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DE1920787A1 - Verfahren zum Zuechten eines Einkristalls - Google Patents

Verfahren zum Zuechten eines Einkristalls

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Publication number
DE1920787A1
DE1920787A1 DE19691920787 DE1920787A DE1920787A1 DE 1920787 A1 DE1920787 A1 DE 1920787A1 DE 19691920787 DE19691920787 DE 19691920787 DE 1920787 A DE1920787 A DE 1920787A DE 1920787 A1 DE1920787 A1 DE 1920787A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solvent
dissolved
crystal
compound
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19691920787
Other languages
English (en)
Inventor
Mooney John Bernard
Stein William Wallace
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Varian Medical Systems Inc
Original Assignee
Varian Associates Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Varian Associates Inc filed Critical Varian Associates Inc
Publication of DE1920787A1 publication Critical patent/DE1920787A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/02Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B13/00Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/02Zone-melting with a solvent, e.g. travelling solvent process

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Description

Lösung herausgenommen wird. Auf diese Weise werden Einkristalle bei Temperaturen unterhalb des Sohmelzpunictes des Kristallmaterials gezüohtet.
Stand der Technik»
Bisher sind Einkristalle in der Weise aus einer Schmelze gezüchtet worden, daß ein Zuchtkeim mit der oberen, geschmolzenen Zone einer Stange aus Chargenmaterial in einem Tiegel in Berührung gebracht wurde. Der Zuchtkeim wird, zusammen mit dem neu aufgewachsenen Kristall, aus der heissen Zone herausgezogen, und zwar gleichzeitig mit einer Abwärtsbewegung der geschmolzenen heissen Zone, so daß das durch Aufwachsen auf den Kristall aus der flüssigen Phase in der heissen Zone entnommene Material durch zusätzliches Material ersetzt wird, das vom festen Teil der Charge unterhalb der heissen Zone ersohmolzen wurde. Ein solches Verfahren und eine zugehörige Einrichtung ist in der US-Patentschrift 2 998 335 beschrieben.
Bei diesem bekannten Verfahren Können relativ grosse Einkristalle relativ leicht gezüchtet werden, es hat jedoch den Nachteil, daß das geschmolzene Material in der heissen Zone des Tiegels sich auf einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Materials "befinden muss, das auf den Einkristall aufgezüchtet werden soll. Zum Züchten von Kristallen aus Materialien mit relativ hohen Schmelzpunkten, beispielsweise Galliumarsenid mit einem Schmelzpunkt von etwa 1238°C, " wird eine erhebliche Menge von Verunreinigungen von der Umgebung, beispielsweise dem Tiegel, in die flüssige Phase des Materials in der heissen Zone übertragen, und damit auch in den gezüchteten Einkristall. Solche Verunreinigungskonzentrationen können die elektrischen Eigenschaften des Einkristalls stark ungünstig beeinflussen, wenn diese für verschiedene Halbleiteranwendungsfälle verwendet werden.
Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Züchten von Einkristallen wird ein relativ dünner Film aus Lösungsmittel oder Lösungsmaterial zwischen einer Sandwichanordiuing aus einer Zuchtkeim-Kristall-Platte
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und einer Platte aus polykristallinen* Material gebildet. Über dem Lösungsmittelfilm wird ein Temperaturgradient hervorgerufen, so daß die flüssige Zone, die das Lösungsmittel enthält, durch das polykriatalline Chargenmaterial hindurchwandert. Das Chargenmaterial wird auf der Unterseite der heissen flüssigen Zone gelöst, so daß das gelöste Ghargenmaterial sich auf dem Zuchtkeim auf der oberen und kühloren Seile der heissen Zone als integrierender Teil des Einkristalls wieder formt. Ein solches Verfahren ist in der US-Pate nt schrift 5 205 101 und in einem Artikel "Crystal Growth of Ga As from Ga by a Traveling Solvent Method", Journal of Applied Physics, Vol. 34» Mo. 9, September 1963, Seiten 22Θ5 - 2892 beschrieben.
