专利名称：氮化铝单晶制造方法
技术领域：
本发明涉及结晶性良好的氮化铝单晶的新制造方法。
背景技术：
由于氮化铝是高机械强度而且放热性能优异的材料，因此被作为填料、电子·电气零件的基板、散热构件使用。特别是AIN单晶，从晶格的整合性及紫外线透射性的观点看，作为构成发蓝色可见光区域一紫外光区域的短波长光的发光二极管(LED)或激光二极管(LD)等发光器件的基板材料引起人们的注意。
当前，氮化铝单晶用有机金属气相生长法(M0VP法)、氢化物气相生长法(HVPE法)等气相生长法、化学输送法、熔剂法、升华再结晶法等方法制造薄膜单晶或块状单晶。其中，采用化学输送法、升华再结晶法时，得到板状结晶或针状结晶等形状不同的结晶性好的单晶，因此正在进行各种研究。
具体地说，提出了将氧化铝和其他金属氧化物作为原料，在氮气中存在碳的情况下，以1650°C以上2200°C以下的温度进行加热，借助于此，制造针状及板状氮化铝单晶的方法(日本特开2005 - 132699号公报参照专利文献I)。但是专利文献I所述的方法中，还用了铝以外的金属氧化物，因此恐怕得到的氮化铝结晶中会含有杂质，在这一点上是有改进余地的。又，不能控制氮化铝析出的地方，只在有必要的部分有选择地使氮化铝析出是困难的。还有，专利文献I的方法中，将铝等原料收容于碳制的坩埚，在加盖的状态下在氮气保护中进行加热。被认为由于盖妨碍了氮气流通，氮化铝的生成效率不十分高。
专利文献I :特开2005 — 132699号公报
发明内容
本发明是鉴于上述已有技术而作出的发明，其目的在于提供一种效率高并且简便的制造结晶性良好的氮化铝单晶的制造方法。
当前作为氮化铝广泛使用的氮化铝多晶粉末是将铝粉末和碳粉末在氮气气氛中加热得到的。在这种情况下，由氧化铝生成的原料气体认为是由于被附近的碳源直接还原氮化，因此无法得到单晶，而生成多晶粉末。根据该考察，本发明人想到能不将由氧化铝等发生的原料气体直接还原氮化，而在保持某种程度上保持浮游状态后使其析出，以更高效率地得到氮化铝单晶。根据这样的构想完成的本发明以下述事项为要旨。
(1)在发生铝气体或氧化铝气体的原料气体发生源与碳成型体存在的条件下使氮气流通，在加热环境下使氮化铝单晶生长的氮化铝单晶的制造方法，
碳成型体的至少一部分不与原料气体发生源直接接触，
原料气体发生源的至少一部分不与碳成型体直接接触，
在不与该碳成型体接触的原料气体发生源和不与该原料气体发生源接触的碳成型体之间存在具有的O. 01 50mm间隔的空间，以这样的配置，对原料气体发生源和碳成型体进行配置，
在不与该碳成型体接触的原料气体发生源和不与原料气体发生源接触的碳成型体之间的空间，设定加热温度、氮气流量以满足氮化铝析出条件。
(2)原料气体发生源为氧化铝成型体的，(I)所述的氮化铝单晶的制造方法。
(3 )在氧化铝成型体上配置比该氧化铝成型体更小的碳成型体的，(2 )所述的氮化铝单晶的制造方法。
(4)使氧化铝成型体与碳成型体隔开O.05 40mm的间隔配置的，(2)所述的氮化铝单晶的制造方法。
(5)在氧化铝成型体和碳成型体的近旁配置氮化铝成型体作为氮化铝单晶生长用的基板的，(3)或(4)所述的氮化铝单晶的制造方法。
(6)在不与所述碳成型体接触的原料气体发生源和不与原料气体发生源接触的碳成型体之间的空间内，以在23°C的温度换算为O. Icc/分 100L/分的流量使氮气流通的，(I)
(5)中的任一项所述的氮化铝单晶的制造方法。
