JPH05170590A - 分子線セル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】振動や温度の昇降温などにより熱電対とるつぼ
の接触状態が変化せず、成長速度および混晶組成の再現
性の高い制御を可能とする分子線セルの構造を提供す
る。 【構成】開口部、側部および底部からなり分子線源を収
容するるつぼと、該るつぼの側部を加熱するヒータと、
該るつぼの底部に適合するるつぼ受けと、該るつぼと前
記るつぼ受けの間に固定された測温素子とを含むもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分子線エピタキシャル
成長（ＭＢＥ）装置に用いる分子線セルの構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ＭＢＥ装置は、高真空容器内に設けられ
た原料元素を蒸発させて分子線を発生させるための分子
線セル、発生した分子線を開閉するためのシャッター、
基板の加熱機構などから構成されている。

【０００３】ＭＢＥ装置により成長されるエピタキシャ
ル膜の成長速度、混晶の組成等は、分子線セルから照射
される分子線の量である分子線量（特に、III−Ｖ族化
合物半導体では、III族の分子線量）により決定され
る。この分子線量は、分子線セルの温度・形状、分子線
セルと基板の間の距離などのパラメータにより決定され
る。

【０００４】図１は、従来の分子線セルの構造を示す断
面図である。分子線セルは、原料を入れて蒸発させ分子
線を得るためのるつぼ１、るつぼ１を加熱するためのヒ
ーター２、ヒーター２を制御するための測定用の熱電対
３、及び、熱電対３を支持する支持管４などから構成さ
れている。熱電対３は、支持管４の下部に取り付けられ
たバネ５により、るつぼ１の底部に押し付けられてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、バネ５の力のみで熱電対３がるつぼの底部に押し付
けられる構造のため、装置全体の振動、原料のチャー
ジ、またはセル温度の昇降温により、るつぼの底部と熱
電対の接触の仕方が変化する。このため、同一温度にヒ
ーターを制御しても、実際のるつぼ内の原料の温度が変
化し、蒸発する分子線量が変化する。そのため、従来の
構造ではエピタキシャル成長の成長速度、混晶組成など
の再現性が乏しいという欠点があった。

【０００６】本発明は上記の欠点を解決したもので、本
発明の目的は、振動や温度の昇降温などにより熱電対と
るつぼの接触状態が変化せず、成長速度および混晶組成
の再現性の高い制御を可能とする分子線セルの構造を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による分子線セル
は、開口部、側部および底部からなり分子線源を収容す
るるつぼと、該るつぼの側部を加熱するヒータと、該る
つぼの底部に適合するるつぼ受けと、該るつぼと前記る
つぼ受けの間に固定された測温素子とを含むものであ
る。

【０００８】前記るつぼと前記るつぼ受けがパイロリテ
ィブ・ボロンナイトライド（ｐ−ＢＮ）などの同一素材
で形成されており、熱電対などの前記測温素子の配線が
前記るつぼ受けに設けられた開口に通されていることが
望ましい。

【０００９】

【発明の作用及び効果】るつぼとその底部に適合するる
つぼ受けとの間に測温素子を固定しているので、装置全
体の振動やるつぼ内への原料供給時の振動等があって
も、るつぼと測温素子との接触状態に変化は起こらず、
常に同一状態で温度を測定することができる。したがっ
て、分子線セルの温度安定性を向上させることが可能と
なり、分子線強度の再現性を著しく向上することができ
る。

【００１０】また、前記るつぼと前記るつぼ受けを同一
素材で形成し、測温素子の配線がるつぼ受けに設けられ
た開口に通されているため、セル温度の昇降温により、
測温素子の接触状態は変化せず、加えて、配線が短絡す
ることもない。したがって、分子線強度の再現性をさら
に向上することが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例である分子線セルを図
２及び図３を用いてより詳細に説明する。

【００１２】ｐ−ＢＮ（パイロリティブ・ボロンナイト
ライド）製のるつぼ１は、底付円筒形状であり、開口部
の口径は底部に比べて広くなっており、底部は半球状で
ある。るつぼ１の底部に原料元素をいれ、開口部から分
子線を照射する。なお、るつぼ１はその開口部で固定さ
れており、開口部には、シャッターが設けられている。
るつぼ１の側面には、タンタル金属製のヒータ２が設け
られており、分子線を発生するために原料元素を所定温
度に加熱する。

【００１３】るつぼ１の底部は、るつぼ受け８に嵌め合
わされている。るつぼ受け８は、るつぼ１の底部と同一
の半球状であり、るつぼ１と同一のｐ−ＢＮでできてい
る。

【００１４】測温素子である熱電対３は、Ｗ／Ｗ・Ｒｅ
のリード対からなり、それぞれのリードはるつぼ受け８
の中心付近に設けられた一対の穴（開口）８ａを通り、
熱電対３の接合部３ａは、るつぼ１とるつぼ受け８の間
にはさまれて固定されている。

【００１５】熱電対３のリードは保護管４を通して真空
容器外へ接続され、その測定された温度によりヒータ２
を制御している。熱電対の支持管４は、るつぼ受け８を
支持しており、下部のバネ５およびバネ押え６で、るつ
ぼ受け８をるつぼ１に押し上げている。

【００１６】したがって、ＭＢＥ装置全体の振動、原料
のチャージ、またはセル温度の昇降温によってもるつぼ
１と熱電対３の接触は変化することなく、るつぼ１内の
原料の実際の温度を一定にすることが可能となり、再現
性の高い分子線量の照射を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による分子線セルを説明するための断
面図である。

【図２】本発明の実施例である分子線セルを説明するた
めの断面図である。

【図３】本発明の実施例である分子線セルのるつぼ受け
を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１ … るつぼ、 ２ … ヒータ、 ３ … 熱電対、 ３ａ… 熱電対の接合部、 ４ … 熱電対支持管、 ５ … バネ、 ６ … バネ押さえ、 ７ … 熱シールド、 ８ … るつぼ受け、 ８ａ… 穴（開口）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口部、側部および底部からなり分子線
   源を収容するるつぼと、 該るつぼの側部を加熱するヒータと、 該るつぼの底部に適合するるつぼ受けと、 該るつぼと前記るつぼ受けの間に固定された測温素子と
   を含むことを特徴とする分子線セル。