(57)【要約】【課題】種結晶を融液中に保持した状態で種結晶成長を行う場合に、低品質結晶の成長を抑制し、大きなＩＩＩ族窒化物の高品質結晶を短時間で製造することができる製造方法を提供することにある。【解決手段】ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持された保持容器１０４内で種結晶１１０上に結晶成長をさせるＩＩＩ属窒化物結晶の製造方法は、前記種結晶１１０を前記融液１０８に接触させる工程と、前記融液１０８に接触した状態で前記種結晶１１０の環境を結晶成長の条件から外れた第１の状態に設定する工程と、前記融液１０８中の窒素濃度を増加させる工程と、前記融液１０８の窒素濃度が、前記種結晶１１０からＧａＮ結晶を結晶成長させるのに適した濃度に達すると、前記種結晶１１０の環境を結晶成長の条件に適した第２の状態に設定する工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持された保持容器内で種結晶上に結晶成長をさせるＩＩＩ属窒化物結晶の製造方法であって、
前記種結晶を前記融液に接触させる工程と、
前記融液に接触した状態で前記種結晶の環境を結晶成長の条件から外れた第１の状態に設定する工程と、
前記融液中の窒素濃度を増加させる工程と、
前記融液の窒素濃度が、前記種結晶を結晶成長させるのに適した濃度に達すると、前記種結晶の環境を結晶成長の条件に適した第２の状態に設定する工程と、
を含むＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２】
前記第１の状態とする工程では、前記種結晶の温度を前記融液の温度よりも高く設定し、前記第２の状態とする工程では、前記種結晶の温度を前記融液の温度以下に設定することを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ属窒化物結晶の製造方法。
【請求項３】
前記第１の状態に設定する工程は、前記種結晶を前記融液中の窒素濃度が低い領域に移動させる工程を含み、前記第２の状態とする工程では、前記種結晶を前記融液中の窒素濃度が高い領域に移動させる工程を含む請求項１に記載のＩＩＩ属窒化物結晶の製造方法。
【請求項４】
前記融液の窒素濃度は、前記融液と気液界面で接する雰囲気中の窒素圧力と前記融液の温度とで制御されることを特徴とする請求項１記載のＩＩＩ属窒化物結晶の製造方法。
【請求項５】
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持された保持容器内でＩＩＩ属窒化物結晶を製造する方法であって、
前記保持容器の温度を前記融液の温度以上に保持する工程を含むＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項６】
前記保持容器内において前記融液に種結晶が接触され、前記保持容器の温度を保持する工程では、更に前記種結晶の温度が前記融液の温度以下に保持される請求項５に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項７】
前記保持容器の温度を保持する工程は、前記保持容器を直接加熱する工程を含む請求項５記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項８】
前記保持容器の温度を保持する工程は、前記保持容器を該保持容器よりも大きな補助容器内に収容し、前記保持容器と前記補助容器との間に液体を入れ、前記補助容器を加熱する工程を含む請求項５記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項９】
前記液体は、前記ＩＩＩ属金属よりなることを特徴とする請求項８に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項１０】
前記液体は、前記アルカリ金属よりなることを特徴とする請求項８に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項１１】
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持される保持容器と、
前記保持容器を直接加熱する加熱部と、
前記融液に窒素を供給する供給機構と、
前記保持容器内の前記融液に種結晶を接触させる浸漬機構と、
を備えたＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置。
【請求項１２】
前記加熱部は、円筒状の形状を有し、その中に前記保持容器が収容されることを特徴とする請求項１１に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置。
【請求項１３】
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持される保持容器と、
前記保持容器がその中に収容される補助容器と、
前記補助容器を加熱する加熱部と、
前記融液に窒素を供給する供給機構と、
を備えたＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置。
【請求項１４】
前記保持容器内の前記融液に種結晶を接触させる浸漬機構を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置。
【請求項１５】
前記保持容器は、前記補助容器よりも熱伝導率が低いことを特徴とする請求項１３記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置。
【請求項１６】
前記補助容器と前記保持容器との間は、ＩＩＩ属金属で満たされていることを特徴とする請求項１３記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置。
【請求項１７】
前記補助容器と前記保持容器との間は、アルカリ金属で満たされていることを特徴とする請求項１３記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置。
【請求項１８】
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持された保持容器内でＩＩＩ属窒化物結晶を製造する方法であって、
前記融液中の窒素濃度が安定化すると、種結晶を前記融液に接触させる工程と、
前記種結晶を成長させる工程と、
を含むＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項１９】
前記融液中の窒素濃度は、該窒素濃度を核が発生する濃度まで増加させて、核を発生させることにより安定化される請求項１８記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２０】
前記種結晶を融液に接触させる工程に先立って、前記核が成長した微結晶を前記融液から除去する工程を更に含む請求項１９記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２１】
前記除去する工程は、前記融液で満たされた固定補助容器内に、前記保持容器を沈める工程と、前記融液中の窒素濃度が安定化されると、前記保持容器を前記固定補助容器から引き上げる工程と、を含み、前記種結晶を融液に接触させる工程では、前記引き上げられた前記保持容器中の前記融液に前記種結晶を接触させる請求項２０記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２２】
前記除去する工程は、前記融液で満たされた可動補助容器を前記保持容器内に挿入する工程と、前記融液中の窒素濃度が安定化されると、前記可動補助容器内の前記融液を前記保持容器に移し、前記可動補助容器を前記保持容器から取り出す工程と、を含み、前記種結晶を融液に接触させる工程では、前記可動補助容器が取り出された前記保持容器内の前記融液に前記種結晶を接触させることを特徴とする請求項２０記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２３】
前記除去する工程は、前記保持容器の内壁に析出した微結晶を機械的に除去する工程を含み、前記種結晶を融液に接触させる工程は、前記微結晶が除去された前記保持容器内の前記融液に前記種結晶を接触させる工程を含むことを特徴とする請求項２０記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２４】
前記種結晶を融液に接触させる工程に先立って、前記保持容器の内壁に近接して前記核が成長した微結晶の結晶成長を阻止する成長阻止部材を配置する工程を更に含む請求項１９記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２５】
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持される保持容器と、
前記保持容器を加熱する加熱部と、
前記融液に窒素を供給する供給機構と、
前記保持容器内の前記融液に種結晶を接触させる浸漬機構と、
前記保持容器の内壁に近接して配置され、前記保持容器の内壁に析出した微結晶の結晶成長を阻止する成長阻止部材と、
を備えたＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置。
【請求項２６】
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持される固定補助容器と、
前記固定補助容器内に収容され、前記固定補助容器内の前記融液中にその全体が浸漬される保持容器と、
前記固定補助容器を加熱する加熱部と、
前記融液に窒素を供給する供給機構と、
前記保持容器を前記固定補助容器内から引き上げ、前記保持容器内の前記融液に種結晶を接触させる浸漬機構と、
を備えたＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置。
【請求項２７】
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持される可動補助容器と、
前記可動補助容器がその中に収容される保持容器と、
前記保持容器を加熱する加熱部と、
前記融液に窒素を供給する供給機構と、
前記可動補助容器を前記保持容器から取り出すとともに、前記可動補助容器内の前記融液を前記保持容器に移す取出手段と、
前記保持容器内に移された前記融液に種結晶を接触させる浸漬機構と、
を備えたＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置。
【請求項２８】
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持される保持容器と、
前記保持容器を加熱する加熱部と、
前記融液に窒素を供給する供給機構と、
前記保持容器内の前記融液に種結晶を接触させる浸漬機構と、
前記保持容器の内壁に析出した微結晶を機械的に除去する除去手段と、
を備えたＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法及びＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置に係り、更に詳しくは、フラックス法によるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法及び該製造方法の実施に好適な製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、紫外、紫〜青〜緑色光源として用いられているＩｎＧａＡｌＮ（ＩＩＩ族窒化物半導体）系デバイスは、その殆どがサファイアやシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を基板とし、その基板上に、ＭＯ−ＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）やＭＢＥ法（分子線結晶成長法）等を用いて作製されている。この場合には、熱膨張係数及び格子定数が基板とＩＩＩ族窒化物半導体とでそれぞれ大きく異なっているため、ＩＩＩ族窒化物半導体内に多くの結晶欠陥が含まれることとなる。この結晶欠陥は、デバイス特性を低下させ、例えば発光デバイスでは寿命が短い、動作電力が大きい、などといった欠点に直接関係している。
【０００３】
また、サファイア基板は絶縁体であるため、従来の発光デバイスのように基板側から電極を取り出すことが不可能であった。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体側から電極を取り出すことが必要となる。その結果、デバイスの面積が大きくなり、高コスト化を招くという不都合があった。なお、デバイスの面積が大きくなると、サファイア基板とＩＩＩ族窒化物半導体という異種材料の組み合わせに伴う基板の反りという新たな問題が発生する。
【０００４】
さらに、サファイア基板上に作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、劈開によるチップ分離が困難であり、レーザダイオード（ＬＤ）で必要とされる共振器端面を得ることは容易ではない。このため、現在はドライエッチングや、サファイア基板を厚さ１００μｍ以下まで研磨した後に劈開に近い形で分離し、共振器端面の形成を行っている。従って、従来のＬＤのように、共振器端面の形成とチップ分離とを単一工程で行うことが困難であり、工程の複雑化によるコスト高を招いていた。
【０００５】
これらの問題を解決するため、サファイア基板上にＩＩＩ族窒化物半導体を選択的に横方向に成長させるなどの工夫をし、結晶欠陥を低減させることが提案された。これにより、結晶欠陥を低減させることが可能となったが、サファイア基板の絶縁性及び劈開の困難性に関する前述の問題は依然として残されている。
【０００６】
こうした問題を解決するためには、基板上に結晶成長する材料と同一であるＧａＮ基板が最も適切である。そのため気相成長、融液成長等によりバルクＧａＮの結晶成長の研究がなされている。しかし、未だ高品質で且つ実用的な大きさを有するＧａＮ基板は実現されていない。
【０００７】
ＧａＮ基板を実現する一つの手法として、Chemistry of Materials Vol.9 (1997) 413-416では、Ｎａをフラックスとして用いたＧａＮ結晶成長方法が提案されている。この方法はアジ化ナトリウム（ＮａＮ3）と金属Ｇａを原料として、ステンレス製の反応容器（容器内寸法；内径＝７．５ｍｍ、長さ＝１００ｍｍ）に窒素雰囲気で封入し、その反応容器を６００〜８００℃の温度で２４〜１００時間保持することにより、ＧａＮ結晶が成長するものである。
【０００８】
この従来技術の場合には６００〜８００℃と比較的低温での結晶成長が可能であり、容器内圧力も高々１００ｋｇ／ｃｍ2程度と比較的圧力が低く、実用的な成長条件であることが特徴である。
【０００９】
しかしながら、この方法では、アジ化ナトリウム（ＮａＮ3）と金属Ｇａ原料を容器に密閉して結晶成長するので、原料の枯渇によって、結晶の大型化は困難であった。
【００１０】
これまで本発明者らは、この方法の問題点を解決する発明を行い、結晶の大型化を果たしてきた。
【００１１】
特許文献１には、ＩＩＩ族窒化物結晶の大型化のために、ＩＩＩ族窒化物結晶の結晶成長時に、ＩＩＩ族金属を追加補充する方法が開示されている。
【００１２】
この方法では、反応容器１０１内に成長容器１０２とＩＩＩ族金属供給管１０３を設け、ＩＩＩ族金属供給管に外部から圧力をかけ、フラックスの収容された反応容器１０２にＩＩＩ族金属１０４を追加補給することを特徴としている。  
【００１３】
一方、結晶の大型化を阻害する問題として、雑結晶の発生がある。融液保持容器内壁に結晶核が発生し、雑結晶として成長すると、原料が雑結晶の成長にも消費されてしまう。所望の結晶を大きくするためには、所望の結晶を成長するのに必要とされる量以上の原料を要し、また、原料の供給効率が低くなるため、所望の結晶の大型化には長時間を要すことになる。
【００１４】
