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。

在初步实验中产生的压力控制的汞束源上安装了不锈钢蒸馏纯化装置。使用此设备，水星能够以91％的恢复效率进行蒸馏和纯化。这与从汽化室（190°C）和凝结室（130°C）的汞蒸气压力计算的值一致。使用四极质量分析仪评估了充当氧气来源的气体成分（O_2和CO_2）的去除效果（O_2和CO_2），从而极大地影响了杂质元素之间的结晶度。据透露，在一个蒸馏纯化步骤中，对于o_2和co_2，对于O_2和1/100或以下的内容可以减少到1/10或更少。为了准确控制MBE的生长条件，样品的加热方法从辐射加热转换为电加热，并将加热设备附在卫生，科学和技术部的拨款中购买手册，并将其纳入MBE设备。上述改进提高了生长温度的可重复性，此外，观察Rheed更容易，使您可以轻松找到单晶生长条件成为可能。通过SIMS测量评估了MBE生长的HGTE膜中包含的杂质氧原子的量。与非纯化的膜相比，蒸馏纯化膜的氧原子浓度减少了约1/10。从以上表明，汞的蒸馏纯化可改善生长膜的纯度。但是，没有观察到最初的预期会显着扩大单晶生长温度范围。这很可能是由于MBE设备本身受到污染的存在，这是由于排气系统的容量不足。这也表明，通过SIMS测量的氧原子浓度分布在生长膜的表面上很高。