とを備えている。高熱伝導部上に高温部を設ける。
(2) 育成容器の下に支持板を設け、底壁部が肉厚部と肉薄部とを備えている。肉厚部上が高温部となる。
(3) 育成容器の下に熱制御板を設け、この熱制御板に貫通孔を形成する。貫通孔上に底壁部の高温部を設ける。
ガリウム、アルミニウム、インジウム、ホウ素、亜鉛、ケイ素、錫、アンチモン、ビスマス。
GaN、AlN、InN、これらの混晶(AlGaInN)、BN。
(窒化ガリウム単結晶の育成例)
本発明を利用し、少なくともナトリウム金属を含むフラックスを使用して窒化ガリウム単結晶を育成できる。このフラックスには、ガリウム原料物質を溶解させる。ガリウム原料物質としては、ガリウム単体金属、ガリウム合金、ガリウム化合物を適用できるが、ガリウム単体金属が取扱いの上からも好適である。
好適な実施形態においては、窒化ガリウム単結晶の育成温度は、800℃以上であり、800℃以上とすることが好ましく、1000℃以上とすることが更に好ましい。このような高温領域においても良質な窒化ガリウム単結晶が育成可能である。また、高温・高圧での育成により、生産性を向上させ得る可能性がある。
本発明は、少なくともアルミニウムとアルカリ土類を含むフラックスを含む融液を特定の条件下で窒素含有雰囲気中で加圧することによって、AlN単結晶を育成する場合にも有効であることが確認できた。
図2、図3に示すような育成装置を作成し、図7に示すような装置内に設置した。育成容器の寸法は35mm×40mm×70mmとした。種結晶基板の寸法はφ2インチとした。育成容器内に水を収容し、トレーサーとしてのポリエステルを添加した。下部から育成容器を加熱することにより、水内に対流を発生させた。レーザー光を側壁から照射することによって対流を可視化させたところ、図2、図3に示すような所望の対流が観測された。
図2、図3を参照しつつ説明した前記方法に従い、Naフラックス法によりGaN単結晶を育成した。具体的には、金属Na74 g、金属Ga50 g、添加物として炭素100mgを真空グローブボックス内で秤量し、内径幅16×奥行き55mm×高さ75mmのアルミナルツボ1に入れた。種結晶基板5として、直径2インチのGaNテンプレート基板を用い、ルツボの対角線上に略垂直〜水平から80度くらいの角度に立てかけた。ルツボ1を、図7に示す容器14内に収容した。このとき、図2、3のように、高温部9bの材質を窒化アルミニウムセラミックスとし、低温部9aの材質をアルミナセラミックスとした。窒化アルミニウムセラミックスの熱伝導率は150W・m−1・K−1であり、アルミナセラミックスの熱伝導率は32W・m−1・K−1である。
実施例1と同様にGaN単結晶を育成した。ただし、ルツボ1の下に支持板9Aを設置しなかった。この結果、種結晶基板上に約1mmの結晶が成長したが、結晶の表面は平滑であったが、三次元成長している部分が所々に存在した。また、その部分では結晶は茶色〜黒色に着色しており、不純物帯発光も強く観察された。これは、種結晶基板5上での融液の対流が不十分であったことを示唆する。
Claims (5)
- 育成容器内でフラックスおよび単結晶原料を含む融液に種結晶基板を浸漬し、前記育成容器の底壁部に高温部と低温部とを設け、前記高温部上に前記種結晶基板を固定し、前記種結晶基板の育成面上に窒化物単結晶を育成することを特徴とする、窒化物単結晶の製造方法。
- 前記育成容器の下に支持板を設け、この支持板が高熱伝導部と低熱伝導部とを備えており、前記高熱伝導部上に前記底壁部の前記高温部が設けられていることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記育成容器の下に支持板を設け、前記底壁部が肉厚部と肉薄部とを備えており、前記肉厚部が前記高温部をなしていることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記育成容器の下に熱制御板を設け、この熱制御板に貫通孔が形成されており、この貫通孔上に前記育成容器の前記高温部が設けられていることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記融液の気液界面と前記種結晶基板の育成面とがなす角度を30°以上、150°以下とすることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つの請求項に記載の方法。
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