特許文献２には、種結晶を局部的に加熱して結晶成長する方法が開示されている。
【００１５】
この方法では、種結晶とその近傍のみの融液を結晶成長可能な温度に加熱し、それ以外の融液は結晶成長しない温度に保持することによって、坩堝内壁への多数の自然核成長を抑制し、種結晶のみを効率良く結晶成長することができる。
【００１６】
しかしながら、気相からの窒素の溶け込みは、温度と気液界面の面積に依存することから、この方法のように局所加熱によって高温領域が少ない場合には、窒素の溶け込み量が少ないため、窒素欠損の多い低品質の結晶が成長しかねないという問題もあった。
【００１７】
融液全体を加熱し、気相から融液中に窒素を溶かして種結晶成長を行う場合、種結晶をはじめから融液中に保持しておくと、融液中の窒素濃度が高品質な結晶が成長するのに十分な濃度に達する前に、結晶成長が開始されるため、成長初期に低品質の結晶が成長することがある。これを避けるため、窒素濃度を十分増加させた後に、種結晶を融液に接して種結晶成長を開始させると、条件によっては、反応容器の内壁にも結晶核が発生し、雑結晶が成長する。
【００１８】
従来本発明の発明者は、結晶成長条件を適切に選択することで、融液保持容器内壁への雑結晶の成長を抑制し、品質の良い大きな結晶の成長に成功していた。
【００１９】
しかしながら、成長条件の自由度を広げることで、さらなる結晶の高品質化が期待できるのは言うまでもない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その目的は、種結晶を融液中に保持した状態で種結晶成長を行う場合に、低品質結晶の成長を抑制し、大きなＩＩＩ族窒化物の高品質結晶を短時間で製造することができる製造方法を提供することにある。
【００２１】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その目的は、種結晶を高品質に、従来よりも短時間で大きく結晶成長させることができるＩＩＩ族窒化物の製造方法及び製造装置を提供することにある。
【特許文献１】特開２００１−０５８９００号公報
【特許文献２】特開２００２−０６８８９６号公報
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は第１の側面において、
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持された保持容器内で種結晶を成長させるＩＩＩ属窒化物結晶の製造方法であって、
前記種結晶を前記融液に接触させる工程と、
前記融液に接触された状態で前記種結晶の環境を結晶成長の条件から外れた第１の状態に設定する工程と、
前記融液中の窒素濃度を増加させる工程と、
前記融液の窒素濃度が、前記種結晶を結晶成長させるのに適した濃度に達すると、前記種結晶の環境を結晶成長の条件に適した第２の状態に設定する工程と、
を含むＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法を提供する。
【００２３】
本発明では、ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持された保持容器内で種結晶を成長させる際に、種結晶は融液に接触され、この状態で前記種結晶の環境が結晶成長の条件から外れた第１の状態とされる。そして、融液中の窒素濃度が増加し、融液の窒素濃度が、種結晶を結晶成長させるのに適した濃度に達すると、種結晶の環境は結晶成長の条件に適した第２の状態とされる。このときの融液中の窒素濃度は、多核発生するまでには増加していないので、保持容器の内壁での微結晶の析出が抑制される。その結果、原料が浪費されるのを防止でき、ＩＩＩ族窒化物のバルク結晶を効率的に製造することが可能となる。すなわち、種結晶を融液中に保持した状態で種結晶成長を行う場合に、低品質結晶の成長を抑制し、大きなＩＩＩ族窒化物の高品質結晶を従来よりも短時間で製造することができる。
【００２４】
本発明は第２の側面において、
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持された保持容器内でＩＩＩ属窒化物結晶を製造する方法であって、
前記保持容器の温度を前記融液の温度以上に保持する工程を含むＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法を提供する。
【００２５】
本発明では、ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持された保持容器内でＩＩＩ属窒化物結晶を製造する際に、保持容器の温度が融液の温度以上に保持される。これにより、結晶核発生時の生成熱が保持容器の内壁から放熱されることがないので、保持容器の内壁での不要な微結晶の析出が抑制される。従って、原料が浪費されるのを防止でき、従来よりも短時間で、大きなＩＩＩ族窒化物の結晶を結晶成長させることが可能となる。
【００２６】
本発明は第３の側面において、
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持される保持容器と、
前記保持容器を直接加熱する加熱手段と、
前記融液に窒素を供給する供給機構と、
前記保持容器内の前記融液に種結晶を接触させる浸漬機構と、
を備えたＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置を提供する。
【００２７】
本発明では、保持容器が加熱手段により直接加熱されるため、保持容器の温度を融液の温度以上に保つことができ、結晶核発生時の生成熱が保持容器の内壁から放熱されることがないので、保持容器の内壁での雑結晶の析出が抑制される。従って、原料が浪費されるのを防止でき、種結晶を高品質に、従来よりも短時間で、大きく結晶成長させることが可能となる。
【００２８】
本発明は第４の側面において、
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持される保持容器と、
前記保持容器がその中に収容される補助容器と、
前記補助容器を加熱する加熱手段と、
前記融液に窒素を供給する供給機構と、
を備えたＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置を提供する。
【００２９】
本発明では、融液を保持する保持容器が、補助容器の中に収容され、補助容器の外部に配置されたヒータにより加熱される。すなわち、補助容器→保持容器→融液、の順で熱が伝わることとなる。この場合には、融液よりも保持容器の方が、温度が高いため、結晶核発生時の生成熱が保持容器の内壁から放熱されることがなく、保持容器の内壁での雑結晶の析出が抑制される。従って、原料が浪費されるのを防止でき、従来よりも短時間で、大きなＩＩＩ族窒化物の結晶を結晶成長させることが可能となる。
【００３０】
本発明は第５の側面において、
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持された保持容器内でＩＩＩ属窒化物結晶を製造する方法であって、
前記融液中の窒素濃度が安定化すると、種結晶を前記融液に接触させる工程と、
前記種結晶を成長させる工程と、
を含むＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法を提供する。
【００３１】
本発明では、ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持された保持容器内でＩＩＩ属窒化物結晶を製造する際に、融液中の窒素濃度が安定すると、種結晶が融液に接触される。融液中の窒素濃度が安定した状態では、核生成よりも結晶成長が進行するため、種結晶に新たな結晶核がつき多結晶体となることがなく、種結晶を成長させることができる。すなわち、種結晶を高品質に従来よりも短時間で大きく結晶成長させることが可能となる。
【００３２】
本発明は第６の側面において、
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持される保持容器と、
前記保持容器を加熱する加熱手段と、
前記融液に窒素を供給する供給機構と、
前記保持容器内の前記融液に種結晶を接触させる浸漬機構と、
前記保持容器の内壁に近接して配置され、前記保持容器の内壁に析出した微結晶の結晶成長を阻止する成長阻止部材と、
を備えたＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置を提供する。
【００３３】
本発明によれば、成長阻止部材により保持容器の内壁に析出した微結晶の結晶成長が阻止される。すなわち、雑結晶の成長は抑制される。その結果、種結晶を高品質に、従来よりも短時間で大きく結晶成長させることが可能となる。
【００３４】
本発明は第７の側面において、
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持される固定補助容器と、
前記固定補助容器内に収容され、前記固定補助容器内の前記融液中にその全体が浸漬される保持容器と、
前記固定補助容器を加熱する加熱手段と、
前記融液に窒素を供給する供給機構と、
前記保持容器を前記固定補助容器内から引き上げ、前記保持容器内の前記融液に種結晶を接触させる浸漬機構と、
を備えたＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置を提供する。
【００３５】
本発明によれば、雑結晶の成長による原料の浪費を抑制でき、原料の大部分を種結晶の結晶成長に利用することができる。すなわち、種結晶を高品質に、従来よりも短時間で大きく結晶成長させることができる。
【００３６】
本発明は第８の側面において、
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持される可動補助容器と、
前記可動補助容器がその中に収容される保持容器と、
前記保持容器を加熱する加熱手段と、
前記融液に窒素を供給する供給機構と、
前記可動補助容器を前記保持容器から取り出すとともに、
前記可動補助容器内の前記融液を前記保持容器に移す取出手段と、
前記保持容器内に移された前記融液に種結晶を接触させる浸漬機構と、
を備えたＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置を提供する。
【００３７】
本発明では、雑結晶の成長による原料の浪費を抑制でき、原料の大部分を種結晶の結晶成長に利用することができる。すなわち、種結晶を高品質に、従来よりも短時間で大きく結晶成長させることができる。
【００３８】
本発明は第９の側面において、
ＩＩＩ属金属とアルカリ金属と窒素とを含む融液が保持される保持容器と、
前記保持容器を加熱する加熱手段と、
前記融液に窒素を供給する供給機構と、
前記保持容器内の前記融液に種結晶を接触させる浸漬機構と、
前記保持容器の内壁に析出した微結晶を機械的に除去する除去手段と、
を備えたＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置を提供する。
【００３９】
本発明によれば、雑結晶の成長による原料の浪費を抑制でき、原料の大部分を種結晶の結晶成長に利用することができる。すなわち、種結晶を高品質に、従来よりも短時間で大きく結晶成長させることができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法によれば、種結晶を融液中に保持した状態で種結晶成長を行う場合に、低品質結晶の成長を抑制し、大きなＩＩＩ族窒化物の高品質結晶を短時間で製造することができる。
【００４１】
また本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法によれば、従来よりも短時間で、大きなＩＩＩ族窒化物の結晶を結晶成長させることができ、従来よりも短時間で、大きなＩＩＩ族窒化物の結晶を結晶成長させることができる。
【００４２】
また本発明によれば、種結晶を高品質に、従来よりも短時間で大きく結晶成長させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００４４】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態を図１に基づいて説明する。
【００４５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法の実施に用いられる製造装置１００Ａの概略構成を示す。
【００４６】
図１を参照するに、製造装置１００Ａは、フラックス法によりバルクＧａＮを製造する装置であり、反応容器１０２、融液保持容器１０４、ヒータ１０６、ヒータ１８０、種結晶１１０を保持する種結晶ホルダ１１２、ガス供給管１２２、バルブ１２４、圧力計１２６、圧力調整器１２８およびガスボンベ１３０などを含んで構成されている。
【００４７】
前記反応容器１０２は、ステンレス製の閉じた形状の容器である。この反応容器１０２の中には、融液保持容器１０４が保持されている。
【００４８】
前記種結晶ホルダ１１２は、反応容器１０２を開けることなく、種結晶１１０を上下に移動させることができる。
【００４９】
前記融液保持容器１０４はＰ−ＢＮ（パイオリティックボロンナイトライド）よりなり、反応容器１０２から取り出すことができる。融液保持容器１０４の中には、アルカリ金属としてのナトリウム（Ｎａ）とＩＩＩ族金属としての金属ガリウム（Ｇａ）を含む融液１０８が入れられる。
【００５０】
前記ヒータ１０６は、反応容器１０２の外に隣接して設けられている。すなわち、融液保持容器１０４は、反応容器１０２を介して加熱される。
【００５１】
前記ヒータ１８０は、種結晶ホルダ１１２の種結晶１１０が保持される部分の近傍に取り付けられ、反応容器１０２を開けることなく、種結晶１１０を加熱することができる。
【００５２】
前記ガス供給管１２２は、反応容器１０２内に窒素（Ｎ2）ガスを供給するための配管であり、反応容器１０２と窒素ガスボンベ１３０との間に設けられている。
【００５３】
前記バルブ１２４は、ガス供給管１２２の途中であって、反応容器１０２に近いところに設けられている。バルブ１２４が開状態のときには、反応容器１０２内へ窒素ガスが供給され、閉状態のときには、反応容器１０２内へ窒素ガスの供給が遮断される。なお、ガス供給管１２２はバルブ１２４の前方（窒素ガスボンベ１３０側）で切り離すことができるようになっている。これにより、反応容器１０２をグローブボックスの中に移動させて作業することが可能となる。
【００５４】
前記圧力調整器１２８は、ガス供給管１２２の途中であって、窒素のガスボンベ１３０に近いところに設けられ、反応容器１０２内に供給する窒素ガスの圧力を調整するのに用いられる。
【００５５】
前記圧力計１２６は、ガス供給管１２２の途中であって、バルブ１２４と反応容器１０２の間に設けられ、反応容器１０２内に供給される窒素ガスの圧力をモニタするのに用いられる。
【００５６】
次に、上記のように構成される製造装置１００ＡによるＧａＮ結晶の製造方法について説明する。
【００５７】
（１）ガス供給管１２２をバルブ１２４の前方で切り離し、反応容器１０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
（２）反応容器１０２から融液保持容器１０４を取り出し、融液保持容器１０４内に、原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液１０８を入れる。ここでは、一例として融液１０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
（３）融液保持容器１０４を反応容器１０２内の所定位置に収容する。
（４）種結晶１１０として、ｃ軸の長さが約５ｍｍの柱状のＧａＮ結晶を種結晶ホルダ１１２に取りつける。
（５）反応容器１０２のふたを閉じる。
（６）バルブ１２４を閉状態とし、反応容器１０２内部を外部と遮断する。
（７）反応容器１０２をグローブボックスから出し、バルブ１２４の前方でガス供給管１２２を接続する。