如果采用本发明，能够提供一种效率高而且简便的制造结晶性良好的氮化铝结晶的方
法。
图I是表示能够在氮化铝单晶的制造方法中合适使用的单晶制造装置以及原料气体发生源与碳成型体的位置关系的一个例子的概略剖面图。
图2是表示原料气体发生源与碳成型体的位置关系的一个例子的概略剖面图。
图3是表示原料气体发生源与碳成型体、与氮化铝单晶生长用的基板的位置关系的一个例子的概略剖面图。
图4是表示单晶氮化铝的生长状态的照片。
具体实施方式
以下参照附图对本发明，包括其最佳实施方式进行更详细的说明。
本发明的氮化铝单晶的制造方法，首先在单晶制造装置I内配置发生铝气体或氧化铝气体的原料气发生源5和碳成型体6，并且使其满足规定的位置关系。
氮化铝单晶制造装置
图I中是表示能够在本发明的氮化铝单晶的制造方法中合适使用的单晶制造装置的概略剖面图的一个例子。以下用该图I对本发明进行详细说明，但本发明不限于以下的实施方式。
上述单晶制造装置I具备在上游侧具有供给氮气的氮气供给口 2、在下游侧具有排出系统内的气体的排出口 3的反应容器4。反应容器4内配置原料气体发生源5和碳成型体6，并且使其满足规定的位置关系。反应容器4可用加热器8加热。
又，上述单晶制造装置中，各构件、例如反应容器4、氮气供给口 2、排出口 3当然采用在使氮化铝单晶生长时的温度下能够充分耐热的材料构成。
本发明中，使用上述那样的单晶制造装置，可以使氮化铝单晶生长，以下对其方法进行更详细的说明。
反应容器
本发明中，使用的反应容器4，如上所述，采用在氮化铝单晶生长温度，具体地说15000C以上2400°C以下的温度能够充分耐热的材料构成。具体的材料有例如氮化铝、氮化硼的烧结体、碳等。其中，考虑到制造的氮化铝单晶的纯度，反应容器4最好是由氮化铝烧结体构成。又，即使是氮化铝烧结体，也最好使用不含烧结助剂的。
反应容器4的形状、大小没有特别限制，只要是在工业上能够制造的范围内即可。其中，从反应容器4的制造容易，而且，使氮化铝单晶生长时供给的氮气容易均匀地向反应容器4内提供考虑，最好是圆柱状。
、 原料气体发生源
原料气体发生源5由发生能够与氮气反应生成氮化铝的原料铝气体的物质构成。本发明的原料铝气体是铝气体或氧化铝气体，为使铝气体发生使用金属铝，或在发生氧化铝气体的情况下使用氧化铝(氧化铝、蓝宝石)。
氧化铝只要是铝被氧化的物质即可，可以使用市售的氧化铝、蓝宝石、或使氮化铝氧化得到的物质。对于使氮化铝氧化得到的物质，可使用在上述反应容器外预先氧化的物质，又可使用在所述反应容器内使氮化铝氧化的物质。
即使在这样的氧化铝中，也为了使工序更简化，提高氮化铝单晶的收获量，也不采用使氮化铝氧化的物质，最好使用通常的氧化铝或蓝宝石(下面也有将不是使氮化铝氧化得到的物质的这种通常的氧化铝或蓝宝石记为Al2O3的情况。)。
在本发明中使用氮化铝(Al2O3)的情况下没有特别限制，但是考虑到得到的氮化铝单晶的纯度，最好使用高纯度氧化铝。但是，在制造市售的氧化铝(Al2O3)时不可避免要混入杂质，氧化铝(Al2O3)的纯度以99%以上为宜，99. 9%以上则更好。
上述原料气体发生源的形状没有特别限制，可以是板状的，也可以是颗粒状的、粉末状的。但是，本发明中，特别是氧化铝成型体，具体地说，最好使用氧化铝盘。在使用颗粒状乃至于粉末状的原料气体发生源的情况下，由于生成原料气体速度快，恐怕无法得到良好的单晶。
