152478. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető vegyületek, különösen II-V vegyületek kristályainak előállítására

MAGTAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGALATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1964. VIII. 07. (TA—826) Közzététel napja: 1965. VI. 22. Megjelent: 1966. IV. 15. 152478 Szabadalmi osztály: 40 d 3/00 Nemzetközi osztály: C 22 f, 3/00 Decimái osztályozás: .2/8—172 Feltalálók: Motál György fizikus, Pintér János vegyész, Vargha Lászlóné vegyész, budapesti lakosok Tulajdonos: Távközlési Kutató Intézet, Budapest Eljárás félvezető vegyületek, különösen III—V vegyületek kristályainak előállítására A tóltro^otA iromríilc+oVK/Tl Wíi1nnfVttP.n a magas olvadáspontú III—V vegyületekből — egykristályok előállítását igen megnehezíti egyrészt a vegyületek nagy reaktivitása az olvadáspont hőfokán, másrészt az az igény, hogy az 5 illékony komponensnek általában magas gőznyomását a kristály előállításának folyamata alatt állandó és gondosan ellenőrzött értéken kell tartani. így különleges feltételeket kell állítani a felhasznált segédanyagok — tégely, 10 ampulla, stb. — tisztaságéval és szilárdságával szemben, a gőznyomást biztosító hermetikus lezárás szükségessége pedig bonyolulttá és nehézkessé teszi a berendezések üzemeltetését. Az egyik általánosan követett kristálynöve- 15 lési eljárás a következő: A nem illékony komponenst, vagy a már szintetizált polikristályt — pl. galliumot vagy GaAs-t — kvarc, vagy egyéb közömbös anyag- 20 ból készült csónakba helyezik, majd az illékony komponenssel — pl. As-al — együtt kvarc ampullában vákuum alatt leforrasztják. A leforrasztott ampullát három hőzónával rendelkező kályhán húzzák keresztül. Az egyes hozónak 25 szerepe a következő: 1. Az illékony komponens állandó és meghatározott mértékű gőznyomásának beállítása. Ennek hőfoka As esetében pl. 600—610 C°. 2. A sztöchiometrlkus vegyület olvadékának 30 kialakítása. Ennek hőfoka GaAs esetében Dl. 1260—1280 C". 3. Utómelegítés, mely GaAs esetében pl. 1000 C°. Az eljárás igen stabil hőfoktartást kíván, mivel az illékony komponens gőznyomásának ingadozása csökkenés esetén rossz szintézist vagy buborékos kristályt, növekedés esetén a rendszer robbanását eredményezheti. Az áthúzási folyamat befejezése után a kristály kiemeléséhez az ampullát fel kell törni és így azt ismételten felhasználni nem lehet. A kvarc bura leforrasztása, majd a műveletet követő feltörése az összes ismert eljárások közös nehézsége, mely a fent vázolt eljárásnál bonyolultabb rendszereknél — például tégelyes kristályhúzásnál — igen összetett és gondosan megmunkált kvarc alkatrészek pusztulásához vezet. Ezek az alkatrészek általában nagytisztaségú anyagból», készülnek, hogy ne szennyezzék el a félvezetőkristályt, és így nagyon költségesek. A találmány a hermetikus lezárásból származó üzemeltetési problémák, robbanásveszély, valamint bonyolult készüléktervezés elkerülését célozza azáltal, hogy az oldatból kiinduló kristályelőállítás elvileg új megoldását valósítja meg. Az oldatból kiinduló kristály előállítás ismert eljárásainak közös elve, hogy a vegyület egyik — általában az alacsonyabb olvadáspontú — 152478