JPH0210941B2 - - Google Patents
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- JPH0210941B2 JPH0210941B2 JP57018420A JP1842082A JPH0210941B2 JP H0210941 B2 JPH0210941 B2 JP H0210941B2 JP 57018420 A JP57018420 A JP 57018420A JP 1842082 A JP1842082 A JP 1842082A JP H0210941 B2 JPH0210941 B2 JP H0210941B2
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- G03G5/08—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
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Description
本発明は、光(ここでは広義の光で、紫外光
線,可視光線,赤外光線,X線,γ線等を示す)
の様な電磁波に感受性のある電子写真用光導電部
材に関する。
固体撮像装置、或いは像形成分野における電子
写真用像形成部材や原稿読取装置における光導電
層を形成する光導電材料としては、高感度で、
SN比〔光電流(Ip)/暗電流(Id)〕が高く、照
射する電磁波のスペクトル特性にマツチングした
吸収スペクトル特性を有すること、光応答性が速
く、所望の暗抵抗値を有すること、使用時におい
て人体に対して無公害であること、更には固体撮
像装置においては、残像を所定時間内に容易に処
理することができること等の特性が要求される。
殊に、事務機としてオフイスで使用される電子写
真装置内に組込まれる電子写真用像形成部材の場
合には、上記の使用時における無公害性は重要な
点である。
この様な点に立脚して最近注目されている光導
電材料にアモルフアスシリコン(以後a―Siと表
記す)があり、例えば、独国公開第2746967号公
報、同第2855718号公報には電子写真用像形成部
材として、独国公開第2933411号公報には光電変
換読取装置への応用が記載されている。
而乍ら、従来のa―Siで構成された光導電層を
有する光導電部材は、暗抵抗値,光感度,光応答
性等の電気的,光学的,光導電的特性,及び使用
環境特性の点、更には経時的安定性及び耐久性の
点において、各々、個々には特性の向上が計られ
ているが総合的な特性向上を計る上で更に改良さ
れる余地が存するのが実情である。
例えば、電子写真用像形成部材に適用した場合
に、高光感度化、高暗抵抗化を同時に計ろうとす
ると従来においてはその使用時において残留電位
が残る場合が度々観測され、この種の光導電部材
は長時間繰返し使用し続けると、繰返し使用によ
る疲労の蓄積が起つて、残像が生ずる所謂ゴース
ト現像を発する様になる等の不都合な点が少なく
なかつた。
又、a―Si材料で光導電層を構成する場合に
は、その電気的,光導電的特性の改良を計るため
に、水素原子或いは弗素原子や塩素原子等のハロ
ゲン原子、及び電気伝導型の制御のために硼素原
子や燐原子等が或いはその他の特性改良のために
他の原子が、各々構成原子として光導電層中に含
有されるが、これ等の構成原子の含有の仕方如何
によつては、形成した層の電気的或いは光導電的
特性や耐圧性に問題が生ずる場合があつた。
即ち、例えば、形成した光導電層中に光照射に
よつて発生したフオトキヤリアの該層中での寿命
が充分でないことや暗部において、支持体側より
の電荷の注入の阻止が充分でないこと、或いは、
転写紙に転写された画像に俗に「白ヌケ」と呼ば
れる、局所的な放電破壊現象によると思われる画
像欠陥や、例えば、クリーニングに、ブレードを
用いるとその摺擦によると思われる、俗に「白ス
ジ」と云われている所謂画像欠陥が生じたりして
いた。又、多湿雰囲気中で使用したり、或いは多
湿雰囲気中に長時間放置した直後に使用すると俗
に云う画像のボケが生ずる場合が少なくなかつ
た。
更には、層厚が十数μ以上になると層形成用の
真空堆積室より取り出した後、空気中での放置時
間の経過と共に、支持体表面からの層の浮きや剥
離、或いは層の亀裂が生ずる等の現象を引起し勝
ちになる。この現象は、殊に支持体が通常、電子
写真分野に於て使用されているドラム状支持体の
場合に多く起る等、経時的安定性の点に於いて解
決される可き点がある。
従つてa―Si材料そのものの特性改良が計られ
る一方で光導電部材を設計する際に、上記した様
な問題の総てが解決される様に工夫される必要が
ある。
本発明は上記の諸点に鑑み成されたもので、a
―Siに就て電子写真用像形成部材や固体撮像装
置、読取装置等に使用される光導電部材としての
適用性とその応用性という観点から総括的に鋭意
研究検討を続けた結果、シリコン原子を母体と
し、水素原子(H)又はハロゲン原子(X)のい
ずれか一方を少なくとも含有するアモルフアス材
料、所謂水素化アモルフアスシリコン、ハロゲン
化アモルフアスシリコン、或いはハロゲン含有水
素化アモルフアスシリコン〔以後これ等の総称的
表記として「a―Si(H,X)」を使用する〕から
構成される光導電層を有する光導電部材の層構成
を以後に説明される様な特定化の下に設計されて
作成された光導電部材は実用上著しく優れた特性
を示すばかりでなく、従来の光導電部材と較べて
みてもあらゆる点において凌駕していること、殊
に電子写真用の光導電部材として著しく優れた特
性を有していることを見出した点に基づいてい
る。
本発明は電気的,光学的,光導電的特性が使用
環境に殆んど依存なく実質的に常時安定してお
り、耐光疲労に著しく長け、繰返し使用に際して
も劣化現象を起さず耐久性,耐湿性に優れ、残留
電位が全く又は殆んど観測されない電子写真用光
導電部材を提供することを主たる目的とする。
本発明の他の目的は、支持体上に設けられる層
と支持体との間や積層される層の各層間に於ける
密着性に優れ、構造配列的に緻密で安定的であ
り、層品質の高い電子写真用光導電部材を提供す
ることである。
本発明の他の目的は、電子写真用像形成部材と
して適用させた場合、静電像形成のための帯電処
理の際の電荷保持能力が充分あり、通常の電子写
真法が極めて有効に適用され得る優れた電子写真
特性を有する電子写真用光導電部材を提供するこ
とである。
本発明の更に他の目的は、長期の使用に於いて
画像欠陥や画像のボケが全くなく、濃度が高く、
ハーフトーンが鮮明に出て且つ解像度の高い、高
品質画像を得ることが容易にできる電子写真用の
光導電部材を提供することにある。
本発明の更にもう1つの目的は、高光感度性,
高SN比特性及び高耐圧性を有する電子写真用光
導電部材を提供することでもある。
本発明の電子写真用光導電部材は、電子写真用
光導電部材(以後「光導電部材」と称する。)用
の支持体と、シリコン原子を母体とし、構成原子
として窒素原子を含有する非晶質材料で構成され
た補助層と、シリコン原子を母体とし、構成原子
として水素原子またはハロゲン原子のいずれか一
方を少なくとも含有する非晶質材料で構成され、
光導電性を示す非晶質層とを有し、該非晶質層
が、構成原子として酸素原子を含有する第一の層
領域と、構成原子として周期律表第族に属する
原子を含有する第二の層領域とを有し、これ等
は、少なくとも互いの一部を共有して前記補助層
に接して前記支持体側の方に内在されており、前
記第二の層領域の層厚をtBとし、前記非晶質層
の層厚と第二の層領域の層厚tBとの差をTとす
れば
tB/(T+tB)≦0.3
の関係が成立していることを特徴とする。
上記した様な層構成を取る様にして設計された
本発明の光導電部材は、前記した諸問題の総てを
解決し得、極めて優れた電気的,光学的,光導電
的特性,耐圧性及び使用環境特性を示す。
殊に、電子写真用像形成部材として適用させた
場合には、画像形成への残留電位の影響が全くな
く、その電気的特性が安定しており高感度で、高
SN比を有するものであつて、耐光疲労、繰返し
使用特性に長け、濃度が高く、ハーフトーンが鮮
明に出て、且つ解像度の高い、高品質の画像を安
定して繰返し得ることができる。
又、本発明の光導電部材は支持体上に形成され
る非晶質層が、層自体が強靭であつて、且つ支持
体との密着性に著しく優れており、高速で長時間
連続的に繰返し使用することが出来る。
以下、図面に従つて、本発明の光導電部材に就
て詳細に説明する。
第1図は、本発明の第1の実施態様例の光導電
部材の層構成を説明するために模式的に示した模
式的構成図である。
第1図に示す光導電部材100は、光導電部材
用としての支持体101の上に、補助層102,
a−Si(H,X)から成り、光導電性を示す非晶
質層103を有する。補助層102は、主に支持
体101と、非晶質層103との間の密着性を計
る目的の為に設けられ、支持体101と非晶質層
103の両方と親和性がある様に、後述する特性
を有する材質で構成される。
本発明の光導電部材に於ける補助層は、シリコ
ン原子(Si)を母体とし、構成原子として窒素原
子(N)と、必要に応じて水素原子(H)、ハロ
ゲン原子(X)とを含有する非晶質材料(以後
「a―SiN(H,X)」と記す)で構成される。
a―SiN(H,X)としては、シリコン(Si)
を母体とし窒素原子(N)を構成原子とする非晶
質材料(以後「a―SiaN1-a」と記す)、シリコン
原子(Si)を母体とし、窒素原子(N)と水素原
子(H)を構成原子とする非晶質材料(以後「a
―(SibN1-b)cH1-c」と記す)、シリコン原子
(Si)を母体と、窒素原子(N)とハロゲン原子
(X)と必要に応じて水素原子(H)とを構成原
子とする非晶質材料(以後「a―(SidN1-d)e
(H,X)1-e」と記す)とを挙げることが出来る。
本発明において、必要に応じて補助層中に含有
されるハロゲン原子(X)としては、具体的には
フツ素,塩素,臭素,ヨウ素が挙げられ、殊にフ
ツ素,塩素を好適なものとして挙げることが出来
る。
補助層を上記の非晶質材料で構成する場合の層
形成法としてはグロー放電法,スパツターリング
法,イオンインプランテーシヨン法,イオンプレ
ーテイング法,エレクトロンビーム法等が挙げら
れる。これ等の製造法は、製造条件,設備資本投
下の負荷程度,製造規模,作製される光導電部材
に所望される特性等の要因によつて適宜選択され
て採用されるが、所望する特性を有する光導電部
材を製造する為の作製条件の制御が比較的容易で
ある、シリコン原子と共に窒素原子,必要に応じ
て水素原子やハロゲン原子を作製する補助層中に
導入するのが容易に行える等の利点からグロー放
電法或いはスパツターリング法が好適に採用され
る。
更に、本発明に於いては、グロー放電法とスパ
ツターリング法とを同一装置系内で併用して補助
層を形成しても良い。
グロー放電法によつて、a―SiN(H,X)で
構成される補助層を形成するには、基本的にはシ
リコン原子(Si)を供給し得るSi供給用の原料ガ
スと窒素原子(N)導入用の原料ガスと、必要に
応じて水素原子(H)導入用の又は/及びハロゲ
ン原子(X)導入用の原料ガスを、内部が減圧に
し得る堆積室内に導入して、該堆積室内にグロー
放電を生起させ、予め所定位置に設置されてある
所定の支持体表面上にa―SiN(H,X)からな
る補助層を形成させれば良い。
又、スパツタリング法で補助層を形成する場合
には、例えば次の様にされる。
第一には、例えばAr,He等の不活性ガス又は
これ等のガスをベースとした混合ガスの雰囲気中
でSiで構成されたターゲツトをスパツタリングす
る際、窒素原子(N)導入用の原料ガスを、必要
に応じて水素原子(H)導入用の又は/及びハロ
ゲン原子(X)導入用の原料ガスと共にスパツタ
リングを行う真空堆積室内に導入してやれば良
い。
第二には、スパツタリング用のターゲツトとし
てSi3N4で構成されたターゲツトか、或いはSiで
構成されたターゲツトとSi3N4で構成されたター
ゲツトの二枚か、又はSiとSi3N4とで構成された
ターゲツトを使用することで形成される補助層中
へ窒素原子(N)を導入することが出来る。この
際、前記の窒素原子(N)導入用の原料ガスを併