满足这样条件的氧化铝市场上有销售，作为其一个例子例示，可以使用和光纯药株式会社制的氧化铝和光特级、株式会社高纯度化学研究所制造的氧化铝AL001PB、AL002PB、AL003PB、AL016PB、AL013PB、AL014PB、AL011PB、AL012PB。还可以使用株式会社京七 7 制造的氧化铝A — 479、A - 480、A601与同样是京七^制造的单晶蓝宝石。又，作为金属铝，可以使用例如株式会社高纯度化学研究所制造的ALE系列的粉末状、粒状、棒状、片状、芯片状、板状、箔状的纯度99%以上的市场销售品。
碳成型体
本发明中，作为使原料气体还原氮化时的还原剂使用碳成型体。碳成型体6只要有形状，其形态没有特别限定，但最好是块状。因此，作为理想的碳成型体，是例如碳黑等碳粉末用少量粘接剂树脂使其成型的成型块，还有例如将石墨等切削成形的成型块等。
本发明的制造方法中使用碳粉末作为还原剂时，碳素的气化和还原氮化反应发生迅速，在充分进行反应前碳就从反应体系中消失，而且氮化铝的生成变快，不能够得到良好的单晶。
但是，在使用碳成型体作为还原剂时，由于碳的气化只限于成型体表面，抑制了碳的快速气化。其结果是，由碳成型体生成的还原性气体(一氧化碳气体等)量合适，适度抑制还原反应，得到了良好的单晶。为了抑制了这样的碳的快速气化，本发明中使用碳成型体，以每单位重量的有效表面积为O. 5m2/g以下为宜，更理想的是O. 25m2/g以下，特别是O. 025m2/g以下最好。在这里，所谓有效表面积，是不考虑细孔等的表面积，例如长方体的情况下，是指上下面以及四个侧面的面积的合计值。
原料气体发生源5和碳成型体6的位置关系
本发明中，在使原料气体发生源5和碳成型体6满足规定的位置关系地进行配置的状态下使氮化铝生成。
具体地说，碳成型体6的至少一部分不与原料气体发生源5直接接触，原料气体发生源5的至少一部分不与碳成型体6直接接触，不与该碳成型体6接触的原料气体发生源5和不与该原料气体发生源5接触的碳成型体6之间存在O. 01 50mm,较理想的是O. 05 40mm,更好的是O. 08 30mm，再好的是O. I 25mm，特别好的是O. 3 20mm，最好的是O. 8 15mm的间隔的空间；以这样的间隔配置来配置原料气体发生源5和碳成型体6。
又，所谓“间隔”是指连接任意“不与碳成型体6接触的原料气体发生源5”与离其最近的“不与原料气体发生源5接触的碳成型体6”的直线的长度。
又，所谓“存在.…空间”是指上述直线上不存在其他的原料其他发生源5与碳成型体6的状态。
又，本发明中，连结“不与碳成型体6接触的原料气体发生源5”和“不与原料气体发生源5接触的碳成型体6”的全部直线的长度无需在上述范围内。即原料气体发生源5的一部分与碳成型体6的一部分只要满足上述关系即可。因此，原料气体发生源5与碳成型体6也可以部分接触。在接触部分中两者的间隔为O。又，也可以在原料气体发生源5的一部分与碳成型体6的一部分之间保持超过50mm的间隔。
在碳粉末与铝粉末混合的情况下，由于碳粉末与铝粉末均匀混合，即使是存在“不与碳粉末接触的铝粉末”，并且也存在“不与铝粉末接触的碳粉末”，也由于两者的间隔小，不能够满足上述关系。
另一方面，如上述本发明那样，使用碳成型体作为碳源时，只要碳成型体6的整个周围不被原料气体发生源5包裹限制，就有碳成型体表面的至少一部分不与原料气体发生源5接触。又，“不与碳成型体6接触的原料气体发生源5”可以通过使用例如比原料气体发生源5小的碳成型体实现。具体地说，例如使用比碳成型体6的下表面的面积更大面积的氧化铝盘，或在反应容器内敷设氧化铝粉，使其形成比碳成型体6的下表面积更大的面积，在该氧化铝盘或氧化铝粉上配置碳成型体来实现。