Dieses letztere bekannte Verfahren hat zwar den Vorteil, daß ein Einkristall aus einer Lösung bei niedrigerer Temperatur als am Schmelzpunkt des zu lösenden Stoffes gezüchtet werden kann, aus dem der Kristall gezüchtet werden soll, hat jedoch den Nachteil, daß die flüssige Zone relativ dünn ist und ein relativ kleines Volumen hat, so daß im zu lösenden Stoff vorhandene Verunreinigungen in den gezüchteten Einkristall eingebracht werden können. Ein weiteres Problem bei diesem Verfahren besteht darin, daß der Zuchtkeim relativ grosse Abmessiingen haben muss, d.h. seine Abmessungen müBsen mit den Querschnittsabmessunften des zu züchtenden fertigen Kristalls vergleichbar sein. *
Zusammenfassung der Erfindung!
Durch die Erfindung soll- ein verbessertes Verfahren zum Züchten von Einkristallen aus einer Lösung verfügbar gemacht werden.
Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zum Züchten von Einkristallen aus einer geschmolzenen Lösung mit Hilfe eines Zuchtkeims verfügbar gemacht, bei dem der Zuchtkeim mit der Oberfläche einer verflüssigten heissen Zone in Berührung gebraoht wird, die von einer geschmolzenen Lösung eines Lösungsmittels und einem zu lösenden Material eingenom«
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men wird, das auf den Zuchtkeim aufgezüchtet werden soll, und bei dem der Zuohtkeim gemeinsam mit einer Abwärtsbewegung der flüssigen Lösungszone herausgezogen wird, derart, daß das gelöste Material auf der Unterseite der sich bewegenden flüssigen Zone gelöst wird, um das Material zu ersetzen, das duroh Aufwachsen auf den Zuchtkeim aus der Lösung herausgenommen wird, so daß Einkristalle bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Kristallmaterials gezüchtet werden·
fe Gemäss einer speziellen Ausbildung der Erfindung ist das Lösungsmaterial oder Lösungsmittel Gallium und der gelöste Stoff Galliumarsenid.
Gemäss einer anderen Ausbildung der Erfindung ist das Lösungsmittel Indiumarsenid und das gelöste Material Galliumarsenid.
Gemäss einer weiteren Ausfuhrungeform der Erfindung ist das Lösungsmittel Galliumantimonid und das gelöste Material Galliumarsenid.
Gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Lösungsmittel ein Alkalimetallfluorid und das gelöste Material ein Fluorid seltener Erden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigern
Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens; und
Fig. 2 - 4 Phasendiagramme für verschiedene Systeme von Lösungsmittel und gelöstem Stoff.
In Fig. 1 ist eine übliche Kristallzüchteinrichtung zum Züchten von Kristallen nach dem erfindungsgemässen Verfahren dargestellt« Die Einrichtung weist einen Tiegel 1 auf, der aus Kohlenstoff, Graphit
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oder Quarz oder irgendeinem anderen geeigneten Material bestehen kann· Eine Heizspule 2 umgibt den Tiegel 1. Wenn die Heizspule 2 mit elektrischem Strom versorgt wird, erzeugt sie im Tiegel 1 eine . heisse Zone, in der ein Teil der Charge, der sich in der heissen Zone befindet, innerhalb des Tiegels geschmolzen wird. Die Temperatur in der heissen Zone ändert sioh in axialer Richtung, wie duroh die. Darstellung der Temperatur in Abhängigkeit von der Distanz d veransohaulicht ist. Genauer gesagt, die Temperatur erreicht in der axialen Mitte der heissen Zone 3 ein Maximum und fällt zum oberen und unteren Ende der heissen Zone 3 hin ab. Im Tiegel 1 ist eine Charge aus geeignetem Material 4 vorgesehen« Das Chargenmaterial 4 weist wenigstens zwei Bestandteile auft Einen zu lösenden Bestandteil, der in Form eines Einkristalls gezüchtet werden soll, und einen Lösungsmittelbestandteil, der den zu lösenden Stoff bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des zu lösenden Stoffes zu lösen vermag.
Der Tiegel 1, der das Chargenmaterial 4 enthält, wird mit der Heizspule 2 in einer Kar,mer beheizt, die mit einem chemisch inertem Gas gefüllt ist oder unter Vakuum steht, um die Heizzone 5 aufzubauen· Die Heizzone 3 wird von einer geschmolzenen Lösung des Lösungsmittels und des gelösten Materials eingenommen. Die heisse Zone ist oberhalb einer kühleren Zone angeordnet) die von verfestigtem Chargenmaterial 4 eingenommen wird. Die Temperatur der heissen Zone wird auf einen Wert unterhalb des Schmelzpunktes des festen Chargenmaterials in der unteren Zone eingestellt.
