(57)【要約】【課題】フラックス法により、炉内で窒化物単結晶を育成するのに際して、炉内の温度差による窒化物単結晶の育成状態のムラや不良品の増加を防止することである。【解決手段】フラックスおよび原料を含む溶液を使用して窒化物単結晶を育成する装置を提供する。本装置は、溶液を収容するための坩堝、坩堝を収容する内側容器１６、内側容器１６を収容する加熱容器３１であって、発熱体１４、発熱体１４が設けられている容器本体１３、および容器本体１３と組み合わされる蓋１２を備える加熱容器を備えている。本装置は、更に、加熱容器３１を収容し、少なくとも窒素ガスを含む雰囲気を充填するための圧力容器３０、および加熱容器３１の外壁面と圧力容器３０の内壁面３０ａとの間に設けられている筒状断熱部材１１を備えている。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラックスおよび原料を含む溶液を使用して窒化物単結晶を育成する装置であって、
前記溶液を収容するための坩堝、
前記坩堝を収容する内側容器、
前記内側容器を収容する加熱容器であって、発熱体、この発熱体が設けられている容器本体、およびこの容器本体と組み合わされる蓋を備えている加熱容器、
前記加熱容器を収容し、少なくとも窒素ガスを含む雰囲気を充填するための圧力容器、および
前記加熱容器の外壁面と前記圧力容器の内壁面との間に設けられている筒状断熱部材を備えていることを特徴とする、窒化物単結晶の製造装置。
【請求項２】
前記蓋を前記容器本体へと向かって前記圧力容器から付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎａフラックスなどを用いて窒化物単結晶を製造する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム系III-V窒化物は、優れた青色発光素子として注目を集めており、発光ダイオードにおいて実用化され、光ピックアップ用の青紫色半導体レーザー素子としても期待されている。Ｎａフラックス法によって窒化ガリウム単結晶を育成する方法としては、特許文献１（特開２００２−２９３６９６号公報）では、窒素とアンモニアの混合ガスを用いて１０から１００気圧としている。特許文献２（特開２００３−２９２４００号公報）でも、育成時の雰囲気圧力は１００気圧以下であり、実施例では２、３、５ＭＰａ（約２０気圧、３０気圧、５０気圧）である。
【０００３】
一方、本出願人は、特許文献３（特願２００４−１０３０９３）において、熱間等方圧プレス（ＨＩＰ）装置を用いて特定条件下で効率的に窒化ガリウム単結晶を育成する方法を開示した。
【０００４】
なお、非特許文献１（「日本結晶成長学会誌」  Ｖｏｌ．３２、Ｎｏ．１  ２００５年  「ＬＰＥ成長法による大型・低転位ＧａＮ単結晶の育成」  川村他）には、Ｎａフラックス法によってＧａＮ単結晶を育成するのに際して、窒素欠陥の存在によってＧａＮ単結晶が黒色に着色しやすいことが記載されている。
【０００５】
なお、特許文献４（特開２００５−１３２６６３）においては、リチウムを含有するフラックス中で窒化物単結晶を育成するのに際して、フラックスと接触する反応容器を金属タンタルによって形成することによって、反応容器の破損を防止することが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「日本結晶成長学会誌」  Ｖｏｌ．３２、Ｎｏ．１  ２００５年  「ＬＰＥ成長法による大型・低転位ＧａＮ単結晶の育成」  川村他）
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２９３６９６号公報
【特許文献２】特開２００３−２９２４００号公報
【特許文献３】特願２００４−１０３０９３