图I中表示这样的原料气体发生源5与碳成型体6的位置关系的更具体的例子。图I表示在原料气体发生源5 (作为例子是氧化铝盘)上配置底面积比其小的碳素成型体6 (例如碳块)的状态。在这种情况下，碳块的底面与氧化铝盘的上表面的一部分接触。但是在与碳块的接触面以外，氧化铝盘不与碳块接触。因此存在“不与碳成型体6接触的原料气体发生源”。同样，碳块的底面外不与氧化铝盘接触。因此存在“不与原料气体发生源5接触的碳成型体6”。本发明中，使“不与碳块接触的氧化铝盘”与“不与氧化铝盘接触的碳块”之间的间隔满足上述条件地加以配置。因此，在采取图I的配置的情况下，碳块的尺寸小，例如边长为O. Olmm的立方体的情况下，没有满足上述的关系。从而，碳块必须具有某种程度以上的尺寸是可以理解的，本发明中没有使用颗粒状或粉末状的碳。
图2中是表示原料气体发生源5与碳成型体6的位置关系的另一个例子。图2表示使氧化铝盘与碳块隔开规定的间隔并列配置的状态。在这种情况下，两者不接触，因此存在“不与碳块接触的氧化铝盘”和“不与氧化铝盘接触的碳块”。从而，通过将氧化铝盘的侧面与碳块的侧面之间的间隔形成为O. 01 50mm地进行配置，可以实现本发明规定的配置。
本发明中，在不与碳成型体接触的原料气体发生源和不与原料气体发生源接触的碳成型体之间的空间，设定加热温度、氮气流量，使其满足氮化铝析出的条件，以得到氮化铝单晶。但是，在本发明中，即使在上述空间以外的其他空间，也只要能够满足氮化铝的析出条件即可，这更理想。即在本发明中，如上所述规定的规定空间必须满足氮化铝的析出条件，而且最好是在此外的其他空间也满足氮化铝析出条件。
氮化铝单晶生长用的基板
在如上所述规定的规定空间以外的其他空间也满足氮化铝析出条件的情况下，最好是在该其他空间配置氮化铝单晶生长用的基板7，在氮化铝单晶生长用的基板7上使氮化铝单晶生长，这样可以制造高纯度的氮化铝单晶。又，在这里，作为氮化铝单晶生长用的基板，其形状根据反应容器的容量、使用的氧化铝、得到的氮化铝单晶的量，采用处理容易的尺寸即可。
本发明中，上述氮化铝单晶生长用的基板只要是适于氮化铝生长的材料即可，没有特别限定，但最好是以氮化铝作为材料的基板。具体地说，可以使用由氮化铝单晶或氮化铝烧结体形成的基板。其中，本发明中最好是使用氮化铝烧结体形成的基板(以下采用氮化铝烧结体基板)。
上述氮化铝烧结体基板可以用公知的方法制造，也可以使用市售的氮化铝烧结体基板。通过使用氮化铝烧结体基板，可以提高氮化铝单晶的收获率。虽然其理由不清楚，但是氮化铝烧结体是多晶体，有各种形状，表面存在结晶面的颗粒，因此可以认为该颗粒容易成为氮化铝单晶生长时的核。
作为特别理想的氮化铝烧结体基板，最好是使用以电子显微镜观察时粒径在I 30 μ m范围内的氣化招基板。
又，上述氮化铝烧结体基板在考虑得到的氮化铝单晶的纯度时最好是使用烧结助剂的含量未满40000ppm的烧结体基板，特别理想的是使用不含烧结助剂的烧结体基板。但是，上述氮化铝烧结体基板可以适当使用含氧的氮化铝烧结基板。具体地说，可以使用含氧量为100 25000ppm的基板，最好是使用含氧量为500 7000ppm的基板。这个理由也不清楚，但可以认为，使用含有某种程度的氧的氮化铝烧结体基板，能够促进氮化铝单晶的生长。这样的氮化铝烧结体基板也可以用公知的方法制造，市售的氮化铝基板可以使用例如株式会社制造的SH - 50、SH — 15。