せて使用すればその流量を制御することで補助層
中に導入される窒素原子(N)の量を任意に制御
することが容易である。
補助層中へ導入される窒素原子(N)の含有量
は、窒素原子(N)導入用の原料ガスが堆積室中
へ導入される際の流量を制御するか、又は窒素原
子(N)導入用のターゲツト中に含有される窒素
原子(N)の割合を、該ターゲツトを作成する際
に調整するか、或いは、この両者を行うことによ
つて、所望に従つて任意に制御することが出来
る。
本発明において使用されるSi供給用の原料ガス
となる出発物質としては、SiH4,Si2H6,Si3H8,
Si4H10等のガス状態の又はガス化し得る水素化硅
素(シラン類)が有効に使用されるものとして挙
げられ、殊に、層作成作業の扱い易さ、Si供給効
率の良さ等の点でSiH4,Si2H6が好ましいものと
して挙げられる。
これ等の出発物質を使用すれば、層形成条件を
適切に選択することによつて、形成される補助層
中にSiと共にHも導入し得る。
Si供給用の原料ガスとなる有効な出発物質とし
ては、上記の水素化硅素の他にハロゲン原子
(X)を含む硅素化合物、所謂、ハロゲン原子で
置換されたシラン誘導体、具体的には例えば、
SiF4,Si2F6,SiCl4,SiBr4等のハロゲン化硅素
が好ましいものとして挙げることが出来、更には
SiH2F2,SiH2I2,SiH2Cl2,SiHCl3,SiH2Br2,
SiHBr3等のハロゲン置換水素化硅素、等々のガ
ス状態の或いはガス化し得る、水素原子を構成要
素の1つとするハロゲン化物も有効な補助層形成
の為のSi供給用の出発物質として挙げる事が出来
る。
これ等のハロゲン原子(X)を含む硅素化合物
を使用する場合にも前述した様に、層形成条件の
適切な選択によつて形成される補助層中にSiと共
にXを導入することが出来る。
上記した出発物質の中、水素原子を含むハロゲ
ン化硅素化合物は、補助層形成の際に層中にハロ
ゲン原子(X)の導入と同時に電気的或いは光電
的特性の制御に極めて有効な水素原子(H)も導
入されるので、本発明においては好適なハロゲン
原子(X)導入用の出発物質として使用される。
本発明において補助層を形成する際に使用され
るハロゲン原子(X)導入用の原料ガスとなる有
効な出発物質としては、上記したものの他に例え
ば、フツ素,塩素,臭素,ヨウ素のハロゲンガ
ス,BrF,ClF,ClF3,BrF5,BrF3,IF3,IF7,
ICl,IBr等のハロゲン間化合物、HF,HCl,
HBr,HI等のハロゲン化水素を挙げることが出
来る。
補助層を形成する際に使用される窒素原子
(N)導入用の原料ガスに成り得るものとして有
効に使用される出発物質は、Nを構成原子とする
或いはNとHとを構成原子とする例えば窒素
(N2),アンモニア(NH3),ヒドラジン
(H2NNH2),アジ化水素(NH3),アジ化アンモ
ニウム(NH4N3)等のガス状の又はガス化し得
る窒素,窒化物及びアジ化物等の窒素化合物を挙
げることが出来る。この他に、窒素原子(N)の
導入に加えて、ハロゲン原子(X)の導入も行え
るという点から、三弗化窒素(F3N),四弗化窒
素(F4N2)等のハロゲン化窒素化合物を挙げる
ことが出来る。
本発明に於いて、補助層をグロー放電法又はス
パツターリング法で形成する際に使用される稀釈
ガスとしては、所謂、希ガス、例えばHe,Ne,
Ar等が好適なものとして挙げることが出来る。
本発明の補助層を構成するa―SiN(H,X)
なる非晶質材料は、補助層の機能が、支持体と非
晶質層との間の密着を強固にし、加えてそれ等の
間に於ける電気的接触性を均一にするものである
から、補助層に要求される特性が所望通りに与え
られる様にその作成条件の選択が厳密に成され
て、注意深く作成される。
本発明の目的に適つた特性を有するa―SiN
(H,X)から成る補助層が形成される為の層作
成条件の中の重要な要素として、層作成時の支持
体温度を挙げる事が出来る。
即ち、支持体の表面にa―SiN(H,X)から
成る補助層を形成する際、層形成中の支持体温度
は、形成される層の構造及び特性を左右する重要
な因子であつて、本発明に於いては、目的とする
特性を有するa―SiN(H,X)が所望通りに作
成され得る様に層作成時の支持体温度が厳密に制
御される。
本発明に於ける目的が効果的に達成される為の
補助層を形成する際の支持体温度としては補助層
の形成法に併せて適宜最適範囲が選択されて、補
助層の形成が実行されるが、通常の場合、50℃〜
350℃、好適には、100℃〜250℃とされるのが望
ましいものである。補助層の形成には、同一系内
で補助層から非晶質層、更には必要に応じて非晶
質層上に形成される他の層まで連続的に形成する
事が出来る。各層を構成する原子の組成比の微妙
な制御や層厚の制御が他の方法に比べて比較的容
易である事等の為に、グロー放電法やスパツター
リング法の採用が有利であるが、これ等の層形成
法で補助層を形成する場合には、前記の支持体温
度と同様に層形成の際の放電パワー,ガス圧が、
作成される補助層の特性を左右する重要な因子と
して挙げることが出来る。
本発明に於ける目的が達成される為の特性を有
する補助層が生産性よく効果的に作成される為の
放電パワー条件としては、通常1〜300W好適に
は2〜150Wである。又、堆積室内のガス圧は通
常3×10-3〜5Torr、好適には8×10-3〜
0.5Torr程度とされるのが望ましい。
本発明の光導電部材に於ける補助層に含有され
る窒素原子の量及び必要に応じて含有される水素
原子、ハロゲン原子の量は、補助層の作製条件と
同様、本発明の目的を達成する所望の特性が得ら
れる補助層が形成される重要な因子である。
補助層中に含有される窒素原子(N)の量,水
素原子(H)の量,ハロゲン原子(X)の量の
夫々は、本発明の目的が効果的に達成される様に
上記の層作成条件を考慮し乍ら所望に従つて任意
に決定される。
補助層をa―SiaN1-aで構成する場合には、窒
素原子補助層中の含有量は好ましくは1×10-3〜
60atomic%、より好適には1〜50atomic%、a
の表示では好ましくは0.4〜0.99999、より好適に
は0.5〜0.99とされるのが望ましい。
a―(SibN1-b)cH1-cで構成する場合には、窒
素原子(N)の含有量としては、好ましくは1×
10-3〜55atomic%,より好適には1〜55atomic
%,水素原子の含有量としては、好ましくは2〜
35atomic%,より好適には5〜30atomic%とさ
れ、b,cで表示すれば、bとしては通常0.43〜
0.99999,より好適には0.43〜0.99,eとしては通
常0.65〜0.98,好適には0.7〜0.95とされ、a−
(SidN1-d)e(H,X)1-eで構成する場合には、窒
素原子の含有量は、好ましくは1×10-3〜
60atomic%,より好適には1〜60atomic%,ハ
ロゲン原子の含有量、又は、ハロゲン原子と水素
原子とを併せた含有量は、好ましくは1〜
20atomic%,より好適には2〜15atomic%とさ
れ、この場合の水素原子の含有量は好ましくは
19atomic%以下、より好適には13atomic%以下
とされるのが望ましい。d,eの表示で示せば、
dとしては、好ましくは0.43〜0.99999,より好
ましくは0.43〜0.99,cとしては好ましくは、0.8
〜0.99,より好ましくは0.85〜0.98とされるのが
望ましい。
本発明に於ける光導電部材を構成する補助層の
層厚としては、該補助層上に設けられる非晶質層
の層厚及び非晶質層の特性に応じて、所望に従つ
て適宜決定される。
本発明に於いて補助層の層厚としては、通常
は、30A゜〜2μ、好ましくは、40A゜〜1.5μ、最適
には50A゜〜1.5μとされるのが望ましい。
第1図に示される光導電部材100に於ける非
晶質層103は、構成原子として酸素原子を含有
する第一の層領域(O)104、周期律表第族
に属する原子(第族原子)を含有する第二の層
領域()105、及び第二の層領域()10
5上に、酸素原子及び第族原子が含有されてい
ない表面層領域107とから成る層構造を有す
る。
第一の層領域(O)104と表面層領域107
との間に設けられている層領域106には第族
原子は含有されているが酸素原子は含有されてい
ない。
第一の層領域(O)104に含有される酸素原
子は、或いは第二の層領域()105に含有さ
れる第族原子は、各層領域に於いて、層厚方向
には連続的に均一に分布し、支持体101の表面
に実質的に平行な面内に於いては連続的に且つ実
質的に均一に分布されるのが好ましいものであ
る。
第1図に示す場合の例の様な本発明の光導電部
材に於いては、非晶質層103の表面部分には、
酸素原子及び第族原子が含有されない層領域
(第1図に示す表面層領域107に相当)を有す
るが、第族原子は含有されているが、酸素原子
は含有されない層領域(第1図に示す層領域10
6)は必ずしも設けられることを要しない。
即ち、例えば第1図に於いて、第一の層領域1
04(O)と第二の層領域()105とが同じ
層領域であつても良いし、又、第一の層領域
(O)104の中に第二の層領域()105が
設けられても良いものである。
本発明の光導電部材に於いては、第一の層領域
(O)には、酸素原子の含有によつて、高暗抵抗
化し、非晶質層が直接設けられる補助層との間の
密着性の向上が重点的に計られ、表面層領域には
酸素原子を含有させずに耐湿性,耐コロナイオン
性の一層の向上と高感度化が重点的に計られてい
る。
殊に、第1図に示す光導電部材100の様に、
非晶質層103が、酸素原子を含有する第一の層
領域(O)104,第族原子を含有する第二の
層領域()105,酸素原子の含有されていな
い層領域106,及び酸素原子及び第族原子の
含有されていない表面層領域107とを有し、第
一の層領域(O)104と第二の層領域()1
05とが共有する層領域を有する層構造の場合に
より良好な結果が得られる。
本発明の光導電部材に於いては非晶質層の一部
を構成し酸素原子の含有される第一の層領域
(O)は、1つには非晶質層の補助層との密着性
の向上を計る目的の為に、又、非晶質層の一部を
構成し第族原子の含有される第二の層領域
()は、1つには、非晶質層の自由表面側より
帯電処理を施された際、支持体側より非晶質層の
内部に電荷が注入されるのを阻止する目的の為に
夫々、非晶質層の一部として支持体と非晶質層と
が接合する層領域として、少なくとも互いの一部
を共有する構造で設けられる。
又、別には第二の層領域()の補助層と、或
いは第二の層領域()の上に直接設けられる層
領域との密着性の向上をより一層効果的に達成す
るには、第一の層領域(O)を補助層との接触界
面から、第二の層領域()を内包する様に設け
る、詰り、補助層との接触界面から第二の層領域
()の上方まで延在させて第二の層領域()
を含んだ層構造となる様に第一の層領域(O)を
非晶質層中に設けるのが好ましいものである。
本発明において、非晶質層を構成する第二の層
領域()中に含有される周期律表第族に属す
る原子として使用されるのは、B(硼素),Al(ア
ルミニウム),Ga(ガリウム),In(インジウム),
Tl(タリウム)等であり、殊に好適に用いられる
のはB,Gaである。
本発明において、第二の層領域()中に含有
される第族原子の含有量としては、本発明の目
的が効果的に達成される様に所望に従つて適宜決
められるが、層領域()に於いて、通常は30〜
5×104atomic ppm、好ましくは50〜1×
104atomic ppm、最適には100〜5×103atomic
ppmとされるのが望ましいものである。
第一の層領域(O)中に含有される酸素原子の
量に就いても形成される光導電部材に要求される
特性に応じて所望に従つて適宜決められるが、通
常の場合、0.001〜50atomic%、好ましくは、
0.002〜40atomic%、最適には0.003〜30atomic%
とされるのが望ましいものである。
本発明の光導電部材に於いては、第族原子の
含有されている層領域()の層厚tBと(第1
図では層領域104の層厚)、層領域()の上
に設けられた、層領域()を除いた部分の層領
域(第1図では層領域106)の層厚Tとは、そ
の関係が先に示した様な関係式を満足する様に決