Ein Zuchtkeim 5 wird mit der oberen geschmolzenen Oberfläche der heissen Zone 3 in Berührung gebracht· Die Temperatur der heissen Zone 3 wird so eingestellt, daß die geschmolzene Lösung mit dem gelösten Stoff im Berührungsbereioh zwischen dem Zuohtkeia 5 und der geschmolzenen Lösung gesättigt ist. Der Tiegel 1 wird relativ zur festen Lage der Heizspule angehoben, um das Wachstum auf den Zuohtkeim 5 einzuleiten. Gleichzeitig steigt etwas des polykristallinen zu lö-
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senden Stoffes 4 in. die heisse Zone auf und wird gelöst, so daß das Material, das von der Lösung duroh Kristallisation auf dem Zuchtkeim 5 entfernt wird, ersetzt wird· Wenn das Kristallwachstum stabilisiert ist, wird der Kristall 5 mit einer Geschwindigkeit V nach oben abgezogen. Gleichzeitig wird der Tiegel mit einer Geschwindigkeit V angehoben. Das Verhältnis der Geschwindigkeiten von Tie-0
gelanhebung Y und Kristallabzug V wird so eingestellt, daB der Lösungsspiegel sioh in einer konstanten Position relativ zur heissen Zone 5 befindet, und so, daß der Kristall mit gewissen vorgegebenen fe Querschnittsabmessungen relativ zu den Querschnittsabmessungen des Tiegels wäohst.
Wenn der Kristall 5 breiter wäohst als der vorgegeben· gewünschte Durchmesser, wird der gelöste Stoff schneller aus der flüssigen Lösung entfernt als gelöster Stoff in Lösung geht, und deshalb fällt die Konzentration. Die Kristallwachstumsrate fällt entsprechend, und die Breite fällt auf den gewünschten, vorgesehenen Durchmesser. Umgekehrt, wenn der Kristall schmaler als mit dem gewünschten vorgesehenen Durchmesser wäohst, ist die Entfernungegeschwindigkeit des gelösten Stoffes kleiner als die Lösungsgeschwindigkeit des zu lösenden Stoffes, und die Konzentration des gelösten Stoffes in der flüssigen Lösung steigt· Dementsprechend steigt die Kristallisation und P der wachsende Kristall verbreitert sich.
Das System ist also notwendigerweise selbstregulierend, und die Breite des gezüchteten Kristalls relativ zur Breite des Innendurchmessers dee Tiegels 1 wird durch das Verhältnis der Tiegeigeachwindigkeit V zur Kristallziehgeschwindigkeit V beatimmt. Genauer gesagt, die relative Breite des gezüchteten Kristalls ist proportional V V . Der Vorteil der Verwendung der geschmolzenen Lösung aus Lösungsmittel und gelöstem Stoff sum Züohten von Einkristallen, die das gelöste Material enthalten, besteht darin, daß die Kristalle bei Temperaturen gezüchtet werden können, die erheblich unterhalb des Schmelzpunktes des gelösten Stoffes liegen. D.ie Geschwindigkeit, mit der Verunrei-
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nigungen aus der Umgebung entfernt werden, beispielsweise aus dem Tiegel 1, ist dann relativ klein, und der fertige Kristall hat eine grössere Reinheit als entsprechende Stoffe, die aus geschmolzenem Material ohne Vorhandensein des Lösungsmittels gezüchtet worden sind. Duroh die Verwendung des Lösungsmittels und einer relativ grossen heissen Zone 3 ist es auch möglich, das gelöste Material in erheblichem Umfang zu reinigen, weil das relativ grosse Volumen der geschmolzenen Losung eine erhebliche Menge von Verunreinigungen aus dem gelösten Stoff aufnehmen kann, ohne daß diese Verunreinigungen in den Einkristall einwandern können. Das Züchten von Kristallen aus der geschmolzenen Lösung nach der Erfindung hat auch den Vorteil, daß gewisse Arten von Verbindungen, die einen peritektisohen invarianten Punkt in ihrem Phasendiagramm haben, bei Temperaturen unterhalb dieses peritektischen Zersetzun/jspunktes gezüchtet werden können· Solche Materialien könnten sonst aus einer Schmelze gezüchtet werden, weil sie in der Nähe ihrer Schmelzpunkte nicht stabil sind.
Die Erfindung soll noch an Hand einer Reihe von speziellen Beispielen zum Züchten von Einkristallen aus Lösungen nach der Erfindung beschrieben werden.