【特許文献４】特開２００５−１３２６６３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、このような加熱および加圧装置を用いてフラックス法により結晶育成を行う場合には、以下の問題点が新たに起こることが判明してきた。即ち、実際に工業的規模で窒化物単結晶を育成しようとすると、炉内での温度の均一性を保持することはきわめて難しく、このために、結晶の育成状態にムラが生じたり、あるいは不良品の割合が増加することがある。
【０００９】
本発明の課題は、フラックス法により、炉内で窒化物単結晶を育成するのに際して、炉内の温度差による窒化物単結晶の育成状態のムラや不良品の増加を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、フラックスおよび原料を含む溶液を使用して窒化物単結晶を育成する装置であって、
溶液を収容するための坩堝、
坩堝を収容する内側容器、
内側容器を収容する加熱容器であって、発熱体、この発熱体が設けられている容器本体、およびこの容器本体と組み合わされる蓋を備えている加熱容器、
加熱容器を収容し、少なくとも窒素ガスを含む雰囲気を充填するための圧力容器、および
加熱容器の外壁面と圧力容器の内壁面との間に設けられている筒状断熱部材を備えていることを特徴とする。
【００１１】
好適な実施形態においては、蓋を容器本体へと向かって前記圧力容器から付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
好適な実施形態においては、蓋の容器本体に対する合わせ面が水平面に対して傾斜している。
【００１３】
好適な実施形態においては、加熱容器内部において、支持部材、加熱容器および内側容器によって閉空間を形成すると共に、少なくとも一つの発熱体が閉空間下に設けられている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、加熱容器の外壁面と圧力容器の内壁面との間に筒状断熱部材を設けることによって、熱対流による温度差を抑制し、これによって、窒化物単結晶を育成するための高温加圧条件下においても、内部容器内での温度勾配を低減できる。これによって単結晶の品質を向上させ、不良品を低減することができる。
【００１５】
好適な実施形態によれば、加熱容器の蓋を容器本体へと向かって圧力容器から付勢する付勢手段を設けている。これによって、加熱容器内部の熱い雰囲気が容器本体と蓋との合わせ面に沿って逃げないようにし、これによって、窒化物単結晶を育成するための高温加圧条件下においても、内部容器内での温度勾配を低減できる。これによって単結晶の品質を向上させ、不良品を低減することができる。
【００１６】
好適な実施形態においては、加熱容器内部において、支持部材、加熱容器および内側容器によって閉空間を形成すると共に、少なくとも一つの発熱体が閉空間下に設けられている。これによって、閉空間内にヒーターから上方へと熱を直接に供給でき、加熱容器内で上方へと逃げる熱を閉空間側から補給し、加熱容器内部、更には内部容器における温度勾配を一層低減することができる。これによって、単結晶の品質を向上させ、不良品を低減することができる。
【００１７】
好適な実施形態によれば、坩堝を収容する内側容器を加熱容器に収容する。加熱容器は、発熱体、この発熱体が設けられている容器本体、およびこの容器本体と組み合わされる蓋を備える。ここで、容器本体と蓋との合わせ面を、水平面に対して傾斜させることによって、加熱容器内部の熱い雰囲気が容器本体と蓋との合わせ面に沿って逃げないようにし、これによって、窒化物単結晶を育成するための高温加圧条件下においても、内部容器内での温度勾配を低減できる。これによって単結晶の品質を向上させ、不良品を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る育成装置を模式的に示す図である。
【図２】参考例の育成装置を模式的に示す図である。