（８）バルブ１２４を開状態とし、反応容器１０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器１２８で窒素ガスの圧力を2.５ＭＰａとする。この圧力は、融液１０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器１０２内の圧力が５ＭＰａとなる圧力である。なお、ここでは、８００℃を結晶成長温度とする。
（９）バルブ１２４を閉状態とする。これにより、反応容器１２４は密閉状態となる。
（１０）ヒータ１０６に通電し、融液１０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで約1時間かけて昇温する。昇温に伴って密閉された反応容器１０２内の圧力は上昇し、結晶成長温度（８００℃）に達した時の反応容器１０２内の全圧は５ＭＰａとなる。その後、圧力調整器１２８の圧力を５ＭＰａに設定し、バルブ１２４を開状態とする。
（１１）ヒータ１８０に通電し、種結晶１１０を融液１０８の温度を超える８１０℃に加熱する。
（１２）種結晶ホルダ１１２を操作して種結晶１１０を下降させ、種結晶１１０を融液１０８に接触ないし浸漬させる。
（１３）この状態で約20時間保持する。ここでは、種結晶１１０の温度が融液１０８の温度よりも高く、種結晶１１０の環境は結晶成長の条件から外れた状態であるため結晶成長はほとんど起こらない。そして、一例として図２に示されるように、時間とともに融液１０８中の窒素濃度が増加する。約20時間が経過すると、融液１０８中の窒素濃度が結晶成長に適した濃度に達する。なお、ここでの保持時間は融液１０８中の窒素濃度が結晶成長に適した濃度となるのに要する時間として予め実験により計測された値である。
（１４）ヒータ１８０の通電を停止する。これにより、種結晶ホルダ１１２を介した放熱が生じる場合は、種結晶１１０の温度は、融液１０８の温度よりも低下し、種結晶ホルダ１１２を介した放熱が生じない場合は、種結晶１１０の温度は、融液１０８の温度と同じになる。すなわち、ヒータ１８０の通電を停止することにより、種結晶１１０の温度は、融液１０８の温度以下に低下する。そして、種結晶１１０の温度が融液１０８の温度以下になると、種結晶１１０近傍の過飽和度が増加して、種結晶１１０の環境は結晶成長の条件に適した状態となるため、種結晶１１０からＧａＮ結晶の結晶成長が開始される。
（１５）約３００時間保持する。
（１６）約３００時間が経過後、種結晶ホルダ１１２を操作して結晶成長した種結晶１１０を融液１０８から引き上げる。
（１７）ヒータ１０６の通電を停止する。
【００５８】
冷却後、反応容器１０２を開けると、融液保持容器１０４の内壁にはほとんど雑結晶が析出しておらず、種結晶１１０は、ｃ軸方向の長さが約10ｍｍに結晶成長していた。
【００５９】
以上説明したように、本第１の実施形態によると、一例として図２に示されるように、融液１０８中での種結晶１１０の温度を融液１０８の温度よりも高くし、融液１０８中の窒素濃度が多核発生前の、品質の良い結晶が成長するのに適した濃度に達するタイミング（図２の矢印Ａ）で、種結晶１１０の温度を下げている。これにより、融液１０８中の窒素濃度は、多核発生するまでには増加せずに一定となり、融液保持容器１０４の内壁における雑結晶の析出が抑制され、原料の大部分を種結晶１１０からのＧａＮ結晶の結晶成長に利用することができる。そして、その結果として、ＩＩＩ族窒化物であるＧａＮのバルク結晶を効率的に製造することが可能となる。すなわち、種結晶を融液中に保持した状態で種結晶成長を行う場合に、低品質結晶の成長が抑制され、大きなＧａＮの高品質結晶を従来よりも短時間で製造することができる。
【００６０】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
【００６１】
この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態における温度と圧力が異なる点に特徴を有する。従って、製造装置は、第１の実施形態における製造装置１００Ａと同じである。そこで、以下においては、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【００６２】
（１）ガス供給管１２２をバルブ１２４の前方で切り離し、反応容器１０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
【００６３】
（２）反応容器１０２から融液保持容器１０４を取り出し、融液保持容器１０４内に、原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液１０８を入れる。ここでは、一例として融液１０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
【００６４】
（３）融液保持容器１０４を反応容器１０２内の所定位置に収容する。
【００６５】
（４）種結晶１１０として、ｃ軸の長さが約５ｍｍの柱状のＧａＮ結晶を種結晶ホルダ１１２に取りつける。
【００６６】
（５）反応容器１０２のふたを閉じる。
【００６７】
（６）バルブ１２４を閉状態とし、反応容器１０２内部を外部と遮断する。
【００６８】
（７）反応容器１０２をグローブボックスから出し、バルブ１２４の前方でガス供給管１２２を接続する。
【００６９】
（８）バルブ１２４を開状態とし、反応容器１０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器１２８で窒素ガスの圧力を３ＭＰａとする。この圧力は、融液１０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器１０２内の圧力が7ＭＰａとなる圧力とする。なお、ここでは、上記第１の実施形態よりも結晶成長温度を高く設定し、８５０℃とする。
【００７０】
（９）バルブ１２４を閉状態とする。これにより、反応容器１２４は密閉状態となる。
【００７１】
（１０）ヒータ１０６に通電し、融液１０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８５０℃）まで約1時間かけて昇温する。昇温に追随して密閉された反応容器１０２内の圧力は上昇し、結晶成長温度（８５０℃）に達した時の反応容器１０２内の全圧は７ＭＰａとなる。その後、圧力調整器１２８の圧力を７ＭＰａに設定し、バルブ１２４を開状態とする。
【００７２】
（１１）ヒータ１８０に通電し、種結晶１１０を融液１０８の温度よりも高い８６０℃に加熱する。
【００７３】
（１２）種結晶ホルダ１１２を操作して種結晶１１０を下降させ、種結晶１１０を融液１０８に接触ないし浸漬させる。
【００７４】
（１３）この状態で約１０時間保持する。ここでは、種結晶１１０の温度が融液１０８よりも高いため、結晶成長は起こらない。そして、時間とともに融液１０８中の窒素濃度が増加する。なお、ここでの保持時間は融液１０８中の窒素濃度が結晶成長に適した濃度となるのに要する時間として予め実験により計測された値である。上記第１の実施形態よりも結晶成長温度が高いので、上記第１の実施形態よりも保持時間は短い。
【００７５】
（１４）ヒータ１８０の通電を停止する。これにより、種結晶１１０の温度は低下する。そして、種結晶１１０の温度が融液１０８の温度とほぼ等しくなると、種結晶１１０からのＧａＮ結晶の結晶成長が開始される。
【００７６】
（１５）約５０時間保持する。上記第１の実施形態よりも結晶成長温度が高いので保持時間は短くしている。
【００７７】
（１６）約１５０時間が経過後、種結晶ホルダ１１２を操作して結晶成長した種結晶１１０を融液１０８から引き上げる。
【００７８】
（１７）ヒータ１０６の通電を停止する。
【００７９】
冷却後、反応容器１０２を開けると、融液保持容器１０４の内壁にはほとんど雑結晶が析出しておらず、種結晶１１０は、ｃ軸方向の長さが約１０ｍｍに結晶成長していた。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態によると、第１の実施形態よりも短時間で、第１の実施形態と同様なＧａＮ結晶を得ることができる。すなわち、種結晶を融液中に保持した状態で種結晶成長を行う場合に、低品質結晶の成長が抑制され、大きなＧａＮの高品質結晶を従来よりも短時間で製造することができる。
【００８１】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態を図３および図４の（ａ）〜図４の（ｂ）を参照しながら説明する。
【００８２】
図３は、本発明の第３の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法の実施に用いられるＧａＮ結晶の製造装置１００Ｂの概略構成を示す。
【００８３】
図３を参照するに、前記製造装置１００Ｂは、第１の実施形態におけるヒータ１８０を除いた構成を有している。そこで以下の説明においては、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【００８４】
次に、上記のように構成される製造装置１００ＢによるＧａＮ結晶の製造方法について図４の（ａ）及び図４の（ｂ）を参照しながら説明する。
【００８５】
（１）ガス供給管１２２をバルブ１２４の前方で切り離し、反応容器１０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
【００８６】
（２）反応容器１０２から融液保持容器１０４を取り出し、融液保持容器１０４内に原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液１０８を入れる。ここでは、一例として融液１０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
【００８７】
（３）融液保持容器１０４を反応容器１０２内の所定位置に収容する。
【００８８】
（４）種結晶１１０として、ｃ軸の長さが約５ｍｍの柱状のＧａＮ結晶を種結晶ホルダ１１２に取りつける。
【００８９】
（５）一例として図４（ａ）に示されるように、種結晶ホルダ１１２を操作して種結晶１１０を下降させ、種結晶１１０を融液１０８の下部に保持する。窒素は、融液１０８表面から溶解するため、融液１０８下部の窒素濃度は低い。すなわち、種結晶１１０を窒素濃度が低い領域に保持する。ここでは、種結晶１１０の環境は結晶成長の条件から外れた状態であるため結晶成長はほとんど起こらない。
【００９０】
（６）反応容器１０２のふたを閉じる。
【００９１】
（７）バルブ１２４を閉状態とし、反応容器１０２内部を外部と遮断する。
【００９２】
（８）反応容器１０２をグローブボックスから出し、バルブ１２４の前方でガス供給管１２２を接続する。
【００９３】
（９）バルブ１２４を開状態とし、反応容器１０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器１２８で窒素ガスの圧力を２．５ＭＰａとする。この圧力は、融液１０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器１０２内の圧力が５ＭＰａとなる圧力である。なお、ここでは、８００℃を結晶成長温度とする。
【００９４】
（１０）バルブ１２４を閉状態とする。これにより、反応容器１２４は密閉状態となる。
【００９５】
（１１）ヒータ１０６に通電し、融液１０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで約１時間かけて昇温する。昇温に伴って密閉された反応容器１０２内の圧力は上昇し、結晶成長温度（８００℃）に達した時の反応容器１０２内の全圧は５ＭＰａとなる。その後、圧力調整器１２８の圧力を５ＭＰａに設定し、バルブ１２４を開状態とする。
【００９６】
（１２）この状態で約２０時間保持する。これにより、時間とともに融液１０８中の窒素濃度が増加する。なお、ここでの保持時間は融液１０８の上部融液での窒素濃度が品質の良い結晶が成長するのに適した濃度となるのに要する時間として予め実験により計測された値である。
【００９７】
（１３）一例として図４（ｂ）に示されるように、種結晶ホルダ１１２を操作して種結晶１１０を上昇させ、種結晶１１０を融液１０８の上部に移動する。すなわち、種結晶１１０を窒素濃度が高い領域に移動する。ここでは、種結晶１１０の環境は品質の良い結晶が成長するのに適した状態となるため、種結晶１１０からのＧａＮ結晶の結晶成長が開始される。
【００９８】
（１４）図４（ｂ）の状態を約３００時間保持する。
【００９９】
（１５）前記約３００時間が経過後、種結晶ホルダ１１２を操作して結晶成長した種結晶１１０を融液１０８から引き上げる。
【０１００】
（１６）ヒータ１０６の通電を停止する。
【０１０１】
冷却後、反応容器１０２を開けると、上記第１の実施形態と同様に、種結晶１１０は、ｃ軸方向の長さが約１０ｍｍに結晶成長していた。
【０１０２】
以上説明したように、本第３の実施形態によると、融液１０８中の窒素濃度が結晶成長に適した濃度よりも低いときには、種結晶１１０を融液１０８の下部に保持しておき、融液１０８の上部での窒素濃度が結晶成長に適した濃度に達するタイミングで、種結晶１１０を融液１０８の上部に移動させる。これにより、融液１０８中の窒素濃度は、多核発生するまでには増加せず、一定となり、融液保持容器１０４の内壁における雑結晶の析出が抑制され、原料の大部分を種結晶１１０からのＧａＮ結晶の結晶成長に利用することができる。その結果、ＩＩＩ族窒化物であるＧａＮのバルク結晶を効率的に製造することが可能となる。すなわち、種結晶を融液中に保持した状態で種結晶成長を行う場合に、低品質結晶の成長が抑制され、大きなＧａＮの高品質結晶を従来よりも短時間で製造することができる。
【０１０３】
また、上記各実施形態によると、融液１０８の窒素濃度は、融液１０８と気液界面で接する雰囲気中の窒素圧力と融液１０８の温度とによって制御されている。
【０１０４】
なお、上記各実施形態では、ＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置として、ＧａＮ結晶の製造装置の場合について説明したが、これに限らず、Ｇａ以外のＩＩＩ族金属の窒化物結晶であっても良い。
【０１０５】
また、フラックスとして、Ｎａ以外のアルカリ金属を用いても良い。
【０１０６】
［第４の実施形態］
以下、本発明の第４の実施形態を図５に基づいて説明する。図５には、本発明の第４の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置としてのＧａＮ結晶の製造装置２００Ａの概略構成が示されている。
【０１０７】
この図５に示される製造装置２００Ａは、フラックス法によりバルクＧａＮを製造する装置であり、反応容器２０２、保持容器としての融液保持容器２０４、加熱手段としてのヒータ２０６、種結晶２１０を保持する種結晶ホルダ２１２、ガス供給管２２２、バルブ２２４、圧力計２２６及び圧力調整器２２８などを含んで構成されている。
【０１０８】
前記反応容器２０２は、ステンレス製の閉じた形状の容器である。この反応容器２０２の中には、融液保持容器２０４がヒータ２０６とともに収容されている。
【０１０９】
前記種結晶ホルダ２１２は、反応容器２０２を開けることなく、種結晶２１０を上下に移動させることができる。
【０１１０】
前記融液保持容器２０４は、材質がＰ−ＢＮ（パイオリティックボロンナイトライド）であり、反応容器２０２から取り出すことができる。融液保持容器２０４の中には、アルカリ金属としてのナトリウム（Ｎａ）とＩＩＩ族金属としての金属ガリウム（Ｇａ）を含む融液２０８が入れられる。
【０１１１】
前記ヒータ２０６は、円筒状の形状を有し、その中に融液保持容器２０４を収容できるようになっている。このように、融液保持容器２０４の壁全体が、ヒータ２０６によって直接加熱される構造になっているので、融液保持容器２０４の壁を介した放熱を防止できる。従って、融液保持容器２０４の壁の温度（Ｔ2とする）と融液２０８の温度（Ｔ3とする）との関係は常にＴ2≧Ｔ3である。種結晶２１０の温度（Ｔ1とする）は、融液２０８に接触ないし浸漬されていないときは、融液２０８の温度よりも低い。そして、種結晶２１０は、融液２０８に接触ないし浸漬されると融液２０８からの熱によって温度が上昇するが、種結晶ホルダ２１２に熱が伝わるため、ＧａＮの結晶成長中は常にＴ2≧Ｔ3≧Ｔ1となる。
