MBE装置のための蒸留精製機構を備えた圧力制御型高純度水銀ビ-ム源の製作

用于MBE设备的配备蒸馏纯化机构的压力控制高纯汞束源的制造

基本信息

批准号：
03650247
负责人：
杉浦修
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03650247/
关键词：
MBE成長水銀テルル蒸留精製酸素二酸化炭素 SIMS測定

项目摘要

予備実験で試作した圧力制御型水銀ビ-ム源にステンレス製蒸留精製装置を取り付けた。同装置により回収効率91%で水銀を蒸留精製できた。これは気化室(190℃)および凝集室(130℃)の水銀蒸気圧から計算される値と一致していた。不純物元素のなかで結晶性に大きく影響する酸素の供給源となるガス成分(O_2とCO_2)の除去効果を四重極質量分析器を用いて評価した。1回の蒸留精製工程で、O_2については1/10以下、CO_2については1/100以下まで含有量を低減できることが明らかになった。MBE成長条件を正確に制御するため、試料の加熱方式を輻射加熱から通電加熱に変更し、同加熱装置を本科研費で購入したマニュピレ-タに装着して、MBE装置に組込んだ。以上の改良により、成長温度の再現性が改善され、さらにRHEEDの観察が容易になり、単結晶成長条件が容易に見い出せるようになった。MBE成長したHgTe膜中に含まれる不純物酸素原子の量をSIMS測定で評価した。蒸留精製した膜は、精製しない膜に比べ酸素原子濃度は、約1/10に減少していた。以上より、水銀を蒸留精製することより成長膜の純度が向上する事を示した。ただし、当初期待した、単結晶成長温度領域の大幅な拡大は、確認されなかった。これは、排気装置の能力不足によるMBE装置自体からの汚染が存在しているためと思われる。これは、SIMSで測定した酸素原子濃度分布が成長膜表面で高かったことからも示唆される。

在初步实验中原型的压力控制汞束源上安装了不锈钢蒸馏纯化装置。该装置能够蒸馏提纯汞，回收率达到91%。这与根据汽化室(190℃)和凝固室(130℃)中汞蒸气压计算的值一致。使用四极杆质谱仪评价杂质元素中作为氧的供给源且对结晶度影响较大的气体成分(O_2、CO_2)的去除效果。研究表明，单一蒸馏纯化工艺可将O_2含量降至1/10以下，CO_2含量降至1/100以下。为了精确控制MBE生长条件，我们将样品的加热方式从辐射加热改为电加热，并在为MBE系统研究经费购买的机械手上安装了相同的加热装置。上述改进提高了生长温度的再现性，更容易观察RHEED，更容易找到单晶生长条件。通过SIMS测量评价MBE生长的HgTe膜中所含的杂质氧原子的量。通过蒸馏纯化的膜的氧原子浓度约为未纯化膜的1/10。由上可知，通过蒸馏对汞进行精制，可以提高生长膜的纯度。然而，最初预期的单晶生长温度范围的显着扩大并未得到证实。这似乎是由于排气系统容量不足而导致 MBE 设备本身存在污染。通过SIMS测量的生长膜表面的氧原子浓度分布较高的事实也表明了这一点。