【図３】坩堝１内で単結晶８を育成している状態を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明を実施するための装置を模式的に示す図である。図２は、参考例の装置を模式的に示す図である。
【００２０】
圧力容器３０は、本体４と蓋２とからなる。蓋２から内側に向かって突起２ａが突出している。容器３０の内側空間５には、加熱容器３１が設置されている。加熱容器３１は蓋１２と容器本体１３とからなる。容器本体１３、蓋１２のそれぞれ少なくとも一部は炉材からなる。本例では、容器本体１３の内側面に面するように一連の発熱体１４が設けられている。また容器本体１３の底板部２０には発熱体１９が設けられている。
【００２１】
本例では、蓋１２にフランジ部１２ａが設けられており、蓋１２の合わせ面１２ｂが水平面Ｐに対して角度θ傾斜している。また、容器本体１３の合わせ面１３ａは、合わせ面１２ａと突き合わされるものであり、やはり水平面Ｐに対して角度θ傾斜している。ただし、容器本体の中心から見て、外側に向かうにつれて、合わせ面１２ｂが下方へと下がるように傾斜させる。
【００２２】
加熱容器３１の外壁面３１ａと圧力容器３０の内壁面３０ａとの間には筒状の断熱部材１１が設置されている。断熱部材１１は内側空間５のほぼ全高さにわたって上下に延びている。また、蓋２の突起２ａと蓋１２の上面との間には付勢手段３が設けられており、付勢手段３によって蓋１２を容器本体１３へと向かって付勢している。
【００２３】
加熱容器３１の内側空間１５内には内側容器１６が設置されている。内側容器１６は、加熱容器３１の容器本体の底板部２０上に支持部材１７を介して支持されており、支持部材１７の上端に内側容器１６の底面が接触している。支持部材１７は例えば筒状をしており、底板部２０、支持部材１７および内側容器１６によって実質的に閉空間１８が形成されている。底板部２０に取り付けられている発熱体１９は閉空間１８に面している。
【００２４】
内側容器１６内には、例えば図３に示す坩堝１が設置されており、坩堝１内に溶液７が生成しており、溶液７内に種結晶６が浸漬されている。
【００２５】
圧力容器３０の外部に、図示しない混合ガスボンベを設ける。混合ガスボンベ内には、所定組成の混合ガスが充填されており、この混合ガスを圧縮機によって圧縮して所定圧力とし、図示しない供給管を通して圧力容器３０内に供給する。この雰囲気中の窒素は窒素源となり、アルゴンガス等の不活性ガスはナトリウム等のフラックスの蒸発を抑制する。この圧力は、図示しない圧力計によって監視する。
【００２６】
発熱体１４、１９を発熱させ、圧力容器３０内に窒素ガスを流して加熱および加圧すると、図３に示すように、坩堝１内で混合原料がすべて溶解し、溶液７を生成する。ここで、所定の単結晶育成条件を保持すれば、窒素が矢印Ｂのように育成原料溶液７中に安定して供給され、種結晶６上に単結晶膜８が成長する。
【００２７】
図２は、参考例の装置を模式的に示す図である。
圧力容器３０は、本体４と蓋２とからなる。容器３０の内側空間５には、加熱容器３１が設置されている。加熱容器３１は蓋２１と容器本体２２とからなる。本例では、容器本体２２の内側面に面するように一連の発熱体１４が設けられている。また容器本体１３の底板部２０には発熱体１９が設けられている。
【００２８】
加熱容器３１の内側空間１５内には内側容器１６が設置されている。内側容器１６は、加熱容器３１の容器本体の底板部２０上に複数本の支持脚２７を介して支持されており、支持脚２７の上端に内側容器１６の底面が接触している。支持脚２７は３本以上設けられており、隣接する支持脚間は隙間になっている。したがって、底板部２０、支持脚２７および内側容器１６によって閉空間は形成されない。つまり、支持脚の内側の空間２８は、加熱容器３１内の空間１５と連通している。
【００２９】
内側容器１６内には、例えば図３に示す坩堝１が設置されており、坩堝１内に溶液７が生成しており、溶液７内に種結晶６が浸漬されている。
