IIIーV族三元混晶半導体の大型バルク単結晶成長に関する研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03650254
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 熊川 征司 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30022130)
• 研究分担者: 早川 泰弘 静岡大学, 電子工学研究所, 助手 (00115453)
• キーワード: 三元混晶半導体 / バルク単結晶 / 結晶成長 / 超音波振動 / 組成的過冷却融液 / 融液温度変動

研究概要

本年は二ケ年の研究期間の初年度であり、研究目的と現在までに得られた知見は以下の通りである。
(1)結晶引上げ装置の超音波振動導入部分の設計、製作並びに超音波圧電素子の付設と結晶引上げ装置の振動特性評価:
設備備品として購入した超音波振動子用電源を用いて、振動子から融液溜ルツボへ超音波振動を伝達させ、結晶引上げ装置としての振動特性評価を進めてきた。振動伝達棒や連結部等の形状を種々変更した結果、結晶成長に必要な振動出力を得ることができた。しかし、振動子の温度上昇に起因する共振周波数のシフトがあり、振動出力が急激に低下した。それ故、結晶成長系からの熱伝導を極力抑制するように更に装置の改良を続けている。
(2)融液に振動を導入した時の振動出力と成長させた混晶半導体結晶との関係:
振動導入による融液温度変動の成長結晶に与える影響が大きいので、高速フ-リエ変換装置を用いて温度変動を調べた。振動導入の有無に関わらず、最大ピ-クの強度と周波数には顕著な相違は認められなかった。しかし、時間平均した温度はルツボの中心で上下方向には融液に温度差は生じないが、振動導入により径方向の温度差は大きく減少した。融液の等温度曲面が緩やかになり、組成的過冷却融液の発生を軽減させていることが分かった。その結果として、混晶比の大きい結晶も振動出力を増加させることにより単結晶に成り易いことが明らかになった。地方、超音波振動による融液流の動きは成長界面に垂直であるので、これと比較する上で、界面に平行な回転振動と回転運動を与えた時の成長結晶のモホロジ-も調べた。何れの場合も、成長界面に大きな融液の動きを与えれば、IIIーV族三元混晶や四元混晶の大型バルク単結晶成長が可能であるとの見通しがついた。

研究成果

• [文献書誌] 小沢 哲夫,早川 泰弘,熊川 征司: "Ga_<1-x>Im_xAsySb_<1-y>四元混晶半導体の単結晶成長(第1報)" 静岡大学電子工学研究所研究報告. 26. 1-12 (1991)
• [文献書誌] T.Tsuruta,S.Adachi,Y.Hayakawa and M.kumagawa: "Melt Temperperature Oscillations in the UltrasonicーVibrationーIntraduced Cryowth Technigue" Proc.ot Ultrasonic International 91.315-318 (1991)
• [文献書誌] T.Ozawa,Y.Hayakawa,and M.Kumagawa: "Interface Instability in the Growth of GaxIn_<1-x>AsySb_<1-y> and Thermodynamic Considerations" J.Crystal Growth. 115. 728-732 (1991)
• [文献書誌] M.Kumagawa,T.Tsuruta,K.Yamashita,J.Otsuki,S.Adachi and Y.Hayakawa: "InGaSb Mixed Crystals Grown under Dynamic Conditions" Proc.ot The Fifth Topical Meeting on Crystal Growth Mechanism. 337-342 (1992)
• [文献書誌] T.Tsaruta,K.Yamashita,S.Adachi,Y.Hayakawa and M.Kumagawa: "Effect of Ultrasonic Vibrations on the Growth of Im_xGa_<1-x>Sb Mixed Crystals(III)." Jpn.J.Appl.Phys.(1992)
• [文献書誌] Y.Hayakawa,T.Ozawa,M.Ando,T.Amderson,P.H.Holloway,B.Pathangey and M.Kumagawa: "Crystal Growth of In GaAsSb Mixed Crystals Grown by A Rotary Bridgman Method." J.Crystal Growth.