【０１１２】
前記ガス供給管２２２は、反応容器２０２内に窒素（Ｎ2）ガスを供給するための配管であり、反応容器２０２と窒素のガスボンベ１３０との間に設けられている。
【０１１３】
前記バルブ２２４は、ガス供給管２２２の途中であって、反応容器２０２に近いところに設けられている。バルブ２２４が開状態のときには、反応容器２０２内へ窒素ガスが供給され、閉状態のときには、反応容器２０２内へ窒素ガスの供給が遮断される。なお、ガス供給管２２２はバルブ２２４の前方（窒素のガスボンベ１３０側）で切り離すことができるようになっている。これにより、反応容器２０２をグローブボックスの中に移動させて作業することが可能となる。
【０１１４】
前記圧力調整器２２８は、ガス供給管２２２の途中であって、窒素のガスボンベ１３０に近いところに設けられ、反応容器２０２内に供給する窒素ガスの圧力を調整するのに用いられる。
【０１１５】
前記圧力計２２６は、ガス供給管２２２の途中であって、バルブ２２４と反応容器２０２の間に設けられ、反応容器２０２内に供給される窒素ガスの圧力をモニタするのに用いられる。
【０１１６】
次に、上記のように構成される製造装置２００ＡによるＧａＮ結晶の製造方法について説明する。
【０１１７】
（１）ガス供給管２２２をバルブ２２４の前方で切り離し、反応容器２０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
【０１１８】
（２）反応容器２０２から融液保持容器２０４を取り出し、融液保持容器２０４内に、原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液２０８を入れる。ここでは、一例として融液２０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
【０１１９】
（３）融液保持容器２０４を反応容器２０２内に配置されているヒータ２０６の中に収容する。
【０１２０】
（４）種結晶２１０として、ｃ軸の長さが約５ｍｍの柱状のＧａＮ結晶を種結晶ホルダ２１２に取りつける。
【０１２１】
（５）反応容器２０２のふたを閉じる。
【０１２２】
（６）バルブ２２４を閉状態とし、反応容器２０２内部を外部と遮断する。
【０１２３】
（７）反応容器２０２をグローブボックスから出し、バルブ２２４の前方でガス供給管２２２を接続する。
【０１２４】
（８）バルブ２２４を開状態とし、反応容器２０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器２２８で窒素ガスの圧力を２．５ＭＰａとする。この圧力は、融液２０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器２０２内の圧力が５ＭＰａとなる圧力である。なお、ここでは、一例として８００℃を結晶成長温度とする。
【０１２５】
（９）バルブ２２４を閉状態とする。これにより、反応容器２２４は密閉状態となる。
【０１２６】
（１０）ヒータ２０６に通電し、融液２０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで約1時間かけて昇温する。密閉された反応容器２０２内の圧力は昇温に伴って上昇し、結晶成長温度（８００℃）に達した時の反応容器２０２内の全圧は５ＭＰａとなる。その後、圧力調整器２２８の圧力を５ＭＰａに設定し、バルブ２２４を開状態とする。
【０１２７】
（１１）この状態で約１０時間保持し、窒素を気相から融液中に溶解させ、融液中の窒素濃度を結晶成長に適した濃度に増加させる。なお、この時間は、あらかじめ実験により計測された値である。
【０１２８】
（１２）種結晶ホルダ２１２を操作して種結晶２１０を下降させ、種結晶２１０を融液２０８に接触ないし浸漬（いわゆる種づけ）する。これにより、種結晶２１０の結晶成長が開始される。
【０１２９】
（１３）約３００時間保持する。この期間中、融液保持容器２０４の壁の温度は融液２０８の温度以上である。
（１４）前記約３００時間が経過すると、種結晶ホルダ２１２を操作して結晶成長した種結晶２１０を融液２０８から引き上げる。
（１５）ヒータ２０６の通電を停止する。
【０１３０】
冷却後、反応容器２０２を開けると、融液保持容器２０４の内壁での雑結晶の析出はほとんどみられず、種結晶２１０は、ｃ軸方向の長さが約１０ｍｍに結晶成長していた。
【０１３１】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る製造装置２００Ａでは、種結晶ホルダ２１２によって種結晶浸漬機構が構成され、ガス供給管２２２とバルブ２２４と圧力計２２６と圧力調整器２２８とによって窒素ガス供給機構が構成されている。
【０１３２】
以上説明したように、本第４の実施形態によると、融液保持容器２０４の温度を融液２０８の温度以上に加熱し、融液２０８の温度よりも低い温度の種結晶２１０を融液２０８に接触ないし浸漬させて結晶成長を行う。ここでは、結晶核発生時の生成熱が融液保持容器２０４の内壁から放熱されることがないので、融液保持容器２０４の内壁での雑結晶の核発生が抑制される。従って、原料の大部分を種結晶２１０が成長するのに利用することが可能となり、従来よりも短時間で、種結晶を高品質に、大きく結晶成長させることができる。
【０１３３】
なお、種結晶２１０の接触ないし浸漬時間は３００時間に限定するものではなく、必要とするＧａＮのバルク結晶の大きさに応じて変更しても良い。
【０１３４】
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態を図６及び図７に基づいて説明する。図６には、本発明の第５の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置としてのＧａＮ結晶の製造装置１００Ｂの概略構成が示されている。以下においては、前述した第４の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【０１３５】
図６に示される製造装置２００Ｂは、フラックス法によりバルクＧａＮを製造する装置であり、反応容器２０２、保持容器としての融液保持容器２０４、加熱手段としてのヒータ２０６、補助容器２１４、ガス供給管２２２、バルブ２２４、圧力計２２６及び圧力調整器２２８などを含んで構成されている。
【０１３６】
前記補助容器２１４は、材質がＰ−ＢＮであり、反応容器２０２の中に収容される。この補助容器２１４は反応容器２０２から取り出すことができる。
【０１３７】
前記融液保持容器２０４は、材質がＰ−ＢＮであり、補助容器２１４の中に収容される。この融液保持容器２０４は、補助容器２１４から取り出すことができる。融液保持容器２０４の中には、アルカリ金属としてのナトリウム（Ｎａ）とＩＩＩ族金属としての金属ガリウム（Ｇａ）を含む融液２０８が入れられる。
【０１３８】
前記ヒータ２０６は、反応容器２０２の外に隣接して設けられている。すなわち、融液保持容器２０４は、反応容器２０２と補助容器２１４とを介して加熱されることとなる。
【０１３９】
次に、上記のように構成される製造装置２００ＢによるＧａＮ結晶の製造方法について説明する。ここでは、結晶成長温度を８００℃とする。
【０１４０】
（１）ガス供給管２２２をバルブ１２４の前方で切り離し、反応容器２０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
【０１４１】
（２）反応容器２０２から補助容器２１４及び融液保持容器２０４を取り出す。
【０１４２】
（３）融液保持容器２０４内に原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液２０８を入れる。ここでは、一例として融液１０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
【０１４３】
（４）補助容器２１４内にアルカリ金属としてのインジウムを入れる。
【０１４４】
（５）補助容器２１４内に融液保持容器２０４を入れる。
【０１４５】
（６）融液保持容器２０４とともに補助容器２１４を反応容器２０２内の所定位置に収容する。
【０１４６】
（７）反応容器２０２のふたを閉じる。
【０１４７】
（８）バルブ２２４を閉状態とし、反応容器２０２内部を外部と遮断する。
【０１４８】
（９）反応容器２０２をグローブボックスから出し、バルブ２２４の前方でガス供給管２２２を接続する。
【０１４９】
（１０）バルブ２２４を開状態とし、反応容器２０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器２２８で窒素ガスの圧力を２．５ＭＰａとする。この圧力は、融液２０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器２０２内の圧力が５ＭＰａとなる圧力である。なお、ここでは、一例として８００℃を結晶成長温度とする。
【０１５０】
（１１）バルブ２２４を閉状態とする。これにより、反応容器２２４は密閉状態となる。
【０１５１】
（１２）ヒータ２０６に通電し、融液２０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで約1時間かけて昇温する。昇温に伴って密閉された反応容器２０２内の圧力は上昇し、結晶成長温度（８００℃）に達した時の反応容器２０２内の全圧は５ＭＰａとなる。その後、圧力調整器２２８の圧力を５ＭＰａに設定し、バルブ２２４を開状態とする。
【０１５２】
（１３）この状態で約３００時間保持する。
【０１５３】
（１４）約３００時間経過後、ヒータ２０６への通電を停止し、反応容器２０２を冷却する。
【０１５４】
冷却後、反応容器２０２を開けると、融液保持容器２０４の内壁にはほとんど雑結晶が析出しておらず、一例として図７に示されるように、融液保持容器２０４の底に、ｃ軸方向の長さが約５ｍｍのＧａＮ結晶２５０が形成されているのがみられた。
【０１５５】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る製造装置２００Ｂでは、ガス供給管２２２とバルブ２２４と圧力計２２６と圧力調整器２２８とによって窒素ガス供給機構が構成されている。
【０１５６】
以上説明したように、本実施形態によると、一例として図７に示されるように、インジウムが入っている補助容器２１４内に融液保持容器２０４を収容している。そして、融液２０８は、補助容器２１４、インジウム、融液保持容器２０４を介して加熱される。これにより、融液２０８よりも融液保持容器２０４の方が温度が高く保持され、結晶核発生時の生成熱が融液保持容器２０４の内壁から放熱されることがないので、融液保持容器２０４の内壁での不要な雑結晶（微結晶）の析出が抑制される。従って、原料の大部分を所望の結晶が成長するのに利用することが可能となり、従来よりも短時間で、大きなＧａＮ結晶を結晶成長させることが可能となる。
【０１５７】
［第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態を説明する。
【０１５８】
本実施形態は、前述した第５の実施形態におけるインジウムに代えてガリウムを用いる点に特徴を有する。従って、製造装置は、第５の実施形態における製造装置２００Ｂと同じである。そこで、以下においては、第５の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第５の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【０１５９】
（１）ガス供給管２２２をバルブ２２４の前方で切り離し、反応容器２０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
【０１６０】
（２）反応容器２０２から補助容器２１４及び融液保持容器２０４を取り出す。
【０１６１】
（３）融液保持容器２０４内に原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液２０８を入れる。ここでは、一例として融液２０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
【０１６２】
（４）補助容器２１４内にガリウムを入れる。
【０１６３】
（５）補助容器２１４内に融液保持容器２０４を収容する。
【０１６４】
（６）融液保持容器２０４とともに補助容器２１４を反応容器２０２内の所定位置に配置する。
【０１６５】
（７）反応容器２０２のふたを閉じる。
【０１６６】
（８）バルブ２２４を閉状態とし、反応容器２０２内部を外部と遮断する。
（９）反応容器２０２をグローブボックスから出し、バルブ２２４の前方でガス供給管２２２を接続する。
【０１６７】
（１０）バルブ２２４を開状態とし、反応容器２０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器２２８で窒素ガスの圧力を2.５ＭＰａとする。この圧力は、融液２０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器２０２内の圧力が５ＭＰａとなる圧力である。なお、ここでは、一例として８００℃を結晶成長温度とする。
【０１６８】
（１１）バルブ２２４を閉状態とする。これにより、反応容器２２４は密閉状態となる。
【０１６９】
（１２）ヒータ２０６に通電し、融液２０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで約1時間かけて昇温する。昇温に追随して密閉された反応容器２０２内の圧力は上昇し、結晶成長温度（８００℃）に達した時の反応容器２０２内の全圧は５ＭＰａとなる。その後、圧力調整器２２８の圧力を５ＭＰａに設定し、バルブ２２４を開状態とする。
【０１７０】
（１３）この状態で約３００時間保持する。
【０１７１】
（１４）約３００時間経過後、ヒータ２０６への通電を停止し、反応容器２０２を冷却する。
【０１７２】
冷却後、反応容器２０２を開けると、融液保持容器２０４の内壁にはほとんど雑結晶が結晶成長しておらず、融液保持容器２０４の底に、ｃ軸方向の長さが約５ｍｍのＧａＮ結晶２５０が成長しているのがみられた。
【０１７３】
以上説明したように、本実施形態によると、先の第５の実施形態と同様なＧａＮ結晶を得ることができる。
【０１７４】
［第７の実施形態］
次に、本発明の第７の実施形態を説明する。
【０１７５】
この第７の実施形態は、前述した第５の実施形態におけるインジウムに代えてナトリウムを用いる点に特徴を有する。従って、製造装置は、第５の実施形態における製造装置２００Ｂと同じである。そこで、以下においては、第５の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第５の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【０１７６】
（１）ガス供給管２２２をバルブ２２４の前方で切り離し、反応容器２０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
【０１７７】
（２）反応容器２０２から補助容器２１４及び融液保持容器２０４を取り出す。
【０１７８】
（３）融液保持容器２０４内に原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液２０８を入れる。ここでは、一例として融液２０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
【０１７９】
（４）補助容器２１４内にナトリウムを入れる。
【０１８０】
（５）補助容器２１４内に融液保持容器２０４を収容する。
【０１８１】
（６）融液保持容器２０４とともに補助容器２１４を反応容器２０２内の所定位置に配置する。
【０１８２】
（７）反応容器２０２のふたを閉じる。
【０１８３】
（８）バルブ２２４を閉状態とし、反応容器２０２内部を外部と遮断する。
【０１８４】
（９）反応容器２０２をグローブボックスから出し、バルブ２２４の前方でガス供給管２２２を接続する。
【０１８５】
