半導体用語集
タンマン法
英語表記：Tammann method
タンマン法は、図1に模式的に示すように、るつぼに収容した原料を垂直方向に温度勾配のある炉内に設置して原料を融解した後、全体を徐々に冷却して融点を上方に移動させることにより、るつぼ下方から融液を固化させる（垂直）一方向凝固成長法である。この方法は、よく似たブリッジマン法と同時期（1925年）に提案された方法であり、当時は冷却する方法として単純に熱源への供給パワーを減少する方法を取っていた。近年、温度分布およびその時間変化を制御する技術が発達してきており、そのように温度制御を積極的に行う場合にはタンマン法と区別してVGF（Vertical Gradient Freeze；垂直温度勾配（傾斜）凝固）法と呼んでいる。これらの方法は、るつぼを移動しない点で垂直ブリッジマン法とは区別される。
タンマン法では、るつぼ底部の形状を細めるなどの工夫により１個の成長核から成長させたり種子結晶を用いることにより、単結晶をえることができる。この方法は装置構成が簡単であるため古くから金属の単結品作成に用いられて生きた。また、タンマン炉を高圧容器内に収容した高圧タンマン法により、揮発成分からなるII-VI族化合物半導体、ZnS、ZnSe、CdS、CdSeなどの成長も行われている。たとえば、ZnSは融点（1,830℃）において常圧ではZnとS₂に解離するため常圧では融液を作ることができないが、不活性ガス圧を3.3atm以上に加圧すると解離が抑制され融液を作ることができる。解離による原料の損失は圧力が高いほど少なくなる。そこで、蓋つきの高純度炭素製るつぼに収容されたZnS粉末をアルゴンガス圧50 atmの雰囲気で融液にすることにより、直径1cm程度の単結晶がえられている。近年では化合物半導体単結晶の大型化に伴って、従来のCZ法やプリッジマン法とともに、るつぼを動かさない VGF法が着目されるようになり、Ⅱ-Ⅵ族のCdTe、Ⅲ-Ⅴ族のGaP、InP、GaAsなどの大型結晶がこの方法によって成長されている。CdTeは赤外線検出器材料であるHg₁-xCdxTeのエピタキシャル成長用基板として使用されており、3インチ直径の低転位密度の単結晶が望まれている。CdTeは融点（1,092℃)でCdとTe₂に解離するが、ZnSとは異なりCdの平衡分圧は低く、0.8atm程度である。このため高圧炉の必要はなく、あらかじめ合成したCdTe多結晶を石英アンプル内に真空封止して大気圧下で加熱することにより、容易に大量の融液をえることができる。また、VGF法ではヒータを複数用いており温度分布の制御が容易であるため、成長結晶内の温度勾配を少なくして低転位密度の結晶をえることが可能である。このため、VGF法はCdTe結晶成長法の主流となりつつある。Ⅲ-Ⅴ族化合物半導体の場合はⅤ族元素の方が圧倒的に蒸発するので、融液を化学量論的組成に保っためにⅤ族元索の平衡解離圧を加えるか、液体封止チョクラルスキー法で用いられる封止剤（B₂O₃）により蒸発を抑える方法が取られている。この事情は垂直ブリッジマン法も同様であり、詳しくはそちらを参照されたい。タンマン法やVGF法では、るつぼ内に結晶ができるため結晶形状は自動的にるつぼ形状（通常は円形）になる、結晶内の温度勾配を小さくできるという利点がある一方で、固液界面がるつぼと接触しているため双晶が発生しやすい、固液界面の観察が難しいため種子結晶と融液の接触が難しいなどの欠点がある。
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