【００３０】
ここで、図１の例では、容器本体１３と蓋１２との合わせ面１２ｂ、１３ａを、水平面Ｐに対して角度θだけ傾斜させることによって、加熱容器３１内部の熱い雰囲気が容器本体１３と蓋１２との合わせ面に沿って逃げないようにできる。このような熱い雰囲気は、比重差から、蓋１２の下側にたまりやすく、容器本体１３外には排出されにくい。図２のような装置では、熱い雰囲気は蓋２１と容器本体２２との合わせ面２１ａ、２２ａに沿って水平に流れ易く、排出されやすい。この結果、加熱容器３１内で下方から上方へと向かって熱移動が促進され易く、このために内側空間１５内で温度差がつきやすくなる。
【００３１】
合わせ面１２ｂ、１３ａの水平面Ｐに対する角度θは、本発明の前記作用効果の観点からは、４５°以上であることが好ましく、６０°以上であることが更に好ましい。これによって、合わせ面１２ｂを長くすることによって、雰囲気の漏洩までの経路を長くできる。一方、θの上限は特にないが、θが大きくなりすぎると取り扱いが難しくなるので、この観点からは、８５°以下が好ましく、８０°以下が更に好ましい。
【００３２】
また、図１の例では、加熱容器３１内部において、支持部材１７、加熱容器３１および内側容器１６によって実質的に閉空間１８が形成されており、少なくとも一つの発熱体１９が閉空間１８下に設けられている。これによって、閉空間１８内にヒーター１９から熱を直接に供給でき、加熱容器３１内で上方へと逃げる熱を閉空間１８の下側から補給し、加熱容器３１内部、更には内部容器１６における温度勾配を一層低減することができる。これによって、単結晶の品質を向上させ、不良品を低減することができる。
【００３３】
支持部材１７の形態は、閉空間を形成できる限り、特に限定されない。ただし、閉空間を形成するために、何らかの形で筒状を呈している必要があるが、その横断面形状は限定されず、真円形、楕円形、レーストラック形状、三角形、四辺形等であってよい。
また、閉空間は完全に容器内空間１５に対して密閉されている必要はなく、ほぼ閉空間になっていればよい。例えば、支持部材１７には、切り欠きや貫通孔が形成されていてもよい。
【００３４】
発熱体１９は、閉空間１８の下側に位置していれば足りる。たとえば、発熱体は、底板部２０を構成する炉材の中に埋設されていてよく、あるいは、底板部２０の表面に露出していてよい。
【００３５】
また、本例では、加熱容器３１の蓋１２を容器本体１３へと向かって圧力容器３０から付勢する付勢手段３を設けている。これによって、加熱容器３１内部の熱い雰囲気が容器本体１３と蓋１２との合わせ面に沿って逃げないようにし、これによって、窒化物単結晶を育成するための高温加圧条件下においても、内部容器１６内での温度勾配を低減できる。これによって単結晶の品質を向上させ、不良品を低減することができる。
【００３６】
この付勢手段は特に限定されないが、金属からなるコイルバネ、板バネ等のバネであってよい。あるいはパチン錠、重石のような付勢手段を使用できる。この付勢手段はそれほど高温にはならないので（通常２００℃以下）耐熱性は必要ない。
【００３７】
また、本例では、加熱容器３１の外壁面と圧力容器３０の内壁面との間に筒状断熱部材１１を設けることによって、熱対流を制限し、対流による温度差を抑制し、これによって、窒化物単結晶を育成するための高温加圧条件下においても、内部容器内での温度勾配を低減できる。これによって単結晶の品質を向上させ、不良品を低減することができる。
【００３８】
この筒状断熱部材１１の具体的形態は特に限定されない。例えば、筒状断熱部材の横断面形状は、真円形、楕円形、レーストラック形状、三角形、四辺形等であってよい。
【００３９】
本発明において、炉材は特に限定されないが、高アルミナ質耐火煉瓦（イソライト、ISO-COR（以上商品名）、グラファイト系耐火物（GRAFSHIELD(商品名)）、中空球電融アルミナ（アルミナバブル）を例示できる。