（１０）バルブ２２４を開状態とし、反応容器２０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器２２８で窒素ガスの圧力を２．５ＭＰａとする。この圧力は、融液２０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器２０２内の圧力が５ＭＰａとなる圧力である。なお、ここでは、一例として８００℃を結晶成長温度とする。
（１１）バルブ２２４を閉状態とする。これにより、反応容器２２４は密閉状態となる。
（１２）ヒータ２０６に通電し、融液２０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで約1時間かけて昇温する。昇温に追随して密閉された反応容器２０２内の圧力は上昇し、結晶成長温度（８００℃）に達した時の反応容器２０２内の全圧は５ＭＰａとなる。その後、圧力調整器２２８の圧力を５ＭＰａに設定し、バルブ２２４を開状態とする。
（１３）この状態を約３００時間保持する。
（１４）約３００時間経過後、ヒータ２０６への通電を停止し、反応容器２０２を冷却する。
【０１８６】
冷却後、反応容器２０２を開けると、融液保持容器２０４の内壁にはほとんど雑結晶が結晶成長しておらず、融液保持容器２０４の底に、ｃ軸方向の長さが約６ｍｍのＧａＮ結晶２５０が成長しているのがみられた。なお、融液２０８中に残留しているナトリウム量は、第５の実施形態及び第６の実施形態のいずれよりも多かった。
【０１８７】
以上説明したように、本実施形態によると、第５の実施形態と第６の実施形態と同様に、融液保持容器２０４の内壁での不要な雑結晶（微結晶）の析出が抑制される。従って、原料の大部分を種結晶２１０の結晶成長に利用することができる。また、補助容器２１４内の液体がアルカリ金属であるので、融液保持容器２０４内に保持されたアルカリ金属の蒸発を低減することができるので、融液保持容器２０４内のアルカリ金属量を安定にして結晶成長することができる。従って、第５の実施形態及び第６の実施形態よりも大きいＧａＮ結晶を得ることができる。
【０１８８】
［第８の実施形態］
次に、本発明の第８の実施形態を説明する。
【０１８９】
この第８の実施形態は、前述した第５の実施形態における融液保持容器２０４の材質を、Ｐ−ＢＮよりも熱伝導率が低い窒化珪素としている点に特徴を有する。そして、その他の構成は第２の実施形態と同じである。そこで、以下においては、第５の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第５の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【０１９０】
（１）ガス供給管２２２をバルブ２２４の前方で切り離し、反応容器２０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
【０１９１】
（２）反応容器２０２から補助容器２１４及び融液保持容器２０４を取り出す。
【０１９２】
（３）融液保持容器２０４内に原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液２０８を入れる。ここでは、一例として融液２０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
【０１９３】
（４）補助容器２１４内にナトリウムを入れる。
【０１９４】
（５）補助容器２１４内に融液保持容器２０４を収容する。
【０１９５】
（６）融液保持容器２０４とともに補助容器２１４を反応容器２０２内の所定位置に配置する。
【０１９６】
（７）反応容器２０２のふたを閉じる。
【０１９７】
（８）バルブ２２４を閉状態とし、反応容器２０２内部を外部と遮断する。
【０１９８】
（９）反応容器２０２をグローブボックスから出し、バルブ２２４の前方でガス供給管２２２を接続する。
【０１９９】
（１０）バルブ２２４を開状態とし、反応容器２０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器２２８で窒素ガスの圧力を２.５ＭＰａとする。この圧力は、融液２０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器２０２内の圧力が５ＭＰａとなる圧力である。なお、ここで、一例として８００℃を結晶成長温度とする。
【０２００】
（１１）バルブ２２４を閉状態とする。これにより、反応容器２２４は密閉状態となる。
【０２０１】
（１２）ヒータ２０６に通電し、融液２０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで約1時間かけて昇温する。昇温に追随して密閉された反応容器２０２内の圧力は上昇し、結晶成長温度（８００℃）に達した時の反応容器２０２内の全圧は５ＭＰａとなる。その後、圧力調整器２２８の圧力を５ＭＰａに設定し、バルブ２２４を開状態とする。
【０２０２】
（１３）この状態で約３００時間保持する。
【０２０３】
（１４）約３００時間経過後、ヒータ２０６への通電を停止し、反応容器２０２を冷却する。
【０２０４】
冷却後、反応容器２０２を開けると、融液保持容器２０４の内壁にはほとんど雑結晶が結晶成長しておらず、融液保持容器２０４の底に、ｃ軸方向の長さが約７ｍｍのＧａＮ結晶２５０がみられた。
【０２０５】
以上説明したように、本実施形態によると、融液保持容器２０４の熱伝導率が第５〜第７の実施形態の場合よりも低いので、核発生時の生成熱が融液保持容器２０４の内壁に放熱されるのが第５〜第７の実施形態よりも小さく、発生した結晶核の再融解が第５〜第７の実施形態より効果的に行われ、融液保持容器２０４の内壁での雑結晶の析出が抑制される。その結果、第５〜第７の実施形態よりも大きいＧａＮ結晶を得ることができる。
【０２０６】
［第９の実施形態］
次に、本発明の第９の実施形態を図８及び図９に基づいて説明する。図８には、本発明の第９の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置としてのＧａＮ結晶の製造装置２００Ｃの概略構成が示されている。
【０２０７】
この製造装置２００Ｃは、前述した第５の実施形態における製造装置２００Ｂに種結晶２１０を保持する種結晶保持機構２１２を付加した点に特徴を有する。その他の構成は第５の実施形態と同じである。そこで、以下においては、第５の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第５の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。種結晶保持機構２１２は、反応容器２０２を開けることなく、種結晶２１０を上下に移動させることができる。
【０２０８】
次に、上記のように構成される製造装置２００ＣによるＧａＮ結晶の製造方法について説明する。
【０２０９】
（１）ガス供給管２２２をバルブ２２４の前方で切り離し、反応容器２０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
【０２１０】
（２）反応容器２０２から補助容器２１４及び融液保持容器２０４を取り出す。
【０２１１】
（３）融液保持容器２０４内に原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液２０８を入れる。ここでは、一例として融液２０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
【０２１２】
（４）補助容器２１４内にナトリウムを入れる。
【０２１３】
（５）補助容器２１４内に融液保持容器２０４を入れる。
【０２１４】
（６）融液保持容器２０４とともに補助容器２１４を反応容器２０２内の所定位置に収容する。
【０２１５】
（７）種結晶２１０として、ｃ軸の長さが約５ｍｍの柱状のＧａＮ結晶を種結晶保持機構２１２に取りつける。
【０２１６】
（８）反応容器２０２のふたを閉じる。
【０２１７】
（９）バルブ２２４を閉状態とし、反応容器２０２内部を外部と遮断する。
【０２１８】
（１０）反応容器２０２をグローブボックスから出し、バルブ２２４の前方でガス供給管２２２を接続する。
【０２１９】
（１１）バルブ２２４を開状態とし、反応容器２０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器２２８で窒素ガスの圧力を２.５ＭＰａとする。この圧力は、融液２０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器２０２内の圧力が５ＭＰａとなる圧力である。なお、ここでは、一例として８００℃を結晶成長温度とする。
【０２２０】
（１２）バルブ２２４を閉状態とする。これにより、反応容器２２４は密閉状態となる。
【０２２１】
（１３）ヒータ２０６に通電し、融液２０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで約1時間かけて昇温する。昇温に追随して密閉された反応容器２０２内の圧力は上昇し、結晶成長温度（８００℃）に達した時の反応容器２０２内の全圧は５ＭＰａとなる。その後、圧力調整器２２８の圧力を５ＭＰａに設定し、バルブ２２４を開状態とする。
【０２２２】
（１４）この状態を約１０時間保持する。
【０２２３】
（１５）種結晶保持機構２１２を操作して種結晶２１０を下降させ、一例として図９に示されるように、種結晶２１０を融液２０８に接触ないし浸漬（いわゆる種づけ）する。これにより、種結晶２１０の結晶成長が開始される。
【０２２４】
（１６）この状態を約３００時間保持する。この期間中、融液保持容器２０４の壁の温度は融液２０８の温度以上である。
【０２２５】
（１７）約３００時間が経過後、種結晶保持機構２１２を操作して結晶成長した種結晶２１０を融液２０８から引き上げる。
【０２２６】
（１８）ヒータ２０６の通電を停止する。
【０２２７】
冷却後、反応容器２０２を開けると、融液保持容器２０４の内壁にはほとんど雑結晶が結晶成長しておらず、種結晶２１０は、ｃ軸方向の長さが約11ｍｍに結晶成長していた。
【０２２８】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る製造装置２００Ｃでは、種結晶ホルダ２１２によって浸漬機構が構成され、ガス供給管２２２とバルブ２２４と圧力計２２６と圧力調整器２２８とによって窒素ガス供給機構が構成されている。
【０２２９】
以上説明したように、本実施形態によると、融液２０８よりも融液保持容器２０４の方が高温なので、核発生に伴う生成熱が融液保持容器２０４の内壁から放熱されないため、核発生が抑制される。その結果、融液保持容器２０４の内壁での不要な微結晶の析出が抑制される。従って、原料の大部分を種結晶２１０の結晶成長に利用することができる。すなわち、従来よりも短時間で、種結晶を高品質に、大きく結晶成長させることができる。
【０２３０】
なお、上記各実施形態では、ＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置として、ＧａＮ結晶の製造装置の場合について説明したが、これに限らず、Ｇａ以外のＩＩＩ族金属の窒化物結晶であっても良い。
【０２３１】
また、フラックスとして、Ｎａ以外のアルカリ金属を用いても良い。
【０２３２】
［第１０の実施形態］
次に、本発明の第１０の実施形態を図１０〜図１２に基づいて説明する。図１０には、本発明の第１０の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置としてのＧａＮ結晶の製造装置３００Ａの概略構成が示されている。
【０２３３】
この図１０に示される製造装置３００Ａは、反応容器３０２、保持容器としての融液保持容器３０４、固定補助容器３１４、加熱手段としてのヒータ３０６、種結晶３１０を保持する種結晶ホルダ３１２、融液保持容器３０４を上下させる容器ホルダ３１５、ガス供給管３２２、バルブ３２４、圧力計３２６及び圧力調整器３２８などを含んで構成されている。
【０２３４】
前記反応容器３０２は、ステンレス製の閉じた形状の容器である。この反応容器３０２の中には、融液保持容器３０４が収容されている。
【０２３５】
前記種結晶ホルダ３１２は、反応容器３０２を開けることなく、種結晶３１０を上下に移動させることができる。
【０２３６】
前記融液保持容器３０４は、材質がＰ−ＢＮ（パイオリティック  ボロンナイトライド）であり、反応容器３０２から取り出すことができる。融液保持容器３０４の中には、アルカリ金属としてのナトリウム（Ｎａ）とＩＩＩ族金属としての金属ガリウム（Ｇａ）を含む融液３０８が入れられる。
【０２３７】
前記固定補助容器３１４は、材質がＰ−ＢＮであり、その中に融液保持容器３０４を入れることができる大きさを有している。この固定補助容器３１４は、反応容器３０２内に収容される。
【０２３８】
前記容器ホルダ３１５は、反応容器３０２を開けることなく、融液保持容器３０４を上下に移動させることができる。
【０２３９】
ヒータ３０６は、反応容器３０２の外に隣接して設けられている。すなわち、融液保持容器３０４は、反応容器３０２と固定補助容器３１４とを介して加熱されることとなる。
【０２４０】
前記ガス供給管３２２は、反応容器３０２内に窒素（Ｎ2）ガスを供給するための配管であり、反応容器３０２と窒素のガスボンベ１３０との間に設けられている。
【０２４１】
前記バルブ３２４は、ガス供給管３２２の途中であって、反応容器３０２に近いところに設けられている。バルブ３２４が開状態のときには、反応容器３０２内へ窒素ガスが供給され、閉状態のときには、反応容器３０２内へ窒素ガスの供給が遮断される。なお、ガス供給管３２２はバルブ３２４の前方（窒素のガスボンベ１３０側）で切り離すことができるようになっている。これにより、反応容器３０２をグローブボックスの中に移動させて作業することが可能となる。
【０２４２】
前記圧力調整器３２８は、ガス供給管３２２の途中であって、窒素のガスボンベ１３０に近いところに設けられ、反応容器３０２内に供給する窒素ガスの圧力を調整するのに用いられる。
【０２４３】
前記圧力計３２６は、ガス供給管３２２の途中であって、バルブ３２４と反応容器３０２の間に設けられ、反応容器３０２内に供給される窒素ガスの圧力をモニタするのに用いられる。
【０２４４】
次に、上記のように構成される製造装置３００ＡによるＧａＮ結晶の製造方法について図１１の（ａ）〜図１１の（ｃ）を用いて説明する。
【０２４５】
（１）ガス供給管３２２をバルブ３２４の前方で切り離し、反応容器３０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
【０２４６】
（２）反応容器３０２から固定補助容器３１４及び融液保持容器３０４を取り出し、固定補助容器３１４内に原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液３０８を入れる。ここでは、一例として融液３０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
【０２４７】
（３）固定補助容器３１４内の融液３０８中に融液保持容器３０４を沈める。これにより、融液保持容器３０４内は融液３０８で満たされることとなる（図１１の（ａ）参照）。
【０２４８】
（４）融液保持容器３０４とともに固定補助容器３１４を反応容器３０２内の所定位置に収容する。
【０２４９】
（５）種結晶３１０として、ｃ軸の長さが約５ｍｍの柱状のＧａＮ結晶を種結晶ホルダ３１２に取りつける。
【０２５０】
（６）反応容器３０２のふたを閉じる。
【０２５１】
（７）バルブ３２４を閉状態とし、反応容器３０２内部を外部と遮断する。
【０２５２】
（８）反応容器３０２をグローブボックスから出し、バルブ３２４の前方でガス供給管３２２を接続する。
【０２５３】
（９）バルブ３２４を開状態とし、反応容器３０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器３２８で窒素ガスの圧力を2.５ＭＰａとする。この圧力は、融液３０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器３０２内の圧力が５ＭＰａとなる圧力である。なお、ここでは、一例として８００℃を結晶成長温度とする。
