III-V族化合物半導体単結晶成長時のフラックスと原料融体間の各種元素の分配

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05453091
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 井口 泰孝 東北大学, 工学部, 教授 (90005413)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 雅俊 東北大学, 工学部, 助手 (10240524) ; 成島 尚之 東北大学, 工学部, 助教授 (20198394)
• Keywords: LEC法 / 分配 / 酸素 / 酸化ホウ素 / 酸化ガリウム / 酸化インジウム / 活量

Research Abstract

前年度にIII族金属酸化物-B_2O_3二元系フラックスおよび溶融III族金属に関する検討を行っており、本年度はB_2O_3二元系フラックス-溶融III族金属間の酸素の分配平衡を明らかにした。
1.Ga_2O_3-B_2O_3二元系フラックスと溶融Ga間の酸素分配
1423Kにおいてフラックス中のGa_2O_3濃度と溶融Ga中の溶存酸素濃度を定量し、酸素分配比((mol%Ga_2O_3)/[mass%O_3O]^3)を決定した。分配比はGa_2O_3濃度の上昇に伴い減少する傾向が見られた。溶融Ga中の溶存酵素濃度からフラックス中のGa_2O_3の活量を算出した。
2.In_2O_3-B_2O_3二元系フラックスと溶融In間の酸素分配
1373および1473Kにおいてフラックス中のIn_2O_3濃度と溶融In中の溶存酸素濃度を定量し、Ga系と同様に酸素分配比((mol%In_2O_3)/[mass%O]^3を決定した。分配比はIn_2O_3濃度にほとんど依存しないことがわかった。溶融In中の溶存酸素濃度からフラックス中のIn_2O_3の活量を算出した。
Ga系、In系いずれにおいてもフラックス中のIII族酸化物活量は非常に小さな値(純物質基準で0.01以下)となった。これは、実操業においても原料融体中の溶存酸素が低濃度に抑えられていることを意味する。しかしながら、物理化学的には現時点においてIII族金属酸化物-B_2O_3二元系のIII族金属酸化物側の状態図(B_2O_3固溶度)が不明であるため、III族酸化物活量の理想溶液からの偏倚を検討することができていない。将来的にはGa_2O_3-B_2O_3固溶体中のGa_2O_3活量およびInBO_3中のIn_2O_3活量を明らかにすると共に、さらに詳細なIII族金属酸化物-B_2O_3二元系状態図の作製が必要である。

Research Products

• [Publications] D.Sajuti et al.: "Solubility of Ga_2O_3 or In_2O_3 in Liquid B_2O_3" Proc.4th Int.Conf.on Molten Slags and Fluxes. 614-619 (1992)
• [Publications] D.Sajuti et al.: "Phase Diagram of the Ga_2O_3-B_2O_3 and In_2O_3-B_2O_3 Binary Systems" Mater.Trans.JIM. 34. 1195-1199 (1993)
• [Publications] 成島尚之ら: "溶融ガリウムおよびインジウム中の酸素溶解度" 日本金属学会誌. 59. 37-43 (1995)