【００４０】
また、本発明において、発熱体の材質は特に限定されないが、タンタル、SiC、SiCコートしたグラファイト、ニクロム、カンタルスーパー（商品名）を例示できる。
【００４１】
本発明において、内部容器を支持する支持部材の材質は特に限定されず、以下を例示できる。
ＳＵＳ３１０Ｓ、インコネル、タンタル、モリブデン、タングステン
【００４２】
また、本発明において、加熱容器の蓋１２の厚さＴは、加熱容器内での育成時の温度勾配を低減するという観点からは、７０ｍｍ以上であることが好ましく、１００  ｍｍ以上であることが更に好ましい。
【００４３】
また、本発明において、加熱容器と圧力容器との間に設ける筒状断熱部材の材質は特に限定されず、ＳＵＳ３０４、アルミニウム、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラスを例示できる。ただし、筒状耐熱部材もそれほど高温にはならないので、例えば２００℃以上での耐熱性を有していればよい。加熱容器から漏れ出た高温の高圧ガスの熱対流を制限するために、加熱容器との間隔は5ｃｍよりも小さい方が好ましい。また、筒状断熱部材は複数設置してもよい。
【００４４】
また、筒状断熱部材の厚さｔは限定されないが、本発明の趣旨から、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることが更に好ましい。
【００４５】
また、加熱容器の蓋と容器本体との間のシール部材としては、以下を例示できる。
セラミックスファイバー、セラミックスウール、グラファイトウール、スチールウール
本発明においては、窒素を含有する雰囲気下で単結晶の育成を行う。窒素含有雰囲気は、窒素のみからなっていてよいが、窒素以外の非酸化性ガス、例えば、アルゴンなどの不活性ガスや還元性ガスを含有していてよい。
【００４６】
本発明において、単結晶育成装置において、原料混合物を加熱して溶液を生成させるための装置は特に限定されない。この装置は熱間等方圧プレス装置が好ましいが、それ以外の雰囲気加圧型加熱炉であってもよい。
【００４７】
溶液を生成するためのフラックスは特に限定されないが、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群より選ばれた一種以上の金属またはその合金が好ましい。この金属としては、ナトリウム、リチウム、カルシウムが特に好ましく、ナトリウムが最も好ましい。
【００４８】
また、原料混合物中に添加するフラックスおよび単結晶原料以外の物質としては、以下の金属を例示できる。
カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム、錫
【００４９】
またドーパントとして少量の不純物元素を添加することができる。例えば、ｎ型ドーパントとしてシリコンを添加することができる。
【００５０】
本発明の育成方法によって、例えば以下の単結晶を好適に育成できる。
ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、これらの混晶（ＡｌＧａＩｎＮ）、ＢＮ
【００５１】
単結晶育成工程における加熱温度、圧力は、単結晶の種類によって選択するので特に限定されない。加熱温度は例えば８００〜１５００℃とすることができる。圧力も特に限定されないが、圧力は１ＭＰａ以上であることが好ましく、５ＭＰａ以上であることが更に好ましい。圧力の上限は特に規定しないが、例えば２００ＭＰａ以下とすることができる。
【００５２】