氮化铝单晶生长用基板7的配置没有特别限定，只要在该基板7使氮化铝析出的条件得到满足，怎么样配置都可以。但是，在本发明中如上所述，在不与碳成型体接触的原料气体发生源和不与原料气体发生源接触的碳成型体之间的空间，氮化铝的析出条件确实得到了满足，因此最好是如图3所示配置基板7，以使该空间近旁，具体地说离开该空间0. Olmm以内的地方存在氮化铝单晶生长用基板7的至少一部分。
氮化铝单晶的生长方法 本发明中，在原料气体发生源5和碳成型体6与根据需要使用的氮化铝单晶生长用基板7满足特定的位置关系配置的状态下，从氮气供给口 2通入氮气，在加热环境中使氮化铝单晶生长。
氮气可以用纯氮，也可以用氮气以外的不活泼气体进行稀释后通入。作为氮气以外的不活泼气体，可以使用例如氩气、氦气、氖气、氪气、氙气等不活泼气体。氮气的流通量只要是氮化铝生成的量没有特别限制，而且与热处理温度等各种热力学条件相关，流通量各种各样。但是，为了更高效率地生成氮化铝，在上述不与碳成型体接触的原料气体发生源和不与原料气体发生源接触的碳成型体之间的空间内，使以23°C换算的理想的0. Icc/分 100L/分的量、更理想的Icc/分 50L/分的量、还要理想的30cc/分 30L/分的量、特别理想的50cc/分 20L/分的量的氮气流通。
本发明中，在上述流量范围内使氮气在反应容器内流通时，在流通流量增加的同时，增加了得到的氮化铝单晶收获量。
本发明中，反应容器内的温度，只要是由原料气体发生源发生原料气体，并且原料气体氮化还原生成氮化铝的温度，没有特别限定，而且与在反应系统中存在的氮分压等各种热力学条件相关，该温度是各式各样的。又，原料气体发生源5和碳成型体6，与根据需要使用的氮化铝单晶生长用基板7相互接近，他们之间实质上不存在温度差。
反应容器内的温度最好是1500°C以上2400°C以下。在该温度未满1500°C的情况下，氮化铝单晶难以成长因此不能令人满意。另一方面，在超过2400°C的情况下，由于温度过高，对工业生产不利。考虑到氮化铝单晶的工业化生产，反应容器内的温度以1700°C以上22000C以下为宜，17500C以上未满2150°C更理想，特别理想的是1750°C以上2100°C以下。
本发明中，将反应容器内的温度控制在上述温度范围内，以此提高温度，同时提高得到的氮化铝单晶的结晶性。又能够空间结晶颗粒的扩大。还增大了收获量。
其他条件
在本发明中，在以上所述条件下使氮化铝单晶在氮化铝单晶生长用基板上生长，借助于此，可以制造氮化铝单晶。
反应时间(使氮化铝单晶生长的时间)没有特别限制，根据所希望的氮化铝单晶的形状、收获量适当决定即可。反应时间越长，则能够得到的外径越大、长度越长的柱状氮化铝单晶。但是，在考虑工业生广，反应时间最好是在I小时以上200小时以内。
还有，该反应时间是从全部条件都准备好的时刻开始计算的时间。总之，是从反应容器内的温度、氮气分压全部条件满足设定的条件开始的时间。因此，在一边将氮气提供给反应容器内，一边设定反应容器内的温度的情况下，将从达到设定温度开始的时间作为反应时间。又，在使反应容器达到设定温度后将氮气提供给反应容器的情况下，从供给氮气起的时间作为反应时间。
在这样的条件下使氮化铝单晶生长后，使反应容器内的温度降低到室温附近，将生成的氮化铝单晶从反应容器取出，这样可以制造出氮化铝单晶。