められるものであるが、より好ましくは、先に示
した関係式の値が0.35以下、最適には0.3以下と
されるのが望ましい。
本発明に於いて、第族原子の含有される層領
域()の層厚tBとしては、通常は30Å〜5μ、
好適には40Å〜4μ、最適には50Å〜3μとされる
のが望ましいものである。
又、前記層厚Tと層厚tBとの和(T+tB)と
しては、通常は1〜100μ、好適には1〜80μ、最
適には2〜50μとされるのが望ましいものであ
る。
酸素原子の含有される層領域(O)の層厚tO
としては、少なくともその一部の層領域を共有す
る層領域()の層厚tBとの関係に於いて適宜
所望する目的に従つて決定されるのが望ましい。
即ち、層領域()と、該層領域()と直に接
触する補助層との間の密着性の強化を計る目的で
あれば、層領域(O)は、層領域()の支持体
側端部層領域に少なくとも設けられてあれば良い
から、層領域(O)と層厚tOとには高々層領域
()の層厚tB分だけあれば良い。
又、層領域()と該層領域()上に直に設
けられる層領域(第1図で示せば層領域107に
相当する)との間の密着性の強化を計るのであれ
ば、層領域(O)は層領域()の支持体の設け
てある側とは反対の端部層領域に少なくとも設け
てあれば良いから、層領域(O)の層厚tOとし
ては、高々、層領域()の層厚tB分だけあれ
ば良い。
更に、上記2つの点を満足する場合を考慮すれ
ば層領域(O)の層厚tOとしては、少なくとも
層領域()の層厚tBだけある必要があり、且
つ、この場合は、層領域(O)中に層領域()
が設けられた層構造とされる必要がある。
層領域()と、該層領域()上に直に設け
られる層領域との間の密着性を一層効果的に計る
には層領域(O)を層領域()の上方(支持体
のある側とは反対方向)に延在させるのが好まし
いものである。
本発明に於いて、層厚tOとしては上記した点
を考慮しつつ所望に従つて適宜決められるが、通
常の場合10Å〜10μ、好適には20Å〜8μ、最適に
は30Å〜5μとされるのが望ましいものである。
本発明において使用される支持体としては、導
電性でも電気絶縁性であつても良い。導電性支持
体としては、例えば、NiCr,ステンレス,Al,
Cr,Mo,Au,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pd等の
金属又はこれ等の合金が挙げられる。
電気絶縁性支持体としては、ポリエステル,ポ
リエチレン,ポリカーボネート,セルローズアセ
テート,ポリプロピレン,ポリ塩化ビニル,ポリ
塩化ビニリデン,ポリスチレン,ポリアミド等の
合成樹脂のフイルム又はシート,ガラス,セラミ
ツク,紙等が通常使用される。これ等の電気絶縁
性支持体は、好適には少なくともその一方の表面
を導電処理され、該導電処理された表面側に他の
層が設けられるのが望ましい。
例えば、ガラスであれば、その表面に、NiCr,
Al,Cr,Mo,Au,Ir,Nb,Ta,V,Ti,Pt,
Pd,In2O3,SnO2,ITO(In2O3+SnO2)等から
成る薄膜を設けることによつて導電性が付与さ
れ、或いはポリエステルフイルム等の合成樹脂フ
イルムであれば、NiCr,Al,Ag,Pb,Zn,Ni,
Au,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,V,Ti,Pt等の金
属の薄膜を真空蒸着,電子ビーム蒸着,スパツタ
リング等でその表面に設け、又は前記金属でその
表面をラミネート処理して、その表面に導電性が
付与される。支持体の形状としては、円筒状,ベ
ルト状,板状等任意の形状とし得、所望によつ
て、その形状は決定されるが、例えば、第1図の
光導電部材100を電子写真用像形成部材として
使用するのであれば連続高速複写の場合には、無
端ベルト状又は円筒状とするのが望ましい。支持
体の厚さは、所望通りの光導電部材が形成される
様に適宜決定されるが、光導電部材として可撓性
が要求される場合には、支持体としての機能が充
分発揮される範囲内であれば可能な限り薄くされ
る。而乍ら、この様な場合支持体の製造上及び取
扱い上、機械的強度等の点から、通常は、10μ以
上とされる。
本発明において、a―Si(H,X)で構成され
る非晶質層を形成するには例えばグロー放電法、
スパツタリング法、或いはイオンプレーテイング
法等の放電現象を利用する真空堆積法によつて成
される。例えば、グロー放電法によつて、a―Si
(H,X)で構成される非晶質層を形成するには、
基本的にはシリコン原子(Si)を供給し得るSi供
給用の原料ガスと共に、水素原子(H)導入用の
又は/及びハロゲン原子(X)導入用の原料ガス
を、内部が減圧にし得る堆積室内に導入して、該
堆積室内にグロー放電を生起させ、予め所定位置
に設置されてある所定の支持体表面上にa―Si
(H,X)から成る層を形成させれば良い。又、
スパツタリング法で形成する場合には、例えば
Ar,He等の不活性ガス又はこれ等のガスをベー
スとした混合ガスの雰囲気中でSiで構成されたタ
ーゲツトをスパツタリングする際、水素原子
(H)又は/及びハロゲン原子(X)導入用のガ
スをスパツタリング用の堆積室に導入してやれば
良い。
本発明において、必要に応じて非晶質層中に含
有されるハロゲン原子(X)としては、具体的に
はフツ素,塩素,臭素,ヨウ素が挙げられ、殊に
フツ素,塩素を好適なものとして挙げることが出
来る。
本発明において使用されるSi供給用の原料ガス
としては、SiH4,Si2H6,Si3H8,Si4H10等のガ
ス状態の又はガス化し得る水素化硅素(シラン
類)が有効に使用されるものとして挙げられ、殊
に、層作成作業の扱い易さ、Si供給効率の良さ等
の点でSiH4,Si2H6が好ましいものとして挙げら
れる。
本発明において使用されるハロゲン原子導入用
の原料ガスとして有効なのは、多くのハロゲン化
合物が挙げられ、例えばハロゲンガス、ハロゲン
化物、ハロゲン間化合物、ハロゲンで置換された
シラン誘導体等のガス状態の又はガス化し得るハ
ロゲン化合物が好ましく挙げられる。
又、更には、シリコン原子とハロゲン原子とを
構成要素とするガス状態の又はガス化し得る、ハ
ロゲン原子を含む硅素化合物も有効なものとして
本発明においては挙げることが出来る。
本発明において好適に使用し得るハロゲン化合
物としては、具体的には、フツ素,塩素,臭素,
ヨウ素のハロゲンガス,BrF,ClF,ClF3,
BrF5,BrF3,IF3,IF7,ICl,IBr等のハロゲン
間化合物を挙げることが出来る。
ハロゲン原子を含む硅素化合物、所謂、ハロゲ
ン原子で置換されたシラン誘導体としては、具体
的には例えばSiF4,Si2F6,SiCl4,SiBr4等のハ
ロゲン化硅素が好ましいものとして挙げることが
出来る。
この様なハロゲン原子を含む硅素化合物を採用
してグロー放電法によつて本発明の特徴的な光導
電部材を形成する場合には、Siを供給し得る原料
ガスとしての水素化硅素ガスを使用しなくとも、
所定の支持体上に既に設けてある補助層上にハロ
ゲン原子を含むa―Siから成る非晶質層を形成す
る事が出来る。
グロー放電法に従つて、ハロゲン原子を含む非
晶質層を形成する場合、基本的には、Si供給用の
原料ガスであるハロゲン化硅素ガスとAr,H2,
He等のガス等を所定の混合比とガス流量になる
様にして非晶質層を形成する堆積室に導入し、グ
ロー放電を生起してこれ等のガスのプラズマ雰囲
気を形成することによつて、所定の支持体上に非
晶質層を形成し得るものであるが、水素原子の導
入を計る為にこれ等のガスに更に水素原子を含む
硅素化合物のガスも所定量混合して層形成しても
良い。
又、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で
複数種混合して使用しても差支えないものであ
る。
反応スパツタリング法或いはイオンプレーテイ
ング法に依つてa―Si(H,X)から成る非晶質
層を形成するには、例えばスパツタリング法の場
合にはSiから成るターゲツトを使用して、これを
所定のガスプラズマ雰囲気中でスパツタリング
し、イオンプレーテイング法の場合には、多結晶
シリコン又は単結晶シリコンを蒸発源として蒸着
ボートに収容し、このシリコン蒸発源を抵抗加熱
法、或いはエレクトロンビーム法(EB法)等に
よつて加熱蒸発させ飛翔蒸発物を所定のガスプラ
ズマ雰囲気中を通過させる事で行う事が出来る。
この際、スパツタリング法、イオンプレーテイ
ング法の何れの場合にも形成される層中にハロゲ
ン原子を導入するには、前記のハロゲン化合物又
は前記のハロゲン原子を含む硅素化合物のガスを
堆積室中に導入して該ガスのプラズマ雰囲気を形
成してやれば良いものである。
又、水素原子を導入する場合には、水素原子導
入用の原料ガス、例えば、H2、或いは前記した
シラン類等ガスをスパツタリング用の堆積室中に
導入して該ガスのプラズマ雰囲気を形成してやれ
ば良い。
本発明においては、ハロゲン原子導入用の原料
ガスとして上記されたハロゲン化合物或いはハロ
ゲンを含む硅素化合物が有効なものとして使用さ
れるものであるが、その他に、HF,Hcl,HBr,
HI等のハロゲン化水素、SiH2F2,SiH2I2,
SiH2Cl2,SiHCl3,SiH2Br2,SiHBr3等のハロゲ
ン置換水素化硅素、等々のガス状態の或いはガス
化し得る、水素原子を構成要素の1つとするハロ
ゲン化物も有効な非晶質層形成用の出発物質とし
て挙げる事が出来る。
これ等の水素原子を含むハロゲン化物は、非晶
質層形成の際に層中にハロゲン原子の導入と同時
に電気的或いは光電的特性の制御に極めて有効な
水素原子も導入されるので、本発明においては好
適なハロゲン原子導入用の原料として使用され
る。
水素原子を非晶質層中に構造的に導入するに
は、上記の他にH2、或いはSiH4,Si2H6,
Si3H8,Si4H10等の水素化硅素のガスをSiを供給
する為のシリコン化合物と堆積室中に共存させて
放電を生起させる事でも行う事が出来る。
例えば、反応スパツタリング法の場合には、Si
ターゲツトを使用し、ハロゲン原子導入用のガス
およびH2ガスを必要に応じてHe,Ar等の不活性
ガスも含めて堆積室内に導入してプラズマ雰囲気
を形成し、前記Siターゲツトをスパツタリングす
る事によつて、補助層上にa―Si(H,X)から
成る非晶質層が形成される。
更には、不純物のドーピングも兼ねてB2H6等
のガスを導入してやることも出来る。
本発明において、形成される光導電部材の非晶
質層中に含有される水素原子(H)の量又はハロ
ゲン原子(X)の量又は水素原子とハロゲン原子
の量の和(H+X)は通常の場合1〜40atomic
%、好適には5〜30atomic%とされるのが望ま
しい。
非晶質層中に含有される水素原子(H)又は/
及びハロゲン原子(X)の量を制御するには、例
えば支持体温度又は/及び水素原子(H)、或い
はハロゲン原子(X)を含有させる為に使用され
る出発物質の堆積装置系内へ導入する量、放電々
力等を制御してやれば良い。
非晶質層に、第族原子を含有する層領域
()及び酸素原子を含有する層領域(O)を設
けるには、グロー放電法や反応スパツタリング法
等による非晶質層の形成の際に、第族原子導入
用の出発物質及び酸素原子導入用の出発物質を
夫々前記した非晶質層形成用の出発物質と共に使
用して、形成される層中にその量を制御し乍ら含
有してやる事によつて成される。
非晶質層を構成する、酸素原子の含有される層
領域(O)及び第族原子の含有される層領域
()を夫々形成するのにグロー放電法を用いる
場合、各層領域形成用の原料ガスとなる出発物質
としては、前記した非晶質層形成用の出発物質の
中から所望に従つて選択されたものに、酸素原子
導入用の出発物質又は/及び第族原子導入用の
出発物質が加えられる。その様な酸素原子導入用
の出発物質又は第族原子導入用の出発物質とし
ては、少なくとも酸素原子或いは第族原子を構
成原子とするガス状の物質又はガス化し得る物質
をガス化したものの中の大概のものが使用され得
る。
例えば層領域(O)を形成するのであれば、シ
リコン原子(Si)を構成原子とする原料ガスと、
酸素原子(O)を構成原子とする原料ガスと、必
要に応じて水素原子(H)又は/及びハロゲン原