反応を行うための坩堝の材質は特に限定されず、目的とする加熱および加圧条件において耐久性のある気密性材料であればよい。こうした材料としては、金属タンタル、タングステン、モリブデンなどの高融点金属、アルミナ、サファイア、イットリアなどの酸化物、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化ホウ素などの窒化物セラミックス、タングステンカーバイド、タンタルカーバイドなどの高融点金属の炭化物、ｐ−BN（パイロリティックBN）、ｐ−Gr（パイロリティックグラファイト）などの熱分解生成体が挙げられる。
【００５３】
以下、更に具体的な単結晶およびその育成手順について例示する。
（窒化ガリウム単結晶の育成例）
本発明を利用し、少なくともナトリウム金属を含むフラックスを使用して窒化ガリウム単結晶を育成できる。このフラックスには、ガリウム原料物質を混合する。ガリウム原料物質としては、ガリウム単体金属、ガリウム合金、ガリウム化合物を適用できるが、ガリウム単体金属が取扱いの上からも好適である。
【００５４】
このフラックスには、ナトリウム以外の金属、例えばリチウムを含有させることができる。ガリウム原料物質とナトリウムなどのフラックス原料物質との使用割合は、適宜であってよいが、一般的には、ナトリウム過剰量を用いることが考慮される。もちろん、このことは限定的ではない。
【００５５】
この実施形態においては、窒素ガスを含む混合ガスからなる雰囲気下で、全圧３００気圧以上、２０００気圧以下の圧力下で窒化ガリウム単結晶を育成する。全圧を３００気圧以上とすることによって、例えば９００℃以上の高温領域において、更に好ましくは９５０℃以上の高温領域において、良質の窒化ガリウム単結晶を育成可能であった。この理由は、定かではないが、温度上昇に伴って窒素溶解度が上昇し、育成溶液に窒素が効率的に溶け込むためと推測される。また、雰囲気の全圧を２０００気圧以上とすると、高圧ガスの密度と育成溶液の密度がかなり近くなるために、育成溶液を反応を行うための容器内に保持することが困難になるために好ましくない。
【００５６】
【表１】
2011153073.tif 000003
【００５７】
好適な実施形態においては、育成時雰囲気中の窒素分圧を１００気圧以上、２０００気圧以下とする。この窒素分圧を１００気圧以上とすることによって、例えば１０００℃以上の高温領域において、フラックス中への窒素の溶解を促進し、良質の窒化ガリウム単結晶を育成可能であった。この観点からは、雰囲気の窒素分圧を２００気圧以上とすることが更に好ましい。また、窒素分圧は実用的には１０００気圧以下とすることが好ましい。
【００５８】
雰囲気中の窒素以外のガスは限定されないが、不活性ガスが好ましく、アルゴン、ヘリウム、ネオンが特に好ましい。窒素以外のガスの分圧は、全圧から窒素ガス分圧を除いた値である。
【００５９】
好適な実施形態においては、窒化ガリウム単結晶の育成温度は、９５０℃以上であり、１０００℃以上とすることが更に好ましく、このような高温領域においても良質な窒化ガリウム単結晶が育成可能である。また、高温・高圧での育成により、生産性を向上させ得る可能性がある。
【００６０】
窒化ガリウム単結晶の育成温度の上限は特にないが、育成温度が高すぎると結晶が成長しにくくなるので、１５００℃以下とすることが好ましく、この観点からは、１２００℃以下とすることが更に好ましい。
【００６１】
窒化ガリウム結晶をエピタキシャル成長させるための育成用基板の材質は限定されないが、サファイア、ＡｌＮテンプレート、ＧａＮテンプレート、ＧａＮ自立基板、シリコン単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＭｇＯ単結晶、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＬｉＡｌＯ2、ＬｉＧａＯ2、ＬａＡｌＯ３，ＬａＧａＯ３，ＮｄＧａＯ３等のペロブスカイト型複合酸化物を例示できる。また組成式〔Ａ１−ｙ（Ｓｒ１−ｘＢａｘ）ｙ〕〔（Ａｌ１−ｚＧａｚ）１−ｕ・Ｄｕ〕Ｏ３（Ａは、希土類元素である；Ｄは、ニオブおよびタンタルからなる群より選ばれた一種以上の元素である；ｙ＝０．３〜０．９８；ｘ＝０〜１；ｚ＝０〜１；ｕ＝０．１５〜０．４９；ｘ＋ｚ＝０．１〜２）の立方晶系のペロブスカイト構造複合酸化物も使用できる。また、ＳＣＡＭ（ＳｃＡｌＭｇＯ４）も使用できる。