Beispiel I
Ein Galliumarsenid-Einkristall wird dadurch gezüchtet, daß der Tiegel 1 mit polykristallinen! Galliumarsenid beschickt wird, das das zu lösende Material bildet. Auf das Galliumarsenid wird Gallium aufgebraoht, um das Lösungsmittel zu bilden. Die Temperatur des Galliumarsenids wird auf 800 - 1000°C gebracht, so daß etwas Galliumarsenid vom unteren und kühleren Teil des Tiegels 1 gelöst wird. Der Zuchtkeim 5, ein Einkristall aus Galliumarsenid, wird in den oberen Teil der heissen Zone eingeführt, und der Tiegel 1 wird zum Zuohtkeim 5 angehoben und die Temperatur so eingestellt, daß das Kristallwaohstum beginnt. Wenn der wachsende Zuchtkeim abgezogen wird, wird der Tiegel 1 mit entsprechender Geschwindigkeit angehoben, wobei frisches Galliumarsenid gelöst wird und der Lösungsspiegel und das Volumen innerhalb
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der heissen Zone 3 konstant gehalten werden. Das so erhaltene Öal·· llumarsenid kann direkt für Gunn-Effekt- und LSA-Modue-Oszillatören -Terwendet werden, ohne daß durch den Wachstumsprozess Diekenbegrenzungen erzwungen werden»
Beispiel II ' '
Ein Einkristall aus Yttriumfluorid, YF,, wird aus einer Charge 4 gezüchtet, die Lithiumfluorid ale Lösungsmittel und Yttriumfluorid als ) zu lösender Stoff enthält. Das Lithiumfluorid-Yttriumfluorid-Phaeendiagramm ist in Fig. 2 dargestellt. Die Charge aus Lithiumfluorid und Yttriumfluorid wird rom Heizer 2 aufgeheizt, eo daß die geschmolzene heisse Zone gebildet wird, die Lithiumfluorid ale Lösungsmittel und Yttriumfluorid als gelöster Stoff oberhalb eines kühleren Teils des Tiegels enthält, der polykristallines, festes Yttriunfluorid als zu lösendes Material enthält· Der Yttriurafluorid-Zuchtkeim wird in den oberen Teil der flüssigen Lösung gebracht, die auf einer Tempera» tür zwischen 750 - und 8000C gehalten wird. Das gleiche Verfahren ist auf andere Systeme ron Alkalimetall-Fluorid und Fluorid seltener Erden anwendbar.
Beispiel III
Einkristalle aus Gallium-Arsenid-Antimonid-Legierungen werden aus einer Lösung von Galliumarsenid als gelöstem Stoff in Galliumanti« monid als Lösungsmittel gezüchtet. Das Phasendiagramm dieses Systems ist in Fig. 3 dargestellt. Der Tiegel 1 wird mit etwa gleichen Teilen Galliumantimonid und Galliumarsenid beschickt. Der Tiegel wird dann mit dem Heizer 2 so aufgeheizt, daß eine heisse Zone gebildet wird, die die flüssige Lösung aus Galliumarsenid in dem Lösungsmittel Galliumantimonid enthält. Die heisse Zone wird vorzugsweise bei einer Temperatur ron etwa 95O0C betrieben, was am Punkt 1 im Phasendiagramm angedeutet ist, so daß die Lösung die Zusammensetzung GaAs^ _ Sbft Q
Uf c. O, ö
hat. Der Zuohtkein aus GaAsn Q Sbn 1 oder GaAs-Legierung wird in den
u»7 υ, ι
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oberen Teil der heissen Zone in Berührung mit der darin befindlichen Flüssigkeit eingeführt. Bas Galliumarsenid mit einer duroh Funkt 2 im Phasendiagramm angedeuteten Zusammensetzung, nämlich GaAen n Sbn 4 wird aus der Lösung auf den Zuohtkeim kristallisiert. Das Schiffchen und der Zuchtkeim werden in der beschriebenen Weise bewegt, um den gezüchteten Einkristall aus der Lösung herauszuziehen» Galliumarsenidkristalle, die auf diese Weise gezüohtet worden sind, werden bei Temperaturen erheblich unterhalb dem Schmelzpunkt von Galliumarsenid, 12380C, gezüohtet und die Legierung hat Eigenschaften, die sehr ahnlioh reinem Galliumarsenid sind.