子(X)を構成原子とする原料ガスとを所望の混
合比で混合して使用するか、又は、シリコン原子
(Si)を構成原子とする原料ガスと、酸素原子
(O)及び水素原子(H)を構成原子とする原料
ガスとを、これも又所望の混合比で混合するか、
或いは、シリコン原子(Si)を構成原子とする原
料ガスと、シリコン原子(Si),酸素原子(O)
及び水素原子(H)の3つを構成原子とする原料
ガスとを混合して使用することが出来る。
又、別には、シリコン原子(Si)と水素原子
(H)とを構成原子とする原料ガスに酸素原子
(O)を構成原子とする原料ガスを混合して使用
しても良い。
酸素原子導入用の出発物質となるものとして具
体的には、例えば酸素(O2),オゾン(O3),一
酸化窒素(NO),二酸化窒素(NO2),一二酸化
窒素(N2O),三二酸化窒素(N2O3),四二酸化
窒素(N2O4),五二酸化窒素(N2O5),三酸化窒
素(NO3),シリコン原子(Si)と酸素原子(O)
と水素原子(H)とを構成原子とする、例えば、
ジシロキサンH3SiOSiH3,トリシロキサン
H3SiOSiH2OSiH3等の低級シロキサン等を挙げ
ることが出来る。
層領域()をグロー放電法を用いて形成する
場合に第族原子導入用の出発物質として、本発
明において有効に使用されるのは、硼素原子導入
用としては、B2H6,B4H10,B5H9,B5H11,
B6H10,B6H12,B6H14等の水素化硼素、BF3,
BCl3,BBr3等のハロゲン化硼素等が挙げられる。
この他、AlCl3,GaCl3,Ga(CH3)3,InCl3,
TlCl3等も挙げることが出来る。
第族原子を含有する層領域()に導入され
る第族原子の含有量は、堆積室中に流入される
第族原子導入用の出発物質のガス流量、ガス流
量比、放電パワー、支持体温度、堆積室内の圧力
等を制御することによつて任意に制御され得る。
スパツターリング法によつて、酸素原子を含有
する層領域(O)を形成するには、単結晶又は多
結晶のSiウエーハー又はSiO2ウエーハー、又はSi
とSiO2が混合されて含有されているウエーハー
をターゲツトとして、これ等を種々のガス雰囲気
中でスパツターリングすることによつて行えば良
い。
例えば、Siウエーハーをターゲツトとして使用
すれば、酸素原子と必要に応じて水素原子又は/
及びハロゲン原子を導入する為の原料ガスを、必
要に応じて稀釈ガスで稀釈して、スパツター用の
堆積室中に導入し、これ等のガスのガスプラズマ
を形成して前記Siウエーハーをスパツターリング
すれば良い。
又、別には、SiとSiO2とは別々のターゲツト
として、又はSiとSiO2の混合した一枚のターゲ
ツトを使用することによつて、スパツター用のガ
スとしての稀釈ガスの雰囲気中で又は少なくとも
水素原子(H)又は/及びハロゲン原子(X)を
構成原子として含有するガス雰囲気中でスパツタ
ーリングすることによつて成される。酸素原子導
入用の原料ガスとしては、先述したグロー放電の
例で示した原料ガスの中の酸素原子導入用の原料
ガスが、スパツターリングの場合にも有効なガス
として使用され得る。
本発明において、非晶質層をグロー放電法で形
成する際に使用される稀釈ガス、或いはスパツタ
リング法で形成される際に使用されるスパツター
リング用のガスとしては、所謂稀ガス、例えば
He,Ne,Ar等が好適なものとして挙げること
が出来る。
第2図には、本発明の光導電部材の他の好適な
実施態様例の層構成が示される。
第2図に示される光導電部材200が、第1図
に示される光導電部材100と異なるところは、
非晶質層203がその中に、下部補助層202―
1と同様の機能を果す上部補助層202―2を有
することである。
即ち、光導電部材200は、支持体201、該
支持体201上に順に積層された、下部補助層2
02―1、非晶質層203とを具備し、非晶質層
203は、酸素原子の含有されている第一の層領
域(O)204と、第族原子の含有されている
第二の層領域()205と、層領域206と層
領域207との間に上部補助層202―2とを有
している。
上部補助層202―2は、層領域()205
と層領域207との間の密着を強固にし、両者の
接触界面に於ける電気的接触を均一にしていると
同時に、層領域()205上に直に設けること
によつて層領域()205の層質を強靭なもの
としている。
第2図に示される光導電部材200を構成する
下部補助層202―1及び上部補助層202―2
は、第1図に示した光導電部材100を構成する
補助層102の場合と同様の非晶質材料を使用し
て、同様の特性が与えられる様に同様な層作成手
順と条件によつて形成される。
非晶質層203も、第1図に示す非晶質層10
3と同様の特性及び機能を有し、第1図の場合と
同様な層作成手順と条件によつて作成される。
次に、第3図にグロー放電分解法による光導電
部材の製造装置を示す。
図中の302,303,304,305,30
6のガスボンベには、本発明の夫々の層領域を形
成するための原料ガスが密封されており、その1
例としてたとえば302は、Heで稀釈された
SiH4ガス(純度99.999%,以下SiH4/Heと略
す。)ボンベ、303はHeで稀釈されたB2H6ガ
ス(純度99.999%,以下B2H6/Heと略す。)ボ
ンベ、304はHeで稀釈されたSiF4ガス(純度
99.99%,以下SiF4/Heと略す。)ボンベ、30
5はNOガス(純度99.999%)ボンベ、306は
NH3ガス(純度99.999%)ボンベである。
これらのガスを反応室301に流入させるには
ガスボンベ302〜306のバルブ、322〜3
26,リークバルブ335が閉じられていること
を確認し、又、流入バルブ312〜316、流出
バルブ317〜321、補助バルブ332が開か
れていることを確認して先づメインバルブ334
を開いて反応室301、ガス配管内を排気する。
次に真空計336の読みが約5×10-6torrになつ
た時点で補助バルブ332,333,流入バルブ
322〜326,流出バルブ317〜321を閉
じる。その後反応室301内に導入すべきガスの
ボンベに接続されているガス配管のバルブを所定
通り操作して、所望するガスを反応室301内に
導入する。
次に第1図に示す構成と同様の構成の光導電部
材を作成する場合の一例の概略を述べる。
先ず、基体シリンダー337上に補助層を形成
する場合の1例をあげると、ガスボンベ302よ
りSiH4/Heガス、ガスボンベ306よりNH3ガ
スをバルブ322,326を開いて出口圧ゲージ
327,331の圧を1Kg/cm2に調整し、流入バ
ルブ312,316を徐々に開けて、マスフロコ
ントローラ307,311内に流入させる。引き
続いて流出バルブ317,321、補助バルブ3
32,333を徐々に開いて夫々のガスを反応室
301に流入させる。このときのSiH4/Heガス
流量とNH3ガス流量との比が所望の値になるよ
うに流出バルブ317,321を調整し、又、反
応室301内の圧力が所望の値になるように真空
計336の読みを見ながらメインバルブ334の
開口を調整する。そして基体シリンダー337の
温度が加熱ヒーター338により50〜400℃の範
囲の温度に設定されていることを確認した後、電
源340を所望の電力に設定して反応室301内
にグロー放電を生起させて補助層を基体シリンダ
ー337(支持体)上に形成する。形成される補
助層中に、ハロゲン原子を導入するには、例えば
上記の補助層の作成に就いての説明に於いて、
SiH4ガスの代りに、SiF4ガスを用いるか、SiH4
ガスにSiF4ガスを加えて層形成することによつて
成される。補助層中に含有される窒素原子や水素
原子、ハロゲン原子の含有量は、これ等の原子を
構成原子とする補助層形成用の出発物質を反応室
301に導入する際の流量を調整することによつ
て制御される。例えば、窒素原子の含有量の制御
は、NH3ガスの流量を、又、ハロゲン原子の含
有量の制御は、SiF4ガスの流量を、夫々調整する
ことによつて成される。
続いて、上記の様にして基体シリンダー337
上に形成された補助層上に非晶質層を構成する層
領域()を形成する場合の1例をあげると、ガ
スボンベ302よりSiH4/Heガス、ガスボンベ
303よりB2H6/Heガスを、バルブ322,3
23を夫々開いて出口圧ゲージ327,328の
圧を1Kg/cm2に調整し、流入バルブ312,31
3を徐々に開けて、マスフロコントローラ30
7,308内に流入させる。引き続いて流出バル
ブ317,318、補助バルブ332を徐々に開
いて夫々のガスを反応室301に流入させる。こ
のときのSiH4/Heガス流量とB2H6/Heガス流
量との比が所望の値になるように流出バルブ31
7,318を調整し、又、反応室301内の圧力
が所望の値になるように真空計336の読みを見
ながらメインバルブ334の開口を調整する。そ
して基体シリンダー337の温度が加熱ヒーター
338により50〜400℃の範囲の温度に設定され
ていることを確認した後、電源340をONにし
て所望の電力に設定して反応室301内にグロー
放電を生起させて層領域()を補助層上に形成
する。
層領域(O)を形成するには層領域()の形
成の際に使用したB2H6/Heガスのかわりに又は
該ガスに加えてNOガスを用いて層形成を行う。
本発明の光導電部材に於いては、非晶質層を構
成する層領域(O)と層領域()とは、少なく
ともその一部の層領域を共有するものであるか
ら、非晶質層を形成する際に、例えばB2H6ガス
とNOガスとを所望の流量で反応室301に同時
に導入する時間を所望の長さ設ける必要がある。
例えば、非晶質層の形成開始時から所望の時間、
B2H6ガスとNOガスとを反応室301内に導入
し、該時間の経過後、いずれかのガスを反応室3
01内に導入するのを止めることによつて層領域
(O)又は層領域()のいずれか一方の層領域
中に他の層領域を設けることが出来る。
或いは、非晶質層の形成の際にB2H6ガスか
NOガスのいずれか一方を、所望時間反応室30
1内に導入した後、他方を更に反応室301内に
導入して所望時間の層形成を行うことによつて、
硼素か酸素のいずれかが含有されている層領域上
に、硼素と酸素の両者が含有されている層領域を
形成することが出来る。
又、この際、B2H6ガスか又はNOガスのいず
れか一方だけを反応室301内に導入するのを止
め、他方を引き続き導入することによつて、硼素
と酸素の両者が含有されている層領域上に硼素か
又は酸素のいずれか一方が含有されている層領域
を形成することが出来る。
第1図に示す光導電部材100の層領域107
に相当する層領域を形成するには、前記した層領
域()の形成の際に使用する第族原子導入用
のガス、例えばB2H6ガスを反応室301内に導
入せずに、例えば、SiH4ガス、Si2H6ガス、SiF4
ガス、或いは、これ等の混合ガスを非晶質層形成
の際に反応室301に導入してやることによつて
成される。
第2図に示す光導電部材200の例の場合の様
に、非晶質層203中に上部補助層202―2を
有する光導電部材の場合には、非晶質層203の
形成の途中に於いて、下部補助層202―1と同
様の層形成を行うことによつて、非晶質層中に上
部補助層を設けることが出来る。
上記に於いて、夫々の層を形成する際に必要な
ガス以外の流出バルブは全て閉じることは言うま
でもなく、又、夫々の層を形成する際、前層の形
成に使用したガスが反応室301内、流出バルブ
317〜321から反応室301に至る配管内に
残留することを避けるために、流出バルブ317
〜321を閉じ補助バルブ332,333を開い
てメインバルブ334を全開して系内を一旦高真
空に排気する操作を必要に応じて行なう。
又、層形成を行なつている間は層形成の均一化
を計るため基体シリンダー337はモータ339
により一定速度で回転させる。
実施例 1
第3図に示した製造装置により、シリンダー
状、アルミニウム基体上に以下の条件で層形成を
行なつた。
The present invention relates to light (here, light in a broad sense, including ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, X-rays, γ-rays, etc.)