【０２５４】
（１０）バルブ３２４を閉状態とする。これにより、反応容器３２４は密閉状態となる。
【０２５５】
（１１）ヒータ３０６に通電し、融液３０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで約1時間かけて昇温する。密閉された反応容器３０２内の圧力は昇温に伴って上昇し、結晶成長温度（８００℃）に達した時の反応容器３０２内の全圧は５ＭＰａとなる。その後、圧力調整器３２８の圧力を５ＭＰａに設定し、バルブ３２４を開状態とする。
【０２５６】
（１２）この状態で約50時間保持する。これにより、一例として図１２に示されるように、時間とともに融液３０８中の窒素濃度が増加する。そして、窒素濃度が所定値に達すると、核生成が起こり、融液３０８中の窒素濃度が安定化する。一例として図１１（ｂ）に示されるように、固定補助容器３１４の内壁に雑結晶の核が生成され、その後、融液３０８中の窒素濃度はほぼ一定となる。すなわち、融液３０８中の窒素濃度は飽和し安定化する。その後、固定補助容器３１４の内壁で生成した核は成長し、雑結晶３３０となる。なお、このときには、融液保持容器３０４の内壁にはほとんど雑結晶は析出しない。また、ここでの保持時間は融液３０８中の窒素濃度が安定化するのに要する時間として予め実験により計測された値である。
【０２５７】
（１３）容器ホルダ３１５を用いて融液保持容器３０４を引き上げ、種結晶３１０を融液保持容器３０４内の融液３０８に接触ないし浸漬させる（図１１（ｃ）参照）。これにより、種結晶３１０の結晶成長が開始される。
【０２５８】
（１４）図１１（ｃ）の状態を約３００時間保持する。
【０２５９】
（１５）約３００時間が経過後、容器ホルダ３１５を用いて融液保持容器３０４を固定補助容器３１４内に戻す。
【０２６０】
（１６）ヒータ３０６の通電を停止する。
【０２６１】
冷却後、反応容器３０２を開けると、上記第１０の実施形態と同様に、種結晶３１０は、ｃ軸方向の長さが約１０ｍｍに結晶成長しているのが見られた。
【０２６２】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る製造装置３００Ａでは、容器ホルダ３１５と種結晶ホルダ３１２とによって浸漬機構が構成され、ガス供給管３２２とバルブ３２４と圧力計３２６と圧力調整器３２８とによって供給機構が構成されている。
【０２６３】
以上説明したように、本実施形態によると、融液３０８で満たされた固定補助容器３１４内に、融液保持容器３０４を沈め、融液３０８中の窒素濃度が安定化されると、融液保持容器３０４を固定補助容器３１４から引き上げて、融液保持容器３０４中の融液３０８に種結晶を接触ないし浸漬させている。これにより、種結晶３１０の浸漬中における融液保持容器３０４の内壁での雑結晶の成長を抑制し、原料の大部分を種結晶３１０の結晶成長に利用することができる。すなわち、雑結晶の成長を抑制し、種結晶を高品質に、従来よりも短時間で大きく結晶成長させることができる。
【０２６４】
［第１１の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態を図１３および図１４（ａ）〜１４（ｄ）に基づいて説明する。
【０２６５】
図１３には、本発明の第１１の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置としてのＧａＮ結晶の製造装置３００Ｂの概略構成が示されている。なお、以下においては、前述した第１０の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【０２６６】
図１３に示される製造装置３００Ｂは、反応容器３０２、融液保持容器３０４（第２の容器）、可動補助容器３１６（第１の容器）、加熱手段としてのヒータ３０６、種結晶３１０を保持する種結晶ホルダ３１２、可動補助容器３１６を上下させる容器ホルダ３１７（駆動機構）、ガス供給管３２２、バルブ３２４、圧力計３２６及び圧力調整器３２８などを含んで構成されている。
【０２６７】
可動補助容器３１６は、材質がＰ−ＢＮであり、融液保持容器３０４を縮小した形状を有している。この可動補助容器３１６は、２つの部分（３１６ａ、３１６ｂ）に分割できるようになっている。
【０２６８】
容器ホルダ３１７は、反応容器３０２を開けることなく、可動補助容器３１６を上下に移動させることができる。
【０２６９】
ヒータ３０６は、第１０の実施形態と同様に、反応容器３０２の外に隣接して設けられている。
【０２７０】
次に、上記のように構成される製造装置３００ＢによるＧａＮ結晶の製造方法について図１４（ａ）〜１４（ｄ）を用いて説明する。
【０２７１】
（１）ガス供給管３２２をバルブ３２４の前方で切り離し、反応容器３０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
【０２７２】
（２）反応容器３０２から融液保持容器３０４を取り出し、融液保持容器３０４内に可動補助容器３１６を収容する。
【０２７３】
（３）可動補助容器３１６内に、原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液３０８を入れる（図１４（ａ）参照）。ここでは、一例として融液３０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
【０２７４】
（４）可動補助容器３１６とともに融液保持容器３０４を反応容器３０２内の所定位置に収容する。
【０２７５】
（５）種結晶３１０として、ｃ軸の長さが約５ｍｍの柱状のＧａＮ結晶を種結晶ホルダ３１２に取りつける。
【０２７６】
（６）反応容器３０２のふたを閉じる。
【０２７７】
（７）バルブ３２４を閉状態とし、反応容器３０２内部を外部と遮断する。
【０２７８】
（８）反応容器３０２をグローブボックスから出し、バルブ３２４の前方でガス供給管３２２を接続する。
【０２７９】
（９）バルブ３２４を開状態とし、反応容器３０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器３２８で窒素ガスの圧力を２.５ＭＰａとする。この圧力は、融液３０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器３０２内の圧力が５ＭＰａとなる圧力である。なお、ここでは、一例として８００℃を結晶成長温度とする。
【０２８０】
（１０）バルブ３２４を閉状態とする。これにより、反応容器３２４は密閉状態となる。
【０２８１】
（１１）ヒータ３０６に通電し、融液３０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで約1時間かけて昇温する。密閉された反応容器３０２内の圧力は昇温に伴って上昇し、結晶成長温度（８００℃）に達した時の反応容器３０２内の全圧は５ＭＰａとなる。その後、圧力調整器３２８の圧力を５ＭＰａに設定し、バルブ３２４を開状態とする。
【０２８２】
（１２）この状態で約50時間保持する。これにより、時間とともに融液３０８中の窒素濃度が増加する。そして、窒素濃度が所定値に達すると、一例として図１４（ｂ）に示されるように、可動補助容器３１６の内壁に多数の雑結晶３３０が析出し、融液３０８中の窒素濃度が安定化する。
【０２８３】
（１３）容器ホルダ３１７を用いて可動補助容器３１６を融液保持容器３０４内で分割する（図１４（ｃ）参照）。これにより、可動補助容器３１６内の融液３０８は、融液保持容器３０４内に移されることとなる。
【０２８４】
（１４）容器ホルダ３１７を用いて可動補助容器３１６を融液保持容器３０４から引き上げる（図１４（ｄ）参照）。
【０２８５】
（１５）種結晶ホルダ３１２を操作して種結晶３１０を下降させ、種結晶３１０を融液保持容器１０４内の融液３０８に接触ないし浸漬させる。これにより、種結晶３１０の結晶成長が開始される。
【０２８６】
（１６）この状態を約３００時間保持する。
【０２８７】
（１７）約３００時間が経過後、種結晶ホルダ３１２を操作して結晶成長した種結晶３１０を融液３０８から引き上げる。
【０２８８】
（１８）ヒータ３０６の通電を停止する。
【０２８９】
冷却後、反応容器３０２を開けると、融液保持容器３０４の内壁にはほとんど雑結晶が成長しておらず、種結晶３１０は、ｃ軸方向の長さが約10ｍｍに結晶成長しているのが見られた。
【０２９０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る製造装置３００Ｂでは、容器ホルダ３１７によって取出手段が構成され、種結晶ホルダ３１２によって浸漬機構が構成され、ガス供給管３２２とバルブ３２４と圧力計３２６と圧力調整器３２８とによって窒素ガス供給機構が構成されている。
【０２９１】
以上説明したように、本実施形態によると、融液３０８で満たされた可動補助容器３１６を融液保持容器３０４内に挿入し、融液３０８中の窒素濃度が安定化されると、可動補助容器３１６内の融液３０８を融液保持容器３０４に移し、可動補助容器３１６を融液保持容器３０４から取り出している。そして、可動補助容器３１６が取り出された融液保持容器３０４内の融液３０８に種結晶を接触ないし浸漬させている。これにより、種結晶３１０の融液３０８への接触ないし浸漬中における融液保持容器３０４の内壁での雑結晶の成長を抑制し、原料の大部分を種結晶３１０の結晶成長に利用することができる。すなわち、雑結晶の成長を抑制し、種結晶を高品質に、従来よりも短時間で大きく結晶成長させることができる。
【０２９２】
なお、上記第１１の実施形態では、可動補助容器３１６が２つに分割される場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、融液保持容器３０４内に収容され、取り出し可能であれば良い。この場合には、可動補助容器内の融液を融液保持容器３０４に移すために可動補助容器を傾斜させる傾斜機構があれば良い。
【０２９３】
［第１２の実施形態］
次に、本発明の第１２の実施形態を図１５および図１６（ａ）〜１６（ｄ）に基づいて説明する。
【０２９４】
図１５には、本発明の第１２の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置としてのＧａＮ結晶の製造装置３００Ｃの概略構成が示されている。なお、以下においては、前述した第１０の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【０２９５】
図１５に示される製造装置３００Ｃは、反応容器３０２、融液保持容器３０４、除去手段としてのブレード部材３１８、加熱手段としてのヒータ３０６、種結晶３１０を保持する種結晶ホルダ３１２、ガス供給管３２２、バルブ３２４、圧力計３２６及び圧力調整器３２８などを含んで構成されている。
【０２９６】
ブレード部材３１８は、ブレードと該ブレードを上下するためのブレード保持棒とから構成されている。ブレードは融液保持容器３０４の低部とほぼ同じ形状であり、ブレードのエッジは融液保持容器３０４の内壁に当接するようになっている。ブレード部材３１８は、反応容器３０２を開けることなく、上下に移動可能となっている。
【０２９７】
ヒータ３０６は、第１０の実施形態と同様に、反応容器３０２の外に隣接して設けられている。
【０２９８】
次に、上記のように構成される製造装置３００ＣによるＧａＮ結晶の製造方法について図１６（ａ）〜１６（ｄ）を用いて説明する。
【０２９９】
（１）ガス供給管３２２をバルブ３２４の前方で切り離し、反応容器３０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
【０３００】
（２）反応容器３０２から融液保持容器３０４を取り出し、融液保持容器３０４内にブレード部材３１８を配置する。ここでは、図１６（ａ）に示されるように、ブレード部材３１８のブレードが融液保持容器３０４の底に接するように配置する。
【０３０１】
（３）融液保持容器３０４に、原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液３０８を入れる。ここでは、一例として融液３０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
【０３０２】
（４）ブレード部材３１８とともに融液保持容器３０４を反応容器３０２内の所定位置に収容する。
【０３０３】
（５）種結晶３１０として、ｃ軸の長さが約５ｍｍの柱状のＧａＮ結晶を種結晶ホルダ３１２に取りつける。
【０３０４】
（６）反応容器３０２のふたを閉じる。
【０３０５】
（７）バルブ３２４を閉状態とし、反応容器３０２内部を外部と遮断する。
【０３０６】
（８）反応容器３０２をグローブボックスから出し、バルブ３２４の前方でガス供給管３２２を接続する。
【０３０７】
（９）バルブ３２４を開状態とし、反応容器３０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器３２８で窒素ガスの圧力を２.５ＭＰａとする。この圧力は、融液３０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器３０２内の圧力が５ＭＰａとなる圧力である。なお、ここでは、一例として８００℃を結晶成長温度とする。
【０３０８】
（１０）バルブ３２４を閉状態とする。これにより、反応容器３２４は密閉状態となる。
【０３０９】
（１１）ヒータ３０６に通電し、融液３０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで約1時間かけて昇温する。密閉された反応容器３０２内の圧力は昇温に伴って上昇し、結晶成長温度（８００℃）に達した時の反応容器３０２内の全圧は５ＭＰａとなる。その後、圧力調整器３２８の圧力を５ＭＰａに設定し、バルブ３２４を開状態とする。
【０３１０】
（１２）この状態で約50時間保持する。これにより、時間とともに融液３０８中の窒素濃度が増加する。そして、窒素濃度が所定値に達すると、一例として図１６（ｂ）に示されるように、融液保持容器３０４の内壁に多数の雑結晶３３０が析出し、融液３０８中の窒素濃度が安定化する。
【０３１１】
（１３）ブレード部材３１８を引き上げる。これにより、融液保持容器３０４の内壁に析出した雑結晶は、ブレードのエッジで掻き取られる（図１６（ｃ）参照）。
【０３１２】
（１４）種結晶ホルダ３１２を操作して種結晶３１０を下降させ、種結晶３１０を融液３０８に接触ないし浸漬させる（図１６（ｄ）参照）。これにより、種結晶３１０の結晶成長が開始される。
【０３１３】
（１５）図１６（ｄ）の状態を約３００時間保持する。
【０３１４】
（１６）約３００時間が経過後、種結晶ホルダ３１２を操作して結晶成長した種結晶３１０を融液３０８から引き上げる。
【０３１５】
（１７）ヒータ３０６の通電を停止する。
【０３１６】
冷却後、反応容器３０２を開けると、融液保持容器３０４の内壁にはほとんど雑結晶はみられず、種結晶３１０は、ｃ軸方向の長さが約１０ｍｍに結晶成長しているのが見られた。
【０３１７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る製造装置３００Ｃでは、種結晶ホルダ３１２によって浸漬機構が構成され、ガス供給管３２２とバルブ３２４と圧力計３２６と圧力調整器３２８とによって窒素ガス供給機構が構成されている。
【０３１８】
以上説明したように、本実施形態に係る製造装置３００Ｃによると、融液３０８中の窒素濃度が安定化されると、融液保持容器３０４の内壁に析出した微結晶をブレード部材３１８で掻き取り、微結晶が掻き取られた融液保持容器３０４内の融液３０８に種結晶を接触ないし浸漬している。すなわち、融液保持容器３０４の内壁に析出した微結晶を機械的に除去し、微結晶が機械的に除去された融液保持容器３０４内の融液３０８に種結晶を接触ないし浸漬している。これにより、種結晶３１０の融液３０８に対する接触ないし浸漬中における雑結晶の成長を抑制し、原料の大部分を種結晶３１０の結晶成長に利用することができる。すなわち、雑結晶の成長を抑制し、種結晶を高品質に、従来よりも短時間で大きく結晶成長させることができる。