氮化铝单晶
本发明中，在不与碳成型体接触的原料气体发生源和不与原料气体发生源接触的碳成型体之间的空间生成氮化铝单晶。由于利用原料气体的还原氮化生成氮化铝，因此氮化铝单晶主要在碳成型体近旁生长。即如图4所示围绕碳成型体6生成针状或板状的氮化铝单晶。
本发明不受任何理论制约，但是本发明的发明者们如以下所述考虑这种生成反应。即在碳成型体与原料气体发生源相互接近的区域中，使生成的原料气体直接还原，在碳成型体近旁生成氮化铝多晶。接着，浮游于不与碳成型体接触的原料气体发生源和不与原料气体发生源接触的碳成型体之间的空间的原料气体,与由碳成型体生成的还原性气体(一氧化碳气体等)，以该多晶作为核进行反应，使氮化铝单晶生长。
又，该氮化铝单晶的大小，如上所述，可以利用反应时间进行调整，通过使反应时间延长，可以形成例如最大外经为8mm,长度为IOOmm的氮化招单晶。
如果采用本发明，可以制造以往所没有的大氮化铝单晶。得到的氮化铝单晶有各种用途，例如可以用作发光元件的基础基板。
实施例
以下在下述实施例中对本发明进行更详细的说明，但是本发明不限于以下的实施例。还有，下面所述中“上游侧”和“下游侧”表示相对于氮气供给口 2的相对位置，“上游侧”意思是靠近氮气供给口 2的一侧，“下游侧”意思是离氮气供给口 2远的一侧。
评价方法 <结晶性的评价>用X射线衍射装置(BrukerAXS制)计算出摇摆曲线的半值宽度。
实施例I
用图I所示的结构的单晶制造装置进行实验。反应容器4使用圆柱状反应器。向反应容器4内的上游侧投入株式会社京七9制造的尺寸为50mmX50mmX Imm (t)的氧化招板(Al2O3) (A479、纯度99%)(氧化铝5)作为原料。投入位置在氮气供给口 2的正下方。在该氧化招5的上部(离开氧化招的下游侧端部20mm的地方)设置切断为5mmX5mmX30mm的碳成型体6，使得成型体的长轴与氮气流垂直。
使氧化铝5及碳成型体6的温度为1950°C。
使从氮气供给口 2提供的氮气的流量为IL/分。
保温时间(反应时间)30小时使氮化铝单晶析出。反应结束后，如图4所示，确认围绕碳成型体6在氧化铝5上有氮化铝结晶析出(生长)。又，析出的氮化铝结晶以离反应前安装的碳成型体约0. 6mm的地方为起点生长。析出物中最大的氮化铝结晶的最外径为5 6_，长度30mm。测定析出的氮化铝结晶的重量，结果为0. 7g。
得到的氮化铝结晶用X射线衍射装置(BrukerAXS制)评估。AIN (002)峰的半值宽度为40arcsec,确认为氮化招单晶。
实施例2
实施例I中，除了使碳成型体6的形状为ImmX ImmX 30mm外，与实施例I 一样进行反应。
反应结束后，确认在氧化铝5上有氮化铝结晶析出(生长)。又，析出的氮化铝结晶以离反应前安装的碳成型体约0. 6mm的地方为起点生长。析出物中最大的氮化铝结晶的最外径为3 5mm,长度为25mm。AIN (002)峰的半值宽度为43arcsec,确认为氮化招单晶。
实施例3
实施例I中，除了使碳成型体6的形状为IOmmX IOmmX 30mm外，与实施例I 一样进行反应。
反应结束后，确认在氧化铝5上有氮化铝结晶析出(生长)。以离反应前安装的碳成型体约0. 5mm的地方为起点生长。析出物中最大的氮化铝结晶的最外径为4 7mm，长度为35mm。AIN (002)峰的半值宽度为38arcsec，确认为氮化铝单晶。
实施例4