The present invention relates to photoconductive members for electrophotography that are sensitive to electromagnetic waves such as. As a photoconductive material for forming a photoconductive layer in a solid-state imaging device, an electrophotographic image forming member in the image forming field, or a document reading device, it is highly sensitive,
Must have a high signal-to-noise ratio [photocurrent (Ip)/dark current (Id)], have absorption spectral characteristics that match the spectral characteristics of the irradiated electromagnetic waves, have fast photoresponsiveness, and have the desired dark resistance value. At times, solid-state imaging devices are required to have characteristics such as being non-polluting to the human body and being able to easily process afterimages within a predetermined time.
Particularly in the case of an electrophotographic image forming member incorporated into an electrophotographic apparatus used in an office as a business machine, the above-mentioned non-polluting property during use is an important point. Based on these points, amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si) is a photoconductive material that has recently attracted attention. As a photographic image forming member, application to a photoelectric conversion reader is described in DE 2933411. However, conventional photoconductive members having photoconductive layers composed of a-Si have poor electrical, optical, and photoconductive properties such as dark resistance, photosensitivity, and photoresponsiveness, as well as use environment characteristics. In terms of stability, stability over time, and durability, each individual property has been improved, but the reality is that there is still room for further improvement in terms of overall property improvement. be. For example, when applied to electrophotographic image forming members, when trying to achieve high photosensitivity and high dark resistance at the same time, it has often been observed in the past that residual potential remains during use, and this type of photoconductive member When used repeatedly for a long time, fatigue accumulates due to repeated use, resulting in so-called ghost development, which causes afterimages. When the photoconductive layer is made of a-Si material, in order to improve its electrical and photoconductive properties, hydrogen atoms, halogen atoms such as fluorine atoms and chlorine atoms, and electrically conductive type Boron atoms, phosphorus atoms, etc. are included for control purposes, and other atoms are included as constituent atoms in the photoconductive layer for the purpose of improving other properties. In some cases, problems may arise in the electrical or photoconductive properties or voltage resistance of the formed layer. That is, for example, the lifetime of photocarriers generated by light irradiation in the formed photoconductive layer is not sufficient, or the injection of charge from the support side is not sufficiently prevented in dark areas, or ,
For example, there may be image defects commonly called "white spots" on images transferred to transfer paper, which are thought to be caused by localized discharge breakdown phenomena, or defects that may be caused by rubbing when a blade is used for cleaning, for example. A so-called image defect called "white stripe" may occur. Furthermore, when used in a humid atmosphere or immediately after being left in a humid atmosphere for a long time, so-called blurring of the image often occurs. Furthermore, if the layer thickness exceeds 10 microns or more, the layer may lift or peel off from the surface of the support, or cracks may occur as the time elapses after it is left in the air after being removed from the vacuum deposition chamber for layer formation. You can win by causing phenomena such as ``happening''. This phenomenon often occurs especially when the support is a drum-shaped support commonly used in the field of electrophotography, and there are points that can be solved in terms of stability over time. . Therefore, while efforts are being made to improve the properties of the a-Si material itself, it is necessary to take measures to solve all of the above-mentioned problems when designing photoconductive members. The present invention has been made in view of the above points, and includes a
-As a result of intensive research and study on Si from the viewpoint of its applicability as a photoconductive material used in electrophotographic image forming members, solid-state imaging devices, reading devices, etc., we found that silicon atoms an amorphous material containing at least either a hydrogen atom (H) or a halogen atom (X), so-called hydrogenated amorphous silicon, halogenated amorphous silicon, or halogen-containing hydrogenated amorphous silicon [hereinafter referred to as "hydrogenated amorphous silicon"] "a-Si(H,X)" is used as a generic notation for The photoconductive material produced by this method not only exhibits extremely excellent properties in practical use, but also surpasses conventional photoconductive materials in all respects, and is particularly effective as a photoconductive material for electrophotography. This is based on the discovery that it has excellent properties. The electrical, optical, and photoconductive properties of the present invention are virtually always stable regardless of the environment in which it is used, and it is extremely resistant to light fatigue and does not deteriorate even after repeated use, making it durable and durable. The main object of the present invention is to provide a photoconductive member for electrophotography which has excellent moisture resistance and has no or almost no residual potential observed. Another object of the present invention is to provide excellent adhesion between a layer provided on a support and the support and between each laminated layer, to provide a dense and stable structural arrangement, and to provide layer quality. It is an object of the present invention to provide a photoconductive member for electrophotography having high properties. Another object of the present invention is that when applied as an electrophotographic image forming member, it has sufficient charge retention ability during charging processing for electrostatic image formation, and ordinary electrophotographic methods can be applied extremely effectively. An object of the present invention is to provide a photoconductive member for electrophotography having excellent electrophotographic properties. Still another object of the present invention is to provide high density images without any image defects or blurring during long-term use.
It is an object of the present invention to provide a photoconductive member for electrophotography that can easily produce high-quality images with clear halftones and high resolution. Yet another object of the present invention is high photosensitivity,
Another object of the present invention is to provide a photoconductive member for electrophotography having high signal-to-noise ratio characteristics and high voltage resistance. The photoconductive member for electrophotography of the present invention includes a support for a photoconductive member for electrophotography (hereinafter referred to as a "photoconductive member"), and an amorphous material having silicon atoms as a matrix and containing nitrogen atoms as constituent atoms. an auxiliary layer made of a solid material, and an amorphous material that has silicon atoms as its base material and contains at least one of hydrogen atoms or halogen atoms as constituent atoms,
a first layer region containing oxygen atoms as constituent atoms; These layer regions share at least a part of each other and are in contact with the auxiliary layer toward the support side, and the layer thickness of the second layer region is tB. If T is the difference between the layer thickness of the amorphous layer and the layer thickness tB of the second layer region, the following relationship holds true: tB/(T+tB)≦0.3. The photoconductive member of the present invention designed to have the above-mentioned layer structure can solve all of the above-mentioned problems, and has extremely excellent electrical, optical, photoconductive properties, and pressure resistance. and usage environment characteristics. In particular, when applied as an electrophotographic image forming member, there is no influence of residual potential on image formation, its electrical characteristics are stable, and it is highly sensitive and has high
It has a high signal-to-noise ratio, has excellent light fatigue resistance and repeated use characteristics, and can stably and repeatedly produce high-quality images with high density, clear halftones, and high resolution. In addition, the photoconductive member of the present invention has an amorphous layer formed on the support, which is strong and has excellent adhesion to the support, and can be continuously used at high speed for a long time. Can be used repeatedly. Hereinafter, the photoconductive member of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically shown to explain the layer configuration of a photoconductive member according to a first embodiment of the present invention. The photoconductive member 100 shown in FIG. 1 has an auxiliary layer 102,
It is made of a-Si(H,X) and has an amorphous layer 103 that exhibits photoconductivity. The auxiliary layer 102 is provided mainly for the purpose of measuring the adhesion between the support 101 and the amorphous layer 103, and is designed to have affinity with both the support 101 and the amorphous layer 103. , made of a material having the characteristics described below. The auxiliary layer in the photoconductive member of the present invention is based on silicon atoms (Si) and contains nitrogen atoms (N) as constituent atoms, and hydrogen atoms (H) and halogen atoms (X) as necessary. It is made of an amorphous material (hereinafter referred to as "a-SiN(H,X)"). a-SiN(H,X) is silicon (Si)
Amorphous material whose base material is nitrogen atom (N) and constituent atoms (hereinafter referred to as "a-Si a N 1-a "), whose base material is silicon atom (Si), and nitrogen atom (N) and hydrogen atom Amorphous material whose constituent atoms are (H) (hereinafter referred to as "a")
― (Si b N 1-b ) c H 1-c ), a silicon atom (Si) as a base, a nitrogen atom (N), a halogen atom (X), and a hydrogen atom (H) as necessary. Amorphous material whose constituent atoms are (hereinafter referred to as "a-(Si d N 1-d ) e
(H,X) 1-e ''). In the present invention, specific examples of the halogen atom (X) contained in the auxiliary layer as necessary include fluorine, chlorine, bromine, and iodine, with fluorine and chlorine being particularly preferred. I can list them. Layer forming methods when the auxiliary layer is composed of the above-mentioned amorphous material include glow discharge method, sputtering method, ion implantation method, ion plating method, electron beam method, and the like. These manufacturing methods are selected and adopted as appropriate depending on factors such as manufacturing conditions, amount of equipment capital investment, manufacturing scale, and desired characteristics of the photoconductive member to be manufactured. It is relatively easy to control the manufacturing conditions for manufacturing a photoconductive member that has silicon atoms, and it is easy to introduce nitrogen atoms, hydrogen atoms and halogen atoms as necessary into the auxiliary layer to be manufactured, along with silicon atoms. Due to these advantages, the glow discharge method or the sputtering method is preferably employed. Furthermore, in the present invention, the auxiliary layer may be formed by using both the glow discharge method and the sputtering method within the same apparatus system. To form an auxiliary layer composed of a-SiN (H, N) Introducing the raw material gas for introduction and, if necessary, the raw material gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or the raw material gas for introducing halogen atoms (X) into a deposition chamber whose interior can be made to have a reduced pressure. It is sufficient to generate a glow discharge in a room and form an auxiliary layer made of a-SiN (H, Further, when forming the auxiliary layer by sputtering, the following procedure is performed, for example. Firstly, when sputtering a target made of Si in an atmosphere of an inert gas such as Ar or He or a mixed gas based on these gases, the raw material gas for introducing nitrogen atoms (N) is used. may be introduced into a vacuum deposition chamber where sputtering is performed together with raw material gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) as necessary. Second, as a sputtering target, a target made of Si 3 N 4 , or a target made of Si and a target made of Si 3 N 4 , or a target made of Si and Si 3 N 4 . Nitrogen atoms (N) can be introduced into the auxiliary layer formed by using a target composed of the following. At this time, if the aforementioned raw material gas for introducing nitrogen atoms (N) is also used, it is easy to arbitrarily control the amount of nitrogen atoms (N) introduced into the auxiliary layer by controlling its flow rate. It is. The content of nitrogen atoms (N) introduced into the auxiliary layer can be determined by controlling the flow rate when the raw material gas for introducing nitrogen atoms (N) is introduced into the deposition chamber, or by controlling the flow rate when the raw material gas for introducing nitrogen atoms (N) is introduced into the deposition chamber. The proportion of nitrogen atoms (N) contained in the target can be controlled as desired by adjusting the proportion of nitrogen atoms (N) contained in the target when preparing the target, or by doing both. . The starting materials used as raw material gas for supplying Si used in the present invention include SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 ,