【００６２】
（ＡｌＮ単結晶の育成例）
本発明は、少なくともアルミニウムとアルカリ土類を含むフラックスを含む融液を特定の条件下で窒素含有雰囲気中で加圧することによって、ＡｌＮ単結晶を育成する場合にも有効であることが確認できた。
【実施例】
【００６３】
（実施例１）
図１に模式的に示す装置を使用し、前述したようにして窒化ガリウム単結晶を育成した。
具体的には、支持部材１７は円筒形状とし、材質はＳＵＳ３１０Ｓとし、直径φ１５５ｃｍ、高さ１０ｃｍとした。円筒状の支持部材１７の側面には、直径３ｃｍの穴を６カ所均等に設けた。
【００６４】
付勢手段３はコイルバネ３とし、その材質はバネ鋼とし、バネレート２kg/mmとし、個数は4個とした。断熱部材１１は円筒形状とし、材質はステンレス（ＳＵＳ３０４）とした。断熱部材１１の肉厚は１ｍｍとした。筒状断熱部材と炉材との間隔は２ｃｍとし、筒状断熱部材と耐圧容器３０との間隔は約４ｃｍとした。
【００６５】
また、蓋１２において、角度θを６０°とし、フランジ部２ａの高さを１０ｃｍとした。蓋１２の厚さＴを１５ｃｍとした。内部容器１６の大きさは直径１８０ｍｍ、高さ１５ｃｍである。
【００６６】
この育成装置を使用して、加熱容器内温度、圧力を９００℃・５ＭＰａにて温度分布を測定した。この結果、直径方向の温度分布が±２℃以内、上下方向の温度差が±３℃となった。
【００６７】
また、本装置を用いてＧａＮ単結晶を育成した。具体的には、金属Ｎａ９０ｇ、金属Ｇａ１００ｇ、金属Ｌｉ１３０ｍｇをグローブボックス中で秤量した。まず、金属Ｎａで金属Ｇａと金属Ｌｉを包んだ。これらの原料を内径φ７０ミリのアルミナ製坩堝１に充填した。また、種結晶６としてφ２インチのＡｌＮテンプレート基板、ＧａＮテンプレート基板やＧａＮ結晶自立基板を用いた。坩堝１の底に、テンプレートの単結晶薄膜が上向きになるように、またはＧａＮ単結晶自立基板のＧａ面が上向きになるように水平に配置した。ＡｌＮテンプレート基板は、サファイア基板上にＡｌＮ単結晶薄膜を１ミクロンエピタキシャル成長させた基板であり、ＧａＮテンプレート基板は、サファイア基板上にＧａＮ単結晶薄膜を３ミクロンエピタキシャル成長させた基板である。
【００６８】
圧力容器３０内の大気を除去するために、真空ポンプにて真空に引いた後、窒素ガスを用いてガス置換した後、９００℃、５０気圧に1時間かけて昇温・加圧し、９００℃で１００時間保持した。次いで、室温まで自然放冷した後、育成装置から坩堝を取り出し、エタノール中で処理することにより、Ｎａ、Ｌｉを溶かした。その後、薄い塩酸につけ、残ったＧａを除去し、ＧａＮ結晶を取り出した。このＧａＮ結晶の大きさはφ２インチであり、厚さは約５ｍｍであり、形状は略円形であった。色はほぼ無色透明であった。
【００６９】
（比較例１）
図２に示すような装置を作製した。ただし、支持部材２７はアルミナパイプとし、４本設置した。付勢手段３、断熱部材１１は設けていない。この結果、加熱容器内部の温度分布は、上部ほど高温となり、温度勾配は、上下方向で見て高さ１０ｃｍ当たり５０℃となった。
【００７０】
また、この装置を用いて、実施例１と同様にしてGaN単結晶を育成したところ、品質の良い単結晶を育成することができなかった。
【００７１】
本発明の特定の実施形態を説明してきたけれども、本発明はこれら特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の範囲から離れることなく、種々の変更や改変を行いながら実施できる。
【図１】
2011153073.tif 000004
【図２】
2011153073.tif 000005
【図３】
2011153073.tif 000006