Beispiel IV
Galliunarsenidatlndium-Legierungen werden in Einkristall form aus einer geschmolzenen Lösung Ton Galliumarsenid in Indiunarsenid als Lösungsmittel gezüohtet· Das Phasendiagramm für dieses Aueführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt. Der Tiegel 1 wird Bit etwa gleichen Teilen Indiumarsenid und Galliumarsenid besehiokt, wobei das Indiumarsenid als Lösungsmittel für das Galliumarsenid als su lösende« Stoff dient. Der Tiegel wird mit dem Heiser 2 aufgeheizt, so daß die hei see Zone bei einer Temperatur τοη I050 C entsteht, so dafl die Lösung ein· Zusammensetzung hat, wie sie duroh Punkt 1 im Phasendiagramm Fig· 4 angedeutet ist, nämlich Inn α Gan „As. Ein Zuohtkeim aus GaAs oder einer Legierung aus Indium und Galliumarsenid mit der ungefähren Zusammensetzung Inn o Gan Q As wird in den oberen Teil der gesohmolzenen heissen Zone eingesetzt. Die Legierung, deren Zusammensetzung duroh Punkt 2 im Phasendiagramm Fig. 4 auf Inn o Gart □ Ae bestimmt
U, c. U, ö
ist1 wird auf den Zuchtkeim gezüohtet, wenn der Zuchtkeim in der oben beschriebenen Weise aus der heissen Zone gezogen wird« Die resultierende Galliumarsenid-Indium-Legierung wird bei Temperaturen gezüohtet, die erheblich unterhalb des Schmelzpunktes τοη Galliumarsenid liegen und sind deshalb extrem reim, und haben zusätzlich duroh den relativ kleinen Anteil an Indium Eigenschaften, die sehr ähnlioh
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denen von reinem Galliumarsenid sind.
Die oben in Verbindung mit Beispiel III und IV beschriebenen Verfahren können auch dazu verwendet werden, einen Einkristall au· einer Legierung aus zwei Verbindungen in der Weise zu züchten, daß die Zusammensetzung sich längs des Kristalls ändert· Genauer gesagt, der Tiegel 1 wird nit einer zu lösenden Verbindung A in der kalten, unteren Zone 4 beschickt, und die heisse Zone 3 wird mit einen Lösungsmittel für A besohiokt. Das Lösungsmittel enthält ein· ^ Lösung der Verbindung B, die auch nit A eine feste Lösung in beliebigen Anteilen bildet. Wenn dar Kristall 5 aus der heissen Zone gezogen wird, besteht er am Anfang überwiegend aus der Verbindung B, und der Anteil von B. fällt, wenn der Kristall gezogen wird. Wenn der Tiegel 1 angehoben wird, wird die Verbindung A in Lösung gehen und ersetzt die Verbindung B, die durch den wachsenden Kristall entfernt worden ist· Ungekehrt, der Anteil an Verbindung A in wachsenden Kristall wäohst. Beispiele für Verfahren sun Züchten von Einkristallen nit sieh ändernden Anteilen von Verbindungen A und B werden in den folgenden Beispielen V - VII beschrieben.
Beispiel V
™ Ein Sinkristall der Legierung In Ga. Sb wird daduroh gezüchtet, dafl der Tiegel 1 mit polykristallinem GaSb in festem Zustand in der unteren kalten Zone 4 besohiokt wird, das den su lösenden Stoff bildet. Eine Lösung von InSb in In wird in die heisse Zone 3 gebracht, um das Lösungsmittel für den zu lösenden Stoff zu bilden. Der linkristall-Zuohtkein 5 aus InSb wird mit der Oberfläche des flüssigen Lösungsmittels in der heiasen Zone 3 in Berührung gebracht. Das Wachstum wird in der beschriebenen Weise stabilisiert und der Kristall wird mit einer Geschwindigkeit V abgezogen, die mit dem Anheben des Tiegels 1 mit einer Geschwindigkeit V verträglich ist. Wenn der Kristall 5 wächst, besteht er zunächst überwiegend aus InSb. Wenn der Tiegel 1 steigt, wird jedoch GaSb gelöst, und der GaSb-Gehalt des wachsenden Kristalls 5 steigt, während der Ga-Gehalt des Lösungsmittels ebenfalls steigt. Wenn das Wachstum fortschreitet,
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entfernt der Kristall 5 das In, bis in den letzten Wachstumsstufen, die Lösung hauptsächlich GaSb in Ga ist und der Kristall überwiegend aus GaSb besteht« Der In <**« Sb-Kristall ändert seine Zusammensetzung also allmählioh von nahe χ » 1 bis nahe χ - O, und der eioh dadurch ergebende Energiebandabstand für den Kristall liegt zwischen 0,17 eV und 0,68 eV. Solche Kristalle Bind bekanntlich besondere brauchbar für optische Maser oder Laser.