Gaseous silicon hydride (silanes) such as Si 4 H 10 , which is in a gaseous state or can be gasified, can be effectively used, especially in terms of ease of handling in layer creation work and good Si supply efficiency. Preferred examples include SiH 4 and Si 2 H 6 . If these starting materials are used, H as well as Si can be introduced into the formed auxiliary layer by appropriately selecting the layer forming conditions. In addition to the above-mentioned silicon hydride, effective starting materials that serve as raw material gas for supplying Si include silicon compounds containing a halogen atom (X), so-called silane derivatives substituted with a halogen atom, specifically, for example,
Silicon halides such as SiF 4 , Si 2 F 6 , SiCl 4 , and SiBr 4 can be mentioned as preferred, and furthermore,
SiH 2 F 2 , SiH 2 I 2 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiH 2 Br 2 ,
Halogenated silicon hydrides such as SiHBr 3 and other gaseous or gasifiable halides containing hydrogen atoms as one of their constituents can also be cited as starting materials for supplying Si for the formation of effective auxiliary layers. I can do it. Even when these silicon compounds containing halogen atoms (X) are used, X can be introduced together with Si into the auxiliary layer formed by appropriately selecting the layer forming conditions, as described above. Among the above-mentioned starting materials, silicon halide compounds containing hydrogen atoms are hydrogen atoms ( Since H) is also introduced, it is used as a suitable starting material for introducing a halogen atom (X) in the present invention. In addition to the above-mentioned materials, effective starting materials that serve as raw material gases for introducing halogen atoms (X) used when forming the auxiliary layer in the present invention include halogen gases such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine. , BrF, ClF, ClF 3 , BrF 5 , BrF 3 , IF 3 , IF 7 ,
Interhalogen compounds such as ICl, IBr, HF, HCl,
Examples include hydrogen halides such as HBr and HI. A starting material that can be effectively used as a raw material gas for introducing nitrogen atoms (N) used when forming the auxiliary layer is a starting material that has N as a constituent atom or has N and H as constituent atoms. Gaseous or gasifiable nitrogen, such as nitrogen (N 2 ), ammonia (NH 3 ), hydrazine (H 2 NNH 2 ), hydrogen azide (NH 3 ), ammonium azide (NH 4 N 3 ), nitride Nitrogen compounds such as compounds and azides can be mentioned. In addition to this, in addition to introducing nitrogen atoms (N), halogen atoms (X) can also be introduced, so nitrogen trifluoride (F 3 N), nitrogen tetrafluoride (F 4 N 2 ), etc. Mention may be made of halogenated nitrogen compounds. In the present invention, the diluent gas used when forming the auxiliary layer by the glow discharge method or sputtering method is a so-called rare gas, such as He, Ne,
Ar and the like can be cited as suitable examples. a-SiN(H,X) constituting the auxiliary layer of the present invention
The function of the auxiliary layer in this amorphous material is to strengthen the adhesion between the support and the amorphous layer, and also to make the electrical contact between them uniform. The auxiliary layer is carefully selected and its manufacturing conditions are strictly selected so that the properties required for the auxiliary layer are imparted as desired. a-SiN having characteristics suitable for the purpose of the present invention
An important factor in the layer formation conditions for forming the auxiliary layer consisting of (H,X) is the temperature of the support during layer formation. That is, when forming an auxiliary layer made of a-SiN (H, In the present invention, the temperature of the support during layer formation is strictly controlled so that a-SiN(H,X) having the desired properties can be formed as desired. In order to effectively achieve the purpose of the present invention, the optimal range of the support temperature when forming the auxiliary layer is selected as appropriate in accordance with the method of forming the auxiliary layer, and the formation of the auxiliary layer is carried out. However, in normal cases, the temperature is 50℃~
The temperature is desirably 350°C, preferably 100°C to 250°C. The auxiliary layer can be formed continuously in the same system from the auxiliary layer to the amorphous layer and, if necessary, to other layers formed on the amorphous layer. Glow discharge method and sputtering method are advantageous because delicate control of the composition ratio of atoms constituting each layer and control of layer thickness are relatively easy compared to other methods. When forming an auxiliary layer using these layer forming methods, the discharge power and gas pressure during layer formation, as well as the support temperature described above, are
This can be cited as an important factor that influences the characteristics of the auxiliary layer created. The discharge power conditions for effectively producing an auxiliary layer having characteristics for achieving the objects of the present invention with good productivity are usually 1 to 300W, preferably 2 to 150W. Further, the gas pressure in the deposition chamber is usually 3×10 -3 to 5 Torr, preferably 8×10 -3 to
It is desirable to set it to about 0.5 Torr. The amount of nitrogen atoms contained in the auxiliary layer in the photoconductive member of the present invention and the amount of hydrogen atoms and halogen atoms contained as necessary achieve the purpose of the present invention as well as the conditions for producing the auxiliary layer. This is an important factor in forming an auxiliary layer that provides the desired properties. The amount of nitrogen atoms (N), the amount of hydrogen atoms (H), and the amount of halogen atoms (X) contained in the auxiliary layer are determined so that the objects of the present invention can be effectively achieved. It is arbitrarily determined according to desire while considering the production conditions. When the auxiliary layer is composed of a-Si a N 1-a , the content of nitrogen atoms in the auxiliary layer is preferably 1 × 10 -3 ~
60 atomic%, more preferably 1-50 atomic%, a
It is preferably 0.4 to 0.99999, more preferably 0.5 to 0.99. In the case of a-(Si b N 1-b ) c H 1-c , the nitrogen atom (N) content is preferably 1×
10 -3 ~55 atomic%, more preferably 1 ~ 55 atomic%
%, the content of hydrogen atoms is preferably 2-
35 atomic%, more preferably 5 to 30 atomic%, and if expressed as b and c, b is usually 0.43 to 30 atomic%.
0.99999, more preferably 0.43 to 0.99, e usually 0.65 to 0.98, preferably 0.7 to 0.95, and a-
(Si d N 1-d ) e (H,X) 1-e , the nitrogen atom content is preferably from 1×10 −3 to
The content of halogen atoms or the combined content of halogen atoms and hydrogen atoms is preferably 1 to 60 atomic%, more preferably 1 to 60 atomic%.
The content of hydrogen atoms in this case is preferably 20 atomic%, more preferably 2 to 15 atomic%.
It is desirable that it be 19 atomic % or less, more preferably 13 atomic % or less. If it is shown in d and e,
d is preferably 0.43 to 0.99999, more preferably 0.43 to 0.99, and c is preferably 0.8
-0.99, more preferably 0.85-0.98. The thickness of the auxiliary layer constituting the photoconductive member in the present invention is appropriately determined as desired depending on the thickness of the amorphous layer provided on the auxiliary layer and the characteristics of the amorphous layer. be done. In the present invention, the thickness of the auxiliary layer is usually 30A° to 2μ, preferably 40A° to 1.5μ, and optimally 50A° to 1.5μ. The amorphous layer 103 in the photoconductive member 100 shown in FIG. ) a second layer region () 105, and a second layer region () 10
5 and a surface layer region 107 that does not contain oxygen atoms and group atoms. First layer region (O) 104 and surface layer region 107
The layer region 106 provided between the two layers contains group group atoms but no oxygen atoms. The oxygen atoms contained in the first layer region (O) 104 or the group group atoms contained in the second layer region (O) 105 are continuously uniform in the layer thickness direction in each layer region. Preferably, the particles are distributed continuously and substantially uniformly in a plane substantially parallel to the surface of the support 101. In the photoconductive member of the present invention as shown in FIG. 1, the surface portion of the amorphous layer 103 has
It has a layer region (corresponding to the surface layer region 107 shown in FIG. 1) that does not contain oxygen atoms and group group atoms, but it has a layer region that contains group atoms but does not contain oxygen atoms (corresponding to the surface layer region 107 shown in FIG. 1). Layer area 10 shown
6) does not necessarily need to be provided. That is, for example, in FIG.
04(O) and the second layer region () 105 may be the same layer region, or the second layer region () 105 may be provided in the first layer region (O) 104. It's a good thing. In the photoconductive member of the present invention, the first layer region (O) has a high dark resistance due to the inclusion of oxygen atoms, and the amorphous layer is in close contact with the auxiliary layer on which it is directly provided. In addition, efforts were made to further improve moisture resistance, corona ion resistance, and high sensitivity without containing oxygen atoms in the surface layer region. In particular, like the photoconductive member 100 shown in FIG.
The amorphous layer 103 includes a first layer region (O) 104 containing oxygen atoms, a second layer region (O) 105 containing group group atoms, a layer region 106 containing no oxygen atoms, and a layer region 106 containing no oxygen atoms. A surface layer region 107 containing no atoms or group atoms, a first layer region (O) 104 and a second layer region () 1
Better results are obtained in the case of a layer structure having a layer area shared with 05. In the photoconductive member of the present invention, the first layer region (O) that constitutes a part of the amorphous layer and contains oxygen atoms is, in part, due to the close contact with the auxiliary layer of the amorphous layer. For the purpose of improving the properties of the amorphous layer, the second layer region (), which constitutes a part of the amorphous layer and contains group atoms, is, in part, formed on the free surface of the amorphous layer. In order to prevent charge from being injected into the amorphous layer from the support side when charging is performed from the side, the support and the amorphous layer are respectively formed as part of the amorphous layer. The layer region where the two are bonded is provided in a structure in which at least a portion of the layer is shared with each other. In addition, in order to more effectively improve the adhesion between the auxiliary layer of the second layer region () or the layer region provided directly on the second layer region (), it is necessary to The first layer region (O) is provided from the contact interface with the auxiliary layer to include the second layer region (), and extends from the contact interface with the auxiliary layer to above the second layer region (). The second layer area ()
It is preferable that the first layer region (O) is provided in the amorphous layer so as to have a layer structure including the following. In the present invention, the atoms belonging to group of the periodic table contained in the second layer region ( ) constituting the amorphous layer are B (boron), Al (aluminum), Ga ( gallium), In (indium),
Tl (thallium), etc., and particularly preferably used are B and Ga. In the present invention, the content of group atoms contained in the second layer region (2) may be appropriately determined as desired so as to effectively achieve the object of the present invention. ), usually 30~
5×10 4 atomic ppm, preferably 50-1×
10 4 atomic ppm, optimally 100 to 5×10 3 atomic
It is preferable to set it in ppm. The amount of oxygen atoms contained in the first layer region (O) can be determined as desired depending on the properties required of the photoconductive member to be formed, but is usually 0.001~ 50atomic%, preferably
0.002-40atomic%, optimally 0.003-30atomic%
It is desirable that this is the case. In the photoconductive member of the present invention, the layer thickness tB of the layer region () containing group group atoms and (the first
The layer thickness T of the layer region (layer region 106 in FIG. 1) provided on the layer region () except for the layer region () (layer region 106 in FIG. 1) is the relationship between is determined so as to satisfy the relational expression shown above, but more preferably, the value of the relational expression shown above is 0.35 or less, optimally 0.3 or less. In the present invention, the layer thickness tB of the layer region ( ) containing group atoms is usually 30 Å to 5 μ,
The thickness is preferably 40 Å to 4 μ, most preferably 50 Å to 3 μ. The sum of the layer thickness T and the layer thickness tB (T+tB) is usually 1 to 100 μm, preferably 1 to 80 μm, and most preferably 2 to 50 μm. Layer thickness tO of layer region (O) containing oxygen atoms
It is desirable that the thickness be determined in accordance with the desired purpose in relation to the layer thickness tB of the layer region () that shares at least a part of the layer region.