【０３１９】
なお、上記第１２の実施形態では、除去手段としてブレード部材３１８を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、融液保持容器３０４の内壁に析出した微結晶を掻き取ることができれば良い。
【０３２０】
［第１３の実施形態］
次に、本発明の第１３の実施形態を図１７および図１８（ａ）〜図１８（ｃ）に基づいて説明する。
【０３２１】
図１７には、本発明の第１３の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置としてのＧａＮ結晶の製造装置３００Ｄの概略構成が示されている。なお、以下においては、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【０３２２】
図１７に示される製造装置３００Ｄは、反応容器３０２、融液保持容器３０４、成長阻止部材としてのメッシュ部材３１９、加熱手段としてのヒータ３０６、種結晶３１０を保持する種結晶ホルダ３１２、ガス供給管３２２、バルブ３２４、圧力計３２６及び圧力調整器３２８などを含んで構成されている。
【０３２３】
メッシュ部材３１９は、雑結晶が成長しにくいタングステン製の籠状の部材であり、融液保持容器３０４の内壁に近接して配置されている。
【０３２４】
ヒータ３０６は、第１０の実施形態と同様に、反応容器３０２の外に隣接して設けられている。
【０３２５】
次に、上記のように構成される製造装置３００ＤによるＧａＮ結晶の製造方法について図１８（ａ）〜図１８（ｃ）を用いて説明する。
【０３２６】
（１）ガス供給管３２２をバルブ１２４の前方で切り離し、反応容器３０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
【０３２７】
（２）反応容器３０２から融液保持容器３０４を取り出し、融液保持容器３０４内にメッシュ部材３１９を配置する。
【０３２８】
（３）融液保持容器３０４に、原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液３０８を入れる（図１８（ａ）参照）。ここでは、一例として融液３０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
【０３２９】
（４）メッシュ部材３１９とともに融液保持容器３０４を反応容器３０２内の所定位置に配置する。
【０３３０】
（５）種結晶３１０として、ｃ軸の長さが約５ｍｍの柱状のＧａＮ結晶を種結晶ホルダ３１２に取りつける。
【０３３１】
（６）反応容器３０２のふたを閉じる。
【０３３２】
（７）バルブ３２４を閉状態とし、反応容器３０２内部を外部と遮断する。
【０３３３】
（８）反応容器３０２をグローブボックスから出し、バルブ３２４の前方でガス供給管２２２を接続する。
【０３３４】
（９）バルブ３２４を開状態とし、反応容器３０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器３２８で窒素ガスの圧力を２.５ＭＰａとする。この圧力は、融液３０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器３０２内の圧力が５ＭＰａとなる圧力である。なお、ここでは、一例として８００℃を結晶成長温度とする。
【０３３５】
（１０）バルブ３２４を閉状態とする。これにより、反応容器３２４は密閉状態となる。
【０３３６】
（１１）ヒータ３０６に通電し、融液３０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで約1時間かけて昇温する。密閉された反応容器３０２内の圧力は昇温に伴って上昇し、結晶成長温度（８００℃）に達した時の反応容器３０２内の全圧は５ＭＰａとなる。その後、圧力調整器３２８の圧力を５ＭＰａに設定し、バルブ３２４を開状態とする。
【０３３７】
（１２）この状態で約50時間保持する。これにより、時間とともに融液３０８中の窒素濃度が増加する。そして、窒素濃度が所定値に達すると、一例として図１８（ｂ）に示されるように、融液保持容器３０４の内壁に多数の雑結晶の核が生成し、融液３０８中の窒素濃度が安定化する。
【０３３８】
（１３）種結晶ホルダ３１２を操作して種結晶３１０を下降させ、種結晶３１０を融液３０８に接触ないし浸漬させる（図１８（ｃ）参照）。これにより、種結晶３１０の結晶成長が開始される。このとき、雑結晶３３０の結晶成長はメッシュ部材３１９によって妨げられる。
【０３３９】
（１４）約３００時間保持する。
【０３４０】
（１５）約３００時間が経過後、種結晶ホルダ３１２を操作して結晶成長した種結晶３１０を融液３０８から引き上げる。
【０３４１】
（１６）ヒータ３０６の通電を停止する。
【０３４２】
冷却後、反応容器３０２を開けると、融液保持容器３０４の内壁からの雑結晶の結晶成長はメッシュ部材３１９で止まっており、種結晶３１０は、ｃ軸方向の長さが約10ｍｍに結晶成長していた。
【０３４３】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る製造装置３００Ｄでは、種結晶ホルダ３１２によって浸漬機構が構成され、ガス供給管３２２とバルブ３２４と圧力計３２６と圧力調整器３２８とによって供給機構が構成されている。
【０３４４】
以上説明したように、本実施形態に係る製造装置３００Ｄによると、融液保持容器３０４の内壁に近接して雑結晶の結晶成長を阻止するメッシュ部材が配置されているため、融液保持容器３０４の内壁に析出した雑結晶の結晶成長はメッシュ部材３１９によって妨げられる。これにより、原料の大部分を種結晶３１０の結晶成長に利用することができる。すなわち、雑結晶の成長を抑制し、種結晶を高品質に、従来よりも短時間で大きく結晶成長させることができる。
【０３４５】
なお、上記第１３の実施形態では、メッシュ部材３１９の材質がタングステンの場合について説明したが、これに限定されるものではない。また、成長阻止部材としてメッシュ部材３１９に限定されるものではない。要するに、融液保持容器３０４の内壁に析出した微結晶の結晶成長を阻止できれば良い。
【０３４６】
［第１４の実施形態］
図１９は、第１４の実施形態による製造装置の構成を示す概略図である。第１４の実施形態による製造装置４００Ａは、図１に示す製造装置１００Ａに配管１１４、熱電対１１５、温度制御装置１１６、ガス供給管１１７、流量計１１８およびガスボンベ１１９を追加したものであり、その他は、製造装置１００Ａと同じである。
【０３４７】
配管１１４および熱電対１１５は、種結晶ホルダ１１２の内部に挿入される。ガス供給管１１７は、一方端が配管１１４に連結され、他方端が流量計１１８を介してガスボンベ１１９に連結される。流量計１１８は、ガスボンベ１１９の近傍でガス供給管１１７に装着される。ガスボンベ１１９は、ガス供給管１１７に連結される。
【０３４８】
配管１１４は、ガス供給管１１７から供給された窒素ガスを一方端から種結晶ホルダ１１２内へ放出して種結晶１１０を冷却する。熱電対１１５は、種結晶１１０の温度Ｔ１を検出し、その検出した温度Ｔ１を温度制御装置１１６へ出力する。
【０３４９】
ガス供給管１１７は、ガスボンベ１１９から流量計１１８を介して供給された窒素ガスを配管１１４へ供給する。流量計１１８は、温度制御装置１１６からの制御信号ＣＴＬ１に応じて、ガスボンベ１１９から供給された窒素ガスの流量を調整してガス供給管１１７へ供給する。ガスボンベ１１９は、窒素ガスを保持する。
【０３５０】
図２０および図２１は、それぞれ、図１９に示す種結晶ホルダ１１２、配管１１４および熱電対１１５の第１および第２の拡大図である。図２０を参照して、種結晶ホルダ１１２は、筒状部材１１２１と、固定部材１１２２，１１２３とを含む。筒状部材１１２１は、略円形の断面形状を有する。固定部材１１２２は、略Ｌ字形状の断面形状を有し、筒状部材１１２１の一方端１１２１Ｃ側において筒状部材１１２１の外周面１１２１Ａおよび底面１１２１Ｂに固定される。また、固定部材１１２３は、略Ｌ字形状の断面形状を有し、筒状部材１１２１の一方端１１２１Ｃ側において固定部材１１２２と対称に配置されるように筒状部材１１２１の外周面１１２１Ａおよび底面１１２１Ｂに固定される。その結果、筒状部材１１２１および固定部材１１２２，１１２３によって囲まれた領域には、空間部１１２４が形成される。
【０３５１】
配管１１４は、略円形の断面形状を有し、筒状部材１１２１の内部に配置される。この場合、配管１１４の底面１１４Ａは、筒状部材１１２１の底面１１２１Ｂに対向するように配置される。そして、配管１１４の底面１１４Ａには、複数の空孔１１４１が形成される。配管１１４内へ供給された窒素ガスは、複数の空孔１１４１を介して筒状部材１１２１の底面１１２１Ｂに吹き付けられる。
【０３５２】
熱電対１１５は、一方端１１５Ａが筒状部材１１２１の底面１１２１Ｂに接するように筒状部材１１２１の内部に配置される。
【０３５３】
そして、種結晶１１０は、空間部１１２４に嵌合する形状を有し、空間部１１２４に嵌合することにより種結晶ホルダ１１２によって支持される。この場合、種結晶１１０は、筒状部材１１２１の底面１１２１Ｂに接する（図２１参照）。
【０３５４】
したがって、種結晶１１０と筒状部材１１２１との間の熱伝導率が高くなる。その結果、熱電対１１５によって種結晶１１０の温度を検出できるとともに、配管１１４から筒状部材１１２１の底面１１２１Ｂに吹き付けられた窒素ガスによって種結晶１１０を容易に冷却できる。
【０３５５】
図２２は、図１９に示す反応容器１０２および融液保持容器１０４の温度のタイミングチャートである。また、図２３は、図１９に示す種結晶１１０の温度と窒素ガスの流量との関係を示す図である。
【０３５６】
なお、図２２において、直線ｋ１は、反応容器１０２および融液保持容器１０４の温度を示し、曲線ｋ２および直線ｋ３は、種結晶１１０の温度を示す。
【０３５７】
図２２を参照して、ヒータ１０６は、直線ｋ１に従って温度が上昇し、かつ、８００℃に保持されるように反応容器１０２および融液保持容器１０４を加熱する。ヒータ１０６が反応容器１０２および融液保持容器１０４を加熱し始めると、反応容器１０２および融液保持容器１０４の温度は、上昇し始め、タイミングｔ１で８００℃に達する。
【０３５８】
そうすると、融液保持容器１０４内に保持されたＧａおよびＮａは溶け、融液１０８になる。
【０３５９】
また、種結晶１１０は、タイミングｔ１以降、ヒータ１８０によって加熱され、種結晶１１０の温度は、タイミングｔ２で８１０℃に達する。そして、タイミングｔ２以降、ヒータ１８０は、停止され、種結晶１１０の温度は、タイミングｔ３で８００℃に低下する。
【０３６０】
そして、反応容器１０２および融液保持容器１０４の温度上昇の過程において、反応容器１０２内の空間から融液保持容器１０４内へ入った窒素ガスは、金属Ｎａを媒介として融液１０８中に取り込まれる。この場合、融液１０８中の窒素濃度またはＧａｘＮｙ（ｘ，ｙは、実数）濃度は、融液保持容器１０４内の空間と融液１０８との気液界面付近において最も高いため、ＧａＮ結晶が気液界面に接している種結晶１１０から成長し始める。なお、この発明においては、ＧａｘＮｙを「ＩＩＩ族窒化物」と言い、ＧａｘＮｙ濃度を「ＩＩＩ族窒化物濃度」と言う。
【０３６１】
窒素ガスを配管１１４内へ供給しない場合、種結晶１１０の温度Ｔ１は、融液１０８の温度と同じ８００℃であるが、第１４の実施形態においては、種結晶１１０付近の融液１０８中の窒素および／またはＩＩＩ族窒化物の過飽和度を上げるために、配管１１４内へ窒素ガスを供給して種結晶１１０を冷却し、種結晶１１０の温度Ｔ１を融液１０８の温度よりも低くする。
【０３６２】
より具体的には、種結晶１１０の温度Ｔ１は、タイミングｔ３以降、曲線ｋ２に従って８００℃よりも低い温度Ｔｓ１に設定される。この温度Ｔｓ１は、例えば、７９０℃である。種結晶１１０の温度Ｔ１を温度Ｔｓ１に設定する方法について説明する。
【０３６３】
ヒータ１０６の温度は、反応容器１０２および融液保持容器１０４の温度と所定の温度差を有するため、反応容器１０２および融液保持容器１０４の温度が８００℃に設定されたとき、ヒータ１０６の温度は、８００＋α℃になる。したがって、温度制御装置１１６は、ヒータ１０６の近傍に設置された温度センサー（図示せず）から受けた温度が８００＋α℃に達すると、種結晶１１０の温度Ｔ１を温度Ｔｓ１に設定する流量からなる窒素ガスを流すための制御信号ＣＴＬ１を生成して流量計１１８へ出力する。
【０３６４】
そうすると、流量計１１８は、制御信号ＣＴＬ１に応じて、温度Ｔ１を温度Ｔｓ１に設定する流量からなる窒素ガスをガスボンベ１１９からガス供給管１１７を介して配管１１４内へ流す。種結晶１１０の温度Ｔ１は、窒素ガスの流量に応じて８００℃から低下し、窒素ガスの流量が流量ｆｒ１（ｓｃｃｍ）になると、種結晶１１０の温度Ｔ１は、温度Ｔｓ１に設定される（図２３参照）。
【０３６５】
したがって、流量計１１８は、流量ｆｒ１からなる窒素ガスを配管１１４内へ流す。そして、配管１１４内へ供給された窒素ガスは、配管１１４の複数の空孔１１４１から筒状部材１１２１の底面１１２１Ｂに吹き付けられる。
【０３６６】
これによって、種結晶１１０は、筒状部材１１２１の底面１１２１Ｂを介して冷却され、種結晶１１０の温度Ｔ１は、タイミングｔ４で温度Ｔｓ１に低下し、その後、タイミングｔ５まで温度Ｔｓ１に保持される。
【０３６７】
ヒータ１０６の温度は、融液１０８の温度と所定の温度差を有するため、温度制御装置１１６は、種結晶１１０の温度Ｔ１が８００℃から低下し始めると、温度センサーから受けたヒータ１０６の温度が融液１０８の温度を８００℃に設定する温度になるようにヒータ１０６を制御する。
【０３６８】
なお、第１４の実施形態においては、好ましくは、種結晶１１０の温度Ｔ１は、タイミングｔ３以降、直線ｋ３に従って低下するように制御される。すなわち、種結晶１１０の温度Ｔ１は、タイミングｔ３からタイミングｔ５までの間で８００℃から温度Ｔｓ２（＜Ｔｓ１）まで低下される。この場合、流量計１１８は、温度制御装置１１６からの制御信号ＣＴＬ１に基づいて、直線ｋ４に従って配管１１４内へ流す窒素ガスの流量を０から流量ｆｒ２まで増加する。窒素ガスの流量が流量ｆｒ２になると、種結晶１１０の温度Ｔ１は、温度Ｔｓ１よりも低い温度Ｔｓ２に設定される。そして、温度Ｔｓ２は、たとえば、７５０℃である。
【０３６９】
このように、融液１０８の温度（＝８００℃）と種結晶１１０の温度Ｔ１との差を徐々に大きくするのは、次の２つの理由による。
【０３７０】
１つ目の理由は、ＧａＮ結晶の結晶成長の進行とともに、種結晶１１０には、ＧａＮ結晶が付着するので、種結晶１１０の温度を徐々に低下させないと、種結晶１１０から結晶成長したＧａＮ結晶の温度を融液１０８の温度よりも低い温度に設定し難くなるからである。
【０３７１】
２つ目の理由は、ＧａＮ結晶の結晶成長の進行とともに、融液１０８中のＧａが消費され、γ＝Ｎａ／（Ｎａ＋Ｇａ）が大きくなり、融液１０８中の窒素濃度またはＩＩＩ族窒化物濃度が過飽和よりも低くなる、または窒素濃度またはＩＩＩ族窒化物濃度の過飽和度が小さくなり過ぎるので、種結晶１１０の温度を徐々に低下させないと、融液１０８中の窒素濃度またはＩＩＩ族窒化物濃度をＧａＮ結晶の結晶成長に適切な過飽和度に保持し難くなるからである。
【０３７２】
したがって、ＧａＮ結晶の結晶成長の進行とともに、種結晶１１０の温度を徐々に低下させることによって、種結晶１１０付近の融液１０８中の窒素またはＩＩＩ族窒化物の過飽和度を少なくとも保持することができ、ＧａＮ結晶の結晶成長を継続することが可能となる。その結果、ＧａＮ結晶のサイズを拡大できる。
【０３７３】
次に、図１９に示す製造装置４００ＡによるＧａＮ結晶の製造方法について説明する。
【０３７４】
（１）ガス供給管１２２をバルブ１２４の前方で切り離し、反応容器１０２をアルゴン（Ａｒ）雰囲気のグローブボックス内に入れる。
（２）反応容器１０２から融液保持容器１０４を取り出し、融液保持容器１０４内に、原料のＧａとフラックスのＮａとを含む融液１０８を入れる。ここでは、一例として融液１０８中のＮａの比率はＮａ/(Ｎａ＋Ｇａ)＝０．４とした。