实施例I中，除了使碳成型体6的设置场所不在氧化铝5的上部，而在不接触地离氧化招下游侧端部Imm的地方外,与实施例I 一样实施反应。
反应结束后，确认在氧化铝5上有氮化铝结晶析出(生长)。又，析出氮化铝结晶的地方是距离碳成型体Imm氧化铝的端部。析出物中最大的氮化铝结晶的最外径为3 5mm，长度为23mm。AIN (002)峰的半值宽度为50arcsec，确认为氮化铝单晶。
实施例5
实施例I中，除了使碳成型体6的设置场所不在氧化铝5的上部，而在不接触地离氧化招下游侧端部10_的地方外,与实施例I 一样实施反应。
反应结束后，确认在氧化铝5上有氮化铝结晶析出(生长)。又，析出氮化铝结晶的地方是离碳成型体IOmm的氧化铝的端部。析出物中最大的氮化铝结晶的最外径为3 4mm，长度为20mm。AIN (002)峰的半值宽度为52arcsec，确认为氮化铝单晶。
实施例6
实施例I中，除了在离开氧化铝5的下游侧端部Imm距离的地方(离开碳成型体21mm距离的场所)设置氮化铝单晶生长用基板7 (材质为氮化铝烧结体)外，与实施例I 一样实施反应。
反应结束后，确认氧化铝5以及氮化铝单晶生长用基板7上有结晶析出。氧化铝上的氮化铝结晶以相距反应前设置的碳成型体大概0. 5mm距离的地方为起点生长，而且氮化铝单晶生长用基板上的氮化铝结晶在与氧化铝对向的一侧的端部析出。析出物中最大的氮化招单晶的最外径为7 9mm,长度为55mm。AIN (002)峰的半值宽度为35arcsec,确认为氮化铝单晶。
实施例7
实施例I中，除了由氮气供给口提供的氮气流量为IOL/分外，与实施例I 一样实施反应。
反应结束后，确认在氧化铝5上有结晶析出。以距离反应前设置的碳成型体大概0. 5mm的地方为起点生长。析出物中最大的氮化铝结晶的最外径为8 9mm，长度为57mm。测定析出的氮化铝结晶的重量，结果为2. 4g。AIN (002)峰的半值宽度为60arcSec，确认为氮化招单晶。
实施例8
实施例I中，除了使由氮气供给口提供的氮气流量为IOcc/分外，与实施例I 一样实施反应。
反应结束后，确认在氧化铝5上有结晶析出。以距离反应前设置的碳成型体大概0. 6mm的地方为起点生长。析出物中最大的氮化铝单晶的最外径为3 6_，长度为38_。测定析出的氮化铝结晶的重量，结果为0. 4g。AIN (002)峰的半值宽度为63arcSec，确认为氮化招单晶
实施例9
实施例I中，除了使氧化铝5以及碳成型体6的温度为2050°C外，与实施例I 一样实施反应。
反应结束后，确认氧化铝5上有结晶析出。以距离反应前设置的碳成型体大概0. 6mm的地方为起点生长。析出物中最大的氮化铝结晶的最外径为9 11mm，长度为48mm。测定析出的氮化铝结晶的重量，结果为1.6g。AIN (002)峰的半值宽度为38arcSec，确认为氮化招单晶。
实施例10
实施例I中，除了使氧化铝5以及碳成型体6的温度为1850°C外，与实施例I 一样实施反应。
反应结束后，确认氧化铝5上有结晶析出。以距离反应前设置的碳成型体大概0. 5mm的地方为起点生长。析出物中最大的氮化铝结晶的最外径为4 6mm，长度为28mm。测定析出的氮化铝结晶的重量，结果为0. 4g。AIN (002)峰的半值宽度为65arcSec，确认为氮化招单晶。
比较例I
实施例I中，除了使碳成型体6的设置场所不在氧化铝5的上部，而在不接触地离开氧化铝下游侧端部IOOmm的地方外，与实施例I 一样实施反应。