That is, if the purpose is to strengthen the adhesion between the layer region () and the auxiliary layer that is in direct contact with the layer region (), the layer region (O) is the edge of the layer region () on the side of the support. Since it is sufficient that it is provided at least in the partial layer region, the layer region (O) and the layer thickness tO only need to be equal to the layer thickness tB of the layer region () at most. In addition, if the aim is to strengthen the adhesion between the layer region () and the layer region provided directly on the layer region () (corresponding to the layer region 107 in FIG. 1), the layer region Since it is sufficient that (O) is provided at least in the end layer region of the layer region () opposite to the side where the support is provided, the layer thickness tO of the layer region (O) is at most the layer region ( ) is sufficient for the layer thickness tB. Furthermore, considering the case where the above two points are satisfied, the layer thickness tO of the layer region (O) must be at least equal to the layer thickness tB of the layer region (); O) Layer region in ()
It is necessary to have a layered structure with In order to more effectively measure the adhesion between the layer region () and the layer region provided directly on the layer region (), place the layer region (O) above the layer region () (where the support is It is preferable to extend it in the direction opposite to the side. In the present invention, the layer thickness tO can be appropriately determined as desired while taking into account the above points, but is usually 10 Å to 10 μ, preferably 20 Å to 8 μ, and optimally 30 Å to 5 μ. is desirable. The support used in the present invention may be electrically conductive or electrically insulating. Examples of the conductive support include NiCr, stainless steel, Al,
Examples include metals such as Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, and Pd, and alloys thereof. As the electrically insulating support, films or sheets of synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, glass, ceramic, paper, etc. are usually used. . Preferably, at least one surface of these electrically insulating supports is conductively treated, and another layer is preferably provided on the conductively treated surface side. For example, if it is glass, NiCr,
Al, Cr, Mo, Au, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt,
Conductivity can be imparted by providing a thin film made of Pd, In 2 O 3 , SnO 2 , ITO (In 2 O 3 +SnO 2 ), etc., or if it is a synthetic resin film such as polyester film, NiCr, Al ,Ag,Pb,Zn,Ni,
A thin film of metal such as Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, etc. is provided on the surface by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, etc., or the surface is laminated with the metal, Conductivity is imparted to the surface. The shape of the support may be any shape such as a cylinder, a belt, or a plate, and the shape is determined as desired. For example, the photoconductive member 100 in FIG. If it is used as a forming member, it is preferably in the form of an endless belt or a cylinder in the case of continuous high-speed copying. The thickness of the support is determined appropriately so that a desired photoconductive member is formed, but if flexibility is required as a photoconductive member, the support can sufficiently function as a support. It is made as thin as possible within this range. However, in such cases, the thickness is usually 10μ or more in view of manufacturing and handling of the support, mechanical strength, etc. In the present invention, for example, glow discharge method,
This is accomplished by a vacuum deposition method that utilizes a discharge phenomenon, such as a sputtering method or an ion plating method. For example, by glow discharge method, a-Si
To form an amorphous layer composed of (H,X),
Basically, in addition to the raw material gas for supplying Si that can supply silicon atoms (Si), the raw material gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or for introducing halogen atoms (X) is deposited in which the internal pressure can be reduced. A-Si is introduced into the chamber to generate a glow discharge in the deposition chamber, and the a-Si
A layer consisting of (H,X) may be formed. or,
For example, when forming by sputtering method,
When sputtering a target composed of Si in an atmosphere of an inert gas such as Ar or He or a mixed gas based on these gases, it is necessary to introduce hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X). The gas may be introduced into a deposition chamber for sputtering. In the present invention, specific examples of the halogen atom (X) contained in the amorphous layer if necessary include fluorine, chlorine, bromine, and iodine, with fluorine and chlorine being particularly preferred. It can be mentioned as such. As the raw material gas for supplying Si used in the present invention, silicon hydride (silanes) in a gaseous state or that can be gasified such as SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 is effective. Among them, SiH 4 and Si 2 H 6 are particularly preferred in terms of ease of layer preparation work and good Si supply efficiency. Effective raw material gases for introducing halogen atoms used in the present invention include many halogen compounds, such as halogen gases, halides, interhalogen compounds, halogen-substituted silane derivatives, etc. Preferred examples include halogen compounds that can be converted into Further, a silicon compound containing a halogen atom, which is in a gaseous state or can be gasified and whose constituent elements are a silicon atom and a halogen atom, can also be mentioned as an effective compound in the present invention. Specifically, halogen compounds that can be suitably used in the present invention include fluorine, chlorine, bromine,
Iodine halogen gas, BrF, ClF, ClF 3 ,
Examples include interhalogen compounds such as BrF 5 , BrF 3 , IF 3 , IF 7 , ICl, and IBr. Preferred examples of silicon compounds containing halogen atoms, so-called silane derivatives substituted with halogen atoms, include silicon halides such as SiF 4 , Si 2 F 6 , SiCl 4 , and SiBr 4 . I can do it. When forming the characteristic photoconductive member of the present invention by a glow discharge method using such a silicon compound containing a halogen atom, silicon hydride gas is used as a raw material gas capable of supplying Si. Even if you don't,
An amorphous layer made of a-Si containing halogen atoms can be formed on an auxiliary layer already provided on a predetermined support. When forming an amorphous layer containing halogen atoms according to the glow discharge method, basically silicon halide gas, which is a raw material gas for supplying Si, and Ar, H 2 ,
By introducing a gas such as He into a deposition chamber in which an amorphous layer is to be formed at a predetermined mixing ratio and gas flow rate, a glow discharge is generated to form a plasma atmosphere of these gases. Therefore, an amorphous layer can be formed on a predetermined support, but in order to introduce hydrogen atoms, a predetermined amount of silicon compound gas containing hydrogen atoms is also mixed with these gases to form a layer. It may be formed. Moreover, each gas may be used not only as a single species but also as a mixture of multiple species at a predetermined mixing ratio. To form an amorphous layer made of a-Si (H, In the case of the ion plating method, polycrystalline silicon or single crystal silicon is housed in a deposition boat as an evaporation source, and this silicon evaporation source is heated using a resistance heating method or an electron beam method (EB method). This can be done by heating and evaporating the flying evaporated material using a method such as the method (method), etc., and passing the flying evaporated material through a predetermined gas plasma atmosphere. At this time, in order to introduce halogen atoms into the layer formed by either the sputtering method or the ion plating method, a gas of the above-mentioned halogen compound or a silicon compound containing the above-mentioned halogen atoms is introduced into the deposition chamber. It is sufficient to introduce the gas to form a plasma atmosphere of the gas. In addition, when introducing hydrogen atoms, a raw material gas for introducing hydrogen atoms, such as H 2 or the above-mentioned silane gases, is introduced into the deposition chamber for sputtering to form a plasma atmosphere of the gas. Good. In the present invention, the above-mentioned halogen compounds or halogen-containing silicon compounds are effectively used as raw material gases for introducing halogen atoms, but in addition, HF, Hcl, HBr,
Hydrogen halides such as HI, SiH 2 F 2 , SiH 2 I 2 ,
Halogen-substituted silicon hydrides such as SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiH 2 Br 2 , SiHBr 3 and other gaseous or gasifiable halides containing hydrogen atoms as one of their constituent elements are also effective amorphous materials. Mention may be made as starting materials for layer formation. These halides containing hydrogen atoms introduce hydrogen atoms, which are extremely effective in controlling electrical or photoelectric properties, at the same time as halogen atoms are introduced into the layer when forming an amorphous layer, so the present invention It is used as a suitable raw material for introducing halogen atoms. In order to structurally introduce hydrogen atoms into the amorphous layer, in addition to the above, H 2 , SiH 4 , Si 2 H 6 ,
This can also be done by causing a discharge by causing a silicon hydride gas such as Si 3 H 8 or Si 4 H 10 to coexist with a silicon compound for supplying Si in the deposition chamber. For example, in the case of the reactive sputtering method, Si
Using a target, a gas for introducing halogen atoms and H 2 gas, including inert gases such as He and Ar as necessary, are introduced into the deposition chamber to form a plasma atmosphere, and the Si target is sputtered. As a result, an amorphous layer made of a-Si(H,X) is formed on the auxiliary layer. Furthermore, a gas such as B 2 H 6 can also be introduced for doping with impurities. In the present invention, the amount of hydrogen atoms (H), the amount of halogen atoms (X), or the sum of the amounts of hydrogen atoms and halogen atoms (H+X) contained in the amorphous layer of the photoconductive member to be formed is usually 1 to 40 atomic
%, preferably 5 to 30 atomic %. Hydrogen atoms (H) contained in the amorphous layer or/
and the amount of halogen atoms (X) can be controlled by, for example, the support temperature or/and the introduction of hydrogen atoms (H) or the starting materials used to contain the halogen atoms (X) into the deposition system. What is necessary is to control the amount of discharge, the discharge force, etc. In order to provide a layer region containing group group atoms ( ) and a layer region containing oxygen atoms (O) in the amorphous layer, when forming the amorphous layer by a glow discharge method, a reactive sputtering method, etc. , a starting material for introducing a group atom and a starting material for introducing an oxygen atom are used together with the above-mentioned starting material for forming an amorphous layer, and the amounts thereof are controlled in the layer to be formed. accomplished by things. When a glow discharge method is used to form the layer region containing oxygen atoms (O) and the layer region containing group atoms () constituting the amorphous layer, the raw materials for forming each layer region. As the starting material to become a gas, a starting material for introducing an oxygen atom or/and a starting material for introducing a group atom is selected as desired from among the starting materials for forming an amorphous layer described above. is added. Such starting materials for introducing oxygen atoms or starting materials for introducing group atoms include gaseous substances or gasified substances whose constituent atoms are at least oxygen atoms or group atoms. Most can be used. For example, if a layer region (O) is to be formed, a raw material gas containing silicon atoms (Si) as constituent atoms,
A raw material gas containing oxygen atoms (O) as constituent atoms and a raw material gas containing hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) as necessary are mixed at a desired mixing ratio and used. Or, a raw material gas containing silicon atoms (Si) and a raw material gas containing oxygen atoms (O) and hydrogen atoms (H) are also mixed at a desired mixing ratio. ,
Alternatively, a raw material gas containing silicon atoms (Si) and silicon atoms (Si) and oxygen atoms (O)
and a raw material gas containing three hydrogen atoms (H) as constituent atoms can be used in combination. Alternatively, a raw material gas containing silicon atoms (Si) and hydrogen atoms (H) as constituent atoms may be mixed with a raw material gas containing oxygen atoms (O) as constituent atoms. Specifically, starting materials for introducing oxygen atoms include, for example, oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), nitric oxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), and nitrogen monooxide (N 2 O ), nitrogen sesquioxide (N 2 O 3 ), nitrogen tetroxide (N 2 O 4 ), nitrogen pentoxide (N 2 O 5 ), nitrogen trioxide (NO 3 ), silicon atoms (Si) and oxygen atoms (O )
and a hydrogen atom (H) as constituent atoms, for example,
Disiloxane H 3 SiOSiH 3 , Trisiloxane
Examples include lower siloxanes such as H 3 SiOSiH 2 OSiH 3 and the like. When the layer region () is formed using a glow discharge method, B 2 H 6 and B 4 are effectively used in the present invention as starting materials for introducing group group atoms. H 10 , B 5 H 9 , B 5 H 11 ,
Boron hydride such as B 6 H 10 , B 6 H 12 , B 6 H 14 , BF 3 ,
Examples include boron halides such as BCl 3 and BBr 3 .
In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , Ga(CH 3 ) 3 , InCl 3 ,
TlCl 3 etc. can also be mentioned. The content of group atoms introduced into the layer region ( ) containing group atoms is determined by the gas flow rate of the starting material for introducing group atoms introduced into the deposition chamber, the gas flow rate ratio, the discharge power, and the support material. It can be arbitrarily controlled by controlling the temperature, the pressure inside the deposition chamber, etc. To form the layer region (O) containing oxygen atoms by the sputtering method, a monocrystalline or polycrystalline Si wafer or a SiO 2 wafer, or a Si
This can be carried out by sputtering a wafer containing a mixture of SiO 2 and SiO 2 in various gas atmospheres. For example, if a Si wafer is used as a target, oxygen atoms and optionally hydrogen atoms or/
The raw material gas for introducing halogen atoms is diluted with a diluent gas as necessary and introduced into a deposition chamber for sputtering, and a gas plasma of these gases is formed to sputter the Si wafer. All you have to do is ring it. Alternatively, Si and SiO 2 may be used as separate targets or by using a single mixed target of Si and SiO 2 in an atmosphere of diluent gas as a sputtering gas or at least This is accomplished by sputtering in a gas atmosphere containing hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) as constituent atoms. As the raw material gas for introducing oxygen atoms, the raw material gas for introducing oxygen atoms among the raw material gases shown in the glow discharge example described above can be used as an effective gas also in the case of sputtering. In the present invention, a so-called rare gas, e.g.