Beispiel VI
Das Züchten von Einkristallen aus Ga In1 As ist vollständig analog zu dem beschriebenen Beispiel V. Beim Beispiel VI ist jedoch das Lösungsmittel Ga mit GaAs in Lösung, und der gelöste Stoff ist InAs, der in der kalten Zone 4 angeordnet wird.
Bei»piel VII
Ein Einkristall aus Pb Sn. Te mit einer sich wandelnden Zusammensetzung wird in der Weise gezüchtet, daß der Tiegel 1 mit einer zu lösenden Legierung aus SnTe beschickt wird· Diesem wird tine Lösung von PbTe in Pb in der heissen Zone 3 hinzugefügt. Wenn der Kristall 5 wächst, hat er die Zusammensetzung Pb Sn1 Te, wobei χ länge des Kristalls von nahezu χ = 1 auf nahezu χ « 0 am Ende fällt.
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Claims (10)

  1. V1 P2O9 D
    Patentansprüche . .
    /l » Verfahren zum Züchten eines Einkristalls aus einer geschmolzenen Lösung mit Hilfe eines Zuchtkeims, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zone aus Chargenmaterial in einen Tiegel so beheizt wird, daß eine obere heisse Zone gebildet wird, die von einer geschmolzenen Lösung eingenommen wird, und eine darunter befindliche kühlere Zone, die von festem Chargenmaterial eingenommen wird, die Temperatur der heissen Zone auf einen Wert unterhalb des Schmelzpunktes des festen Chargenmaterials in der unteren Zone gebracht wird, die geschmolzene Lösung in der heissen Zone mit einem Zuchtkeim in Berührung gebracht wird, der Zuchtkeim dadurch herausgezogen wird, .daß er zusammen mit einem neuen, aufgewachsenen Kristallteil nach oben bewegt wird, und die heisse Zone längs des Chargenmaterials nach unten bewegt wird, gleichzeitig mit dem Herausziehen des gezüchteten Kristalls, so daß eine wandernde flüssige Zone gebildet wird, die das feste Chargenmaterial auf der Unterseite der sich bewegenden heissen Zone löst und ermöglicht, daß das gelöste Material das Material ersetzt, das durch das Aufwachsen auf den Zuchtkeim aus der Lösung herausgebracht wird, so daß Einkristalle bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Kristallmaterials gezüchtet werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß .der Tiegel mit einem zu lösenden Stoff und einem Lösungsmaterial beschickt wird, das das zu lösende Material in einer flüssigen Phase bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des zu lösenden. Materials zu lösen vermag.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Gallium und das zu lösende Material Galliumarsenid ist.
    - A2 -
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    192Π787
    AS
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Indiumarsenid und das gelöste Maferial Galliumarsenid ist.
  5. 5· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Galliumantimonid und der gelöste Stoff Galliumarsenid ist.
  6. 6. Verfahren naoh Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gelöste Material ein Alkalimetallfluorid und der gelöste Stoff ein Fluorid seltener Erden ist.
  7. 7* Verfahren naoh Anspruoh 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Lithiumfluorid und der gelöste Stoff Yttriumfluorid ist.
  8. 6. Verfahren naoh Anspruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Material eine erste Verbindung ist und die Lösung eine zweite Verbindung und ein Lösungsmittel für beide Verbindungen enthält, so daß beim Wachsen dee Kristalls sich seine Zusammensetzung ändert von überwiegend zweiter Verbindung bis zu überwiegend erster Verbindung.
  9. 9· Verfahren naoh Anspruoh Q9 dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verbindung OaSb9 die zweite Verbindung InSb, und das Lösungsmittel In sind«
  10. 10. Verfahren naoh Anspruoh 8, daduroh gekennzeichnet, daß die erste Verbindung InJLs, die zweite Verbindung GaAs, und das Lösungsmittel Ga sind.
    11· Verfahren naoh Anspruoh 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verbindung SnTe, die zweite Verbindung PbTe, und das Lösungsmittel Pb aind.
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    ' L e e r s e i t e
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