（３）融液保持容器１０４を反応容器１０２内の所定位置に収容する。
（４）種結晶１１０として、ｃ軸の長さが約５ｍｍの柱状のＧａＮ結晶を種結晶ホルダ１１２に取りつける。
（５）反応容器１０２のふたを閉じる。
（６）バルブ１２４を閉状態とし、反応容器１０２内部を外部と遮断する。
（７）反応容器１０２をグローブボックスから出し、バルブ１２４の前方でガス供給管１２２を接続する。
（８）バルブ１２４を開状態とし、反応容器１０２内に窒素ガスを供給する。このとき、圧力調整器１２８で窒素ガスの圧力を2.５ＭＰａとする。この圧力は、融液１０８が結晶成長温度に達したときに、反応容器１０２内の圧力が５ＭＰａとなる圧力である。なお、ここでは、８００℃を結晶成長温度とする。
（９）バルブ１２４を閉状態とする。これにより、反応容器１２４は密閉状態となる。
（１０）ヒータ１０６に通電し、融液１０８の温度を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで約1時間かけて昇温する。昇温に伴って密閉された反応容器１０２内の圧力は上昇し、結晶成長温度（８００℃）に達した時の反応容器１０２内の全圧は５ＭＰａとなる。その後、圧力調整器１２８の圧力を５ＭＰａに設定し、バルブ１２４を開状態とする。
（１１）ヒータ１８０に通電し、種結晶１１０を融液１０８の温度を超える８１０℃に加熱する。
（１２）種結晶ホルダ１１２を操作して種結晶１１０を下降させ、種結晶１１０を融液１０８に接触ないし浸漬させる。
（１３）この状態で約２０時間保持する。ここでは、種結晶１１０の温度が融液１０８の温度よりも高く、種結晶１１０の環境は結晶成長の条件から外れた状態であるため結晶成長はほとんど起こらない。そして、一例として図２に示されるように、時間とともに融液１０８中の窒素濃度が増加する。約２０時間が経過すると、融液１０８中の窒素濃度が結晶成長に適した濃度に達する。なお、ここでの保持時間は融液１０８中の窒素濃度が結晶成長に適した濃度となるのに要する時間として予め実験により計測された値である。
（１４）その後、ヒータ１８０の通電を停止し、ガスボンベ１１９から流量計１１８およびガス供給管１１７を介して配管１１４に窒素ガスを所定の流量（ｆｒ１）だけ流し、種結晶１１０の温度を８００℃よりも低い温度Ｔｓ１に設定する。そして、種結晶１１０の温度が融液１０８の温度よりも低い温度Ｔｓ１に設定されると、種結晶１１０近傍の過飽和度が増加して、種結晶１１０の環境は結晶成長の条件に適した状態となるため、種結晶１１０からＧａＮ結晶の結晶成長が開始される。
（１５）約３００時間保持する。
（１６）約３００時間が経過後、種結晶ホルダ１１２を操作して結晶成長した種結晶１１０を融液１０８から引き上げる。
（１７）ヒータ１０６の通電を停止する。
【０３７５】
上述した製造方法によって大きなサイズのＧａＮが製造される。
【０３７６】
図２４は、第１４の実施形態による製造装置の構成を示す他の概略図である。図２５から図３０は、第１４の実施形態による製造装置の構成を示すさらに他の概略図である。
【０３７７】
第１４の実施形態による製造装置は、図２４から図３０にそれぞれ示す製造装置４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅ，４００Ｆ，４００Ｇ，４００Ｈであってもよい。
【０３７８】
図２４に示す製造装置４００Ｂは、図３に示す製造装置１００Ｂに配管１１４、熱電対１１５、温度制御装置１１６、ガス供給管１１７、流量計１１８およびガスボンベ１１９を追加したものであり、その他は、製造装置１００Ｂと同じである。
【０３７９】
また、図２５に示す製造装置４００Ｃは、図５に示す製造装置２００Ａに配管１１４、熱電対１１５、温度制御装置１１６、ガス供給管１１７、流量計１１８およびガスボンベ１１９を追加したものであり、その他は、製造装置２００Ａと同じである。
【０３８０】
さらに、図２６に示す製造装置４００Ｄは、図８に示す製造装置２００Ｃに配管１１４、熱電対１１５、温度制御装置１１６、ガス供給管１１７、流量計１１８およびガスボンベ１１９を追加したものであり、その他は、製造装置２００Ｃと同じである。
【０３８１】
さらに、図２７に示す製造装置４００Ｅは、図１０に示す製造装置３００Ａに配管１１４、熱電対１１５、温度制御装置１１６、ガス供給管１１７、流量計１１８およびガスボンベ１１９を追加したものであり、その他は、製造装置３００Ａと同じである。
【０３８２】
さらに、図２８に示す製造装置４００Ｆは、図１３に示す製造装置３００Ｂに配管１１４、熱電対１１５、温度制御装置１１６、ガス供給管１１７、流量計１１８およびガスボンベ１１９を追加したものであり、その他は、製造装置３００Ｂと同じである。
【０３８３】
さらに、図２９に示す製造装置４００Ｇは、図１５に示す製造装置３００Ｃに配管１１４、熱電対１１５、温度制御装置１１６、ガス供給管１１７、流量計１１８およびガスボンベ１１９を追加したものであり、その他は、製造装置３００Ｃと同じである。
【０３８４】
さらに、図３０に示す製造装置４００Ｈは、図１７に示す製造装置３００Ｄに配管１１４、熱電対１１５、温度制御装置１１６、ガス供給管１１７、流量計１１８およびガスボンベ１１９を追加したものであり、その他は、製造装置３００Ｄと同じである。
【０３８５】
そして、製造装置４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅ，４００Ｆ，４００Ｇ，４００Ｈにおいて、配管１１４、熱電対１１５、温度制御装置１１６、ガス供給管１１７、流量計１１８およびガスボンベ１１９の各々は、製造装置４００Ａにおいて説明した機能と同じ機能を果たす。
【０３８６】
これによって、製造装置４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅ，４００Ｆ，４００Ｇ，４００Ｈにおいて、種結晶１１０を融液１０８，２０８，３０８の温度よりも低く設定して種結晶１１０からＧａＮ結晶を製造できる。
【０３８７】
［第１５の実施形態］
図３１は、ＧａＮ結晶を成長させる場合の窒素ガス圧と結晶成長温度との関係を示す図である。図３１において、横軸は、結晶成長温度（絶対温度の逆数も併せて示す）を表し、縦軸は、窒素ガス圧を表す。
【０３８８】
図３１を参照して、領域ＲＥＧ１は、ＧａＮ結晶が溶解する領域であり、領域ＲＥＧ２は、ＧａとＮａと窒素とを含む融液を保持する保持容器と融液との界面における核発生を抑制して種結晶１１０からＧａＮ結晶が結晶成長する領域であり、領域ＲＥＧ３は、ＧａとＮａと窒素とを含む融液を保持する保持容器と融液との界面において、自発核が発生する領域である。
【０３８９】
上述した第１の実施形態から第１４の実施形態においては、種結晶１１０の温度をＧａＮ結晶の結晶成長に適しない温度に設定し、その後、種結晶１１０の温度をＧａＮ結晶の結晶成長に適した温度に設定することによって、種結晶１１０からＧａＮ結晶を結晶成長させた。
【０３９０】
すなわち、図３１において、融液保持容器１０４内の窒素ガス圧を一定に保持したまま、種結晶１１０の温度を領域ＲＥＧ１に含まれる温度（＝融液１０８の温度よりも高い温度）に設定し、その後、種結晶１１０の温度を領域ＲＥＧ２に含まれる温度（＝融液１０８の温度以下の温度）に設定することによって、種結晶１１０からＧａＮ結晶を結晶成長させた。
【０３９１】
この第１５の実施形態においては、融液保持容器１０４および融液１０８の温度を一定に保持したまま、融液１０８に接する空間の窒素ガス圧を領域ＲＥＧ１に含まれる圧力に設定し、その後、融液１０８に接する空間の窒素ガス圧を領域ＲＥＧ２に含まれる圧力に設定して種結晶１１０からＧａＮ結晶を結晶成長させる。
【０３９２】
すなわち、第１５の実施形態においては、融液１０８に接する空間の窒素ガス圧をＧａＮ結晶の結晶成長に適しない圧力に設定し、その後、融液１０８に接する空間の窒素ガス圧をＧａＮ結晶の結晶成長に適した圧力に設定することによって、種結晶１１０からＧａＮ結晶を結晶成長させる。
【０３９３】
第１５の実施形態においては、例えば、図１に示す製造装置１００Ａを用いて種結晶１１０からＧａＮ結晶を結晶成長させる。この場合、圧力調整器１２８によって、融液１０８に接する空間の窒素ガス圧をＧａＮ結晶の結晶成長に適しない圧力と、ＧａＮ結晶の結晶成長に適した圧力とに設定する。
【０３９４】
このように、融液１０８に接する空間の窒素ガス圧をＧａＮ結晶の結晶成長に適しない圧力に設定し、その後、融液１０８に接する空間の窒素ガス圧をＧａＮ結晶の結晶成長に適した圧力に設定することによっても、種結晶１１０からＧａＮ結晶を結晶成長させることができる。
【０３９５】
なお、第１５の実施形態においては、上述した製造装置１００Ｂ，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄ，４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅ，４００Ｆ，４００Ｇ，４００Ｈのいずれかにおいて、融液２０８，３０８に接する空間の窒素ガス圧をＧａＮ結晶の結晶成長に適しない圧力と、ＧａＮ結晶の結晶成長に適した圧力とに設定して種結晶１１０からＧａＮ結晶を結晶成長させるようにしてもよい。
【０３９６】
そして、この発明は、一般的には、図３１において、種結晶１１０の環境（温度および／または圧力）を領域ＲＥＧ１（＝ＧａＮ結晶の結晶成長に適しない環境）に設定し、その後、種結晶１０８の環境を領域ＲＥＧ２（＝ＧａＮ結晶の結晶成長に適した環境）に設定することによって、種結晶１１０からＧａＮ結晶を結晶成長させるものであればよい。
【０３９７】
このように、種結晶１１０の環境をＧａＮ結晶の結晶成長に適しない環境に設定し、その後、種結晶１０８の環境をＧａＮ結晶の結晶成長に適した環境に設定することによって、種結晶１１０からＧａＮ結晶を結晶成長させる場合において、領域ＲＥＧ２における種結晶１１０の温度は、融液１０８，２０８，３０８の温度以下でなくてもよく、融液１０８，２０８，３０８の温度よりも高くてもよい。たとえば、融液１０８，２０８，３０８の温度が８００℃である場合、種結晶１１０の温度を８２０℃に設定しても、領域ＲＥＧ２において、種結晶１１０からＧａＮ結晶を結晶成長させることができる。
【０３９８】
なお、この発明においては、融液１０８，２０８，３０８中の窒素濃度を図３１に示す領域ＲＥＧ１と領域ＲＥＧ２との境界における窒素濃度よりも低い領域に移動させて種結晶１１０の環境をＧａＮ結晶の結晶成長に適しない環境に設定し、融液１０８，２０８，３０８中の窒素濃度を図３１に示す領域ＲＥＧ１と領域ＲＥＧ２との境界における窒素濃度よりも高い領域に移動させて種結晶１１０の環境をＧａＮ結晶の結晶成長に適した環境に設定する。
【０３９９】
上記各実施形態では、ＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置として、ＧａＮ結晶の製造装置の場合について説明したが、これに限らず、Ｇａ以外のＩＩＩ族金属の窒化物結晶であっても良い。
【０４００】
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【０４０１】
また、フラックスとして、Ｎａ以外のアルカリ金属を用いても良い。
【０４０２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０４０３】
本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法によれば、種結晶を融液中に保持した状態で種結晶成長を行う場合に、低品質結晶の成長を抑制し、大きなＩＩＩ族窒化物の高品質結晶を短時間で製造することができる。
【０４０４】
また本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法によれば、従来よりも短時間で、大きなＩＩＩ族窒化物の結晶を結晶成長させることができ、従来よりも短時間で、大きなＩＩＩ族窒化物の結晶を結晶成長させることができる。
【０４０５】
また本発明によれば、種結晶を高品質に、従来よりも短時間で大きく結晶成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０４０６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＧａＮ結晶の製造方法の実施に用いられる製造装置の概略構成を説明するための図である。
【図２】図１の製造装置を用いたＧａＮ結晶の製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るＧａＮ結晶の製造方法の実施に用いられる製造装置の概略構成を説明するための図である。
【図４】図３の製造装置を用いたＧａＮ結晶の製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係るＧａＮ結晶の製造装置の概略構成を説明するための図である。
【図６】本発明の第５〜第８の実施形態に係るＧａＮ結晶の製造装置の概略構成を説明するための図である。
【図７】図６の製造装置による製造方法を説明するための図である。
【図８】本発明の第９の実施形態に係るＧａＮ結晶の製造装置の概略構成を説明するための図である。
【図９】図８の製造装置による製造方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の第１０の実施形態に係るＧａＮ結晶の製造装置の概略構成を説明するための図である。
【図１１】図１０の製造装置による製造方法を説明するための図である。
【図１２】図１０の製造装置による製造方法を説明するための図である。
【図１３】本発明の第１１の実施形態に係るＧａＮ結晶の製造装置の概略構成を説明するための図である。
【図１４】図１３の製造装置による製造方法を説明するための図である。
【図１５】本発明の第１２の実施形態に係るＧａＮ結晶の製造装置の概略構成を説明するための図である。
【図１６】図１５の製造装置による製造方法を説明するための図である。
【図１７】本発明の第１３の実施形態に係るＧａＮ結晶の製造装置の概略構成を説明するための図である。
【図１８】図１７の製造装置による製造方法を説明するための図である。
【図１９】第１４の実施形態による製造装置の構成を示す概略図である。
【図２０】図１９に示す種結晶ホルダ、配管および熱電対の第１の拡大図である。
【図２１】図１９に示す種結晶ホルダ、配管および熱電対の第２の拡大図である。
【図２２】図１９に示す反応容器および融液保持容器の温度のタイミングチャートである。
【図２３】図１９に示す種結晶の温度と窒素ガスの流量との関係を示す図である。
【図２４】第１４の実施形態による製造装置の構成を示す他の概略図である。
【図２５】第１４の実施形態による製造装置の構成を示すさらに他の概略図である。
【図２６】第１４の実施形態による製造装置の構成を示すさらに他の概略図である。
【図２７】第１４の実施形態による製造装置の構成を示すさらに他の概略図である。
【図２８】第１４の実施形態による製造装置の構成を示すさらに他の概略図である。
【図２９】第１４の実施形態による製造装置の構成を示すさらに他の概略図である。
【図３０】第１４の実施形態による製造装置の構成を示すさらに他の概略図である。
【図３１】ＧａＮ結晶を成長させる場合の窒素ガス圧と結晶成長温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０４０７】
１０２，２０２，３０２…反応容器、
１０４，２０４，３０４…融液保持容器（保持容器）、
１０６，２０６，３０６…ヒータ、
１０８，２０８，３０８…融液、
１１０，２１０，３１０…種結晶、
１１２，２１２，３１２…種結晶ホルダ、
１８０，２８０，３８０…ヒータ、
２１４，３１４…補助容器、
３１５…容器ホルダ（浸漬機構の一部）、
３１６…可動補助容器、
３１７…容器ホルダ（取出手段）、
３１８…ブレード部材（除去手段）、
３１９…メッシュ部材（成長阻止部材）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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