反应结束后，未能确认氧化铝5上有结晶析出。
比较例2
实施例I中，除了碳成型体6采用平均粒径为2微米的碳粉末以外，与实施例I 一样实施反应。碳成型体的每单位重量的表面积为0. 6m2/g。
反应结束后，未能确认氧化铝5上有结晶析出。
、
比较例3
实施例I中，除了从氮气供给口供给的氮气流量为Occ/分以外，与实施例I 一样实施反应。
反应结束后，未能确认氧化铝5上有结晶析出。如上所述，显然如果采用本发明的制造方法，能够在作为对象的析出部高效率地析出结晶性良好的氮化铝单晶。比较例I中，由于氧化铝与碳成型体的间隔过大，不能得到单晶。又，比较例2中，由于氧化铝与碳成型体间隔过小，不能得到单晶。比较例3中，反应系统中不存在氮气，因此不析出单晶。又，比较例4中氮气流量过多，因此不析出单晶。
符号説明
I单晶制造装置 2氮气供给口 3排出口 4反应容器
5原料气体发生源(氧化铝)
6碳成型体
7氮化铝单晶生长用基板 8加热器
权利要求
1.一种氮化铝单晶的制造方法，在发生铝气体或氧化铝气体的原料气体发生源与碳成型体存在的条件下使氮气流通，在加热环境中使氮化铝单晶生长，其特征在干， 碳成型体的至少一部分不与原料气体发生源直接接触， 原料气体发生源的至少一部分不与碳成型体直接接触， 在不与该碳成型体接触的原料气体发生源和不与原料气体发生源接触的碳成型体之间存在具有O. Ol 50mm间隔的空间，以这样的配置对原料气体发生源和碳成型体进行配置， 在不与该碳成型体接触的原料气体发生源和不与原料气体发生源接触的碳成型体之间的空间，设定加热温度、氮气流量以满足氮化铝析出条件。
2.根据权利要求I所述的氮化铝单晶的制造方法，其特征在于，原料气体发生源为氧化铝成型体。
3.根据权利要求2所述的氮化铝单晶的制造方法，其特征在干，氧化铝成型体上配置比该氧化铝成型体更小的碳成型体。
4.根据权利要求2所述的氮化铝单晶的制造方法，其特征在于，将氧化铝成型体与碳成型体隔开O. 05 40mm的间隔配置。
5.根据权利要求3或4所述的氮化铝单晶的制造方法，其特征在于，在氧化铝成型体和碳成型体的近旁配置氮化铝成型体作为氮化铝单晶生长用基板。
6.根据权利要求I 5中的任一项所述的氮化铝单晶的制造方法，其特征在于，在不与所述碳成型体接触的原料气体发生源和不与原料气体发生源接触的碳成型体之间的空间，以在23°C的温度换算为O. Icc/分 100L/分的流量使氮气流通。
全文摘要
本发明提供一种能够更有效、简便地制造结晶性良好的氮化铝单晶的方法。本发明的氮化铝单晶的制造方法，在发生铝气体或氧化铝气体的原料气体发生源与碳成型体存在的条件下使氮气流通，在加热环境中使氮化铝单晶生长，其特征在于，碳成型体的至少一部分不与原料气体发生源直接接触，原料气体的至少一部分不与碳成型体直接接触；在不与该碳成型体接触的原料气体发生源和不与原料气体发生源接触的碳成型体之间存在有0.01～50mm的间隔的空间，以这样的配置对原料气体发生源和碳成型体进行配置；在不与该碳成型体接触的原料气体发生源和不与原料气体发生源接触的碳成型体之间的空间内，设定加热温度和氮气流量以满足析出氮化铝的条件。
文档编号C30B25/02GK102639764SQ20108005427
公开日2012年8月15日 申请日期2010年11月29日 优先权日2009年11月30日
发明者东正信, 服部刚, 福山博之, 高田和哉 申请人:国立大学法人东北大学, 株式会社德山