Preferred examples include He, Ne, Ar, and the like. FIG. 2 shows the layer structure of another preferred embodiment of the photoconductive member of the present invention. The photoconductive member 200 shown in FIG. 2 differs from the photoconductive member 100 shown in FIG.
An amorphous layer 203 is formed therein, a lower auxiliary layer 202-
The second embodiment has an upper auxiliary layer 202-2 that performs the same function as 1. That is, the photoconductive member 200 includes a support 201 and a lower auxiliary layer 2 laminated in this order on the support 201.
02-1, an amorphous layer 203, the amorphous layer 203 has a first layer region (O) 204 containing oxygen atoms and a second layer region (O) 204 containing group atoms. It has a layer region ( ) 205 and an upper auxiliary layer 202-2 between the layer region 206 and the layer region 207. The upper auxiliary layer 202-2 has a layer region () 205
At the same time, by providing the layer region (205) directly on the layer region (205), the adhesion between the layer region (207) and the layer region (207) is strengthened, and the electrical contact at the contact interface between the two is made uniform. The layer quality is strong. A lower auxiliary layer 202-1 and an upper auxiliary layer 202-2 constituting the photoconductive member 200 shown in FIG.
Using the same amorphous material as the auxiliary layer 102 constituting the photoconductive member 100 shown in FIG. It is formed. The amorphous layer 203 is also the same as the amorphous layer 10 shown in FIG.
It has the same characteristics and functions as those shown in FIG. Next, FIG. 3 shows an apparatus for manufacturing photoconductive members using the glow discharge decomposition method. 302, 303, 304, 305, 30 in the diagram
The raw material gas for forming each layer region of the present invention is sealed in the gas cylinder No. 6.
For example, 302 was diluted with He.
SiH 4 gas (purity 99.999%, hereinafter abbreviated as SiH 4 /He) cylinder, 303 B 2 H 6 gas (purity 99.999%, hereinafter abbreviated as B 2 H 6 /He) diluted with He cylinder, 304 is SiF4 gas diluted with He (purity
99.99%, hereinafter abbreviated as SiF 4 /He. ) cylinder, 30
5 is NO gas (99.999% purity) cylinder, 306 is
It is a NH3 gas (99.999% purity) cylinder. In order to flow these gases into the reaction chamber 301, valves of gas cylinders 302 to 306, 322 to 3 are used.
26. Check that the leak valve 335 is closed, and check that the inflow valves 312 to 316, the outflow valves 317 to 321, and the auxiliary valve 332 are open, and then first close the main valve 334.
is opened to exhaust the reaction chamber 301 and gas piping.
Next, when the reading on the vacuum gauge 336 reaches approximately 5×10 -6 torr, the auxiliary valves 332, 333, inlet valves 322-326, and outlet valves 317-321 are closed. Thereafter, a desired gas is introduced into the reaction chamber 301 by operating the valve of the gas pipe connected to the cylinder of the gas to be introduced into the reaction chamber 301 as prescribed. Next, an example of producing a photoconductive member having a structure similar to that shown in FIG. 1 will be outlined. First, to give an example of forming an auxiliary layer on the base cylinder 337, SiH 4 /He gas is supplied from the gas cylinder 302 and NH 3 gas is supplied from the gas cylinder 306 by opening the valves 322 and 326 and adjusting the outlet pressure gauges 327 and 331. The pressure is adjusted to 1 Kg/cm 2 , and the inflow valves 312 and 316 are gradually opened to allow the flow into the mass flow controllers 307 and 311. Subsequently, the outflow valves 317, 321 and the auxiliary valve 3
32 and 333 are gradually opened to allow the respective gases to flow into the reaction chamber 301. At this time, the outflow valves 317 and 321 are adjusted so that the ratio of the SiH 4 /He gas flow rate to the NH 3 gas flow rate becomes the desired value, and the pressure inside the reaction chamber 301 is adjusted to the desired value. Adjust the opening of the main valve 334 while checking the reading on the vacuum gauge 336. After confirming that the temperature of the base cylinder 337 is set to a temperature in the range of 50 to 400°C by the heating heater 338, the power source 340 is set to the desired power to generate glow discharge in the reaction chamber 301. to form an auxiliary layer on the base cylinder 337 (support). In order to introduce a halogen atom into the auxiliary layer to be formed, for example, in the explanation of the creation of the auxiliary layer above,
Instead of SiH 4 gas, use SiF 4 gas or SiH 4
This is done by adding SiF 4 gas to the gas to form a layer. The content of nitrogen atoms, hydrogen atoms, and halogen atoms contained in the auxiliary layer can be determined by adjusting the flow rate when introducing the starting material for forming the auxiliary layer containing these atoms into the reaction chamber 301. controlled by. For example, the content of nitrogen atoms is controlled by adjusting the flow rate of NH 3 gas, and the content of halogen atoms is controlled by adjusting the flow rate of SiF 4 gas. Subsequently, as described above, the base cylinder 337 is
To give an example of forming a layer region () constituting an amorphous layer on the auxiliary layer formed above, SiH 4 /He gas is supplied from the gas cylinder 302, and B 2 H 6 /He gas is supplied from the gas cylinder 303. , valve 322,3
23 respectively to adjust the pressure of the outlet pressure gauges 327 and 328 to 1Kg/cm 2 , and open the inflow valves 312 and 31 respectively.
3 gradually open the mass flow controller 30.
7,308. Subsequently, the outflow valves 317 and 318 and the auxiliary valve 332 are gradually opened to allow the respective gases to flow into the reaction chamber 301. At this time, the outflow valve 31 is adjusted so that the ratio between the SiH 4 /He gas flow rate and the B 2 H 6 /He gas flow rate becomes a desired value.
7 and 318, and also adjust the opening of the main valve 334 while checking the reading on the vacuum gauge 336 so that the pressure inside the reaction chamber 301 reaches the desired value. After confirming that the temperature of the base cylinder 337 is set to a temperature in the range of 50 to 400°C by the heating heater 338, the power supply 340 is turned on and set to the desired power to cause glow discharge in the reaction chamber 301. to form a layer region ( ) on the auxiliary layer. To form the layer region (O), NO gas is used instead of or in addition to the B 2 H 6 /He gas used in forming the layer region (O). In the photoconductive member of the present invention, since the layer region (O) and the layer region () constituting the amorphous layer share at least a part of the layer region, the amorphous layer When forming, for example, it is necessary to provide a desired length of time for simultaneously introducing B 2 H 6 gas and NO gas into the reaction chamber 301 at desired flow rates.
For example, a desired time from the start of formation of the amorphous layer,
B 2 H 6 gas and NO gas are introduced into the reaction chamber 301, and after the elapse of the specified time, either gas is introduced into the reaction chamber 301.
By stopping the introduction into layer 01, another layer region can be provided in either layer region (O) or layer region (). Alternatively, B 2 H 6 gas may be used to form an amorphous layer.
Either one of the NO gases is supplied to the reaction chamber 30 for a desired period of time.
1 and then the other is further introduced into the reaction chamber 301 to form a layer for a desired time.
A layer region containing both boron and oxygen can be formed on a layer region containing either boron or oxygen. Also, at this time, by stopping introducing either B 2 H 6 gas or NO gas into the reaction chamber 301 and continuing to introduce the other gas, both boron and oxygen can be contained. A layer region containing either boron or oxygen can be formed on the layer region containing either boron or oxygen. Layer region 107 of photoconductive member 100 shown in FIG.
In order to form a layer region corresponding to (), for example, without introducing into the reaction chamber 301 a gas for introducing group atoms, such as B 2 H 6 gas, used in forming the layer region () described above. , SiH4 gas , Si2H6 gas, SiF4
This is accomplished by introducing a gas or a mixed gas thereof into the reaction chamber 301 when forming the amorphous layer. In the case of a photoconductive member having an upper auxiliary layer 202-2 in the amorphous layer 203, as in the example of the photoconductive member 200 shown in FIG. The upper auxiliary layer can be provided in the amorphous layer by forming the same layer as the lower auxiliary layer 202-1. In the above, it goes without saying that all outflow valves for gases other than those required when forming each layer are closed, and when forming each layer, the gas used to form the previous layer is In order to avoid remaining in the piping from the outflow valves 317 to 321 to the reaction chamber 301, the outflow valve 317
321 are closed, the auxiliary valves 332 and 333 are opened, and the main valve 334 is fully opened to temporarily evacuate the system to a high vacuum, as necessary. Also, during layer formation, the base cylinder 337 is operated by a motor 339 in order to ensure uniform layer formation.
rotate at a constant speed. Example 1 A layer was formed on a cylindrical aluminum substrate under the following conditions using the manufacturing apparatus shown in FIG.
【表】
〓
[Table] 〓
Claims (1)
ン原子を母体とし、構成原子として窒素原子を含
有する非晶質材料で構成された補助層と、シリコ
ン原子を母体とし、構成原子として水素原子また
はハロゲン原子のいずれか一方を少なくとも含有
する非晶質材料で構成され、光導電性を示す非晶
質層とを有し、該非晶質層が、構成原子として酸
素原子を含有する第一の層領域と、構成原子とし
て周期律表第族に属する原子を含有する第二の
層領域とを有し、これ等は、少なくとも互いの一
部を共有して前記補助層に接して前記支持体側の
方に内在されており、前記第二の層領域の層厚を
tBとし、前記非晶質層の層厚と第二の層領域の
層厚tBとの差をTとすれば tB/(T+tB)≦0.3 の関係が成立していることを特徴とする電子写真
用光導電部材。[Scope of Claims] 1. A support for a photoconductive member for electrophotography, an auxiliary layer made of an amorphous material containing silicon atoms as a matrix and nitrogen atoms as constituent atoms, and a support for a photoconductive member for electrophotography; is made of an amorphous material containing at least either a hydrogen atom or a halogen atom as a constituent atom, and has an amorphous layer exhibiting photoconductivity, the amorphous layer containing oxygen atoms as a constituent atom. and a second layer region containing atoms belonging to group 1 of the periodic table as constituent atoms, which share at least a part of each other and are similar to the auxiliary layer. The layer thickness of the second layer region is
An electrophotographic device characterized in that, where tB is the difference between the layer thickness of the amorphous layer and the layer thickness tB of the second layer region, the following relationship holds: tB/(T+tB)≦0.3. Photoconductive materials for use.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57018420A JPS58136042A (en) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | Photoconductive material for electrophotography |
| FR8301437A FR2520886B1 (en) | 1982-02-01 | 1983-01-31 | PHOTOCONDUCTIVE ELEMENT |
| DE19833303266 DE3303266A1 (en) | 1982-02-01 | 1983-02-01 | PHOTO ELECTRICAL ELEMENT |
| US06/830,483 US4636450A (en) | 1982-02-01 | 1986-02-18 | Photoconductive member having amorphous silicon matrix with oxygen and impurity containing regions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57018420A JPS58136042A (en) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | Photoconductive material for electrophotography |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58136042A JPS58136042A (en) | 1983-08-12 |
| JPH0210941B2 true JPH0210941B2 (en) | 1990-03-12 |
Family
ID=11971160
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP57018420A Granted JPS58136042A (en) | 1982-02-01 | 1982-02-08 | Photoconductive material for electrophotography |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58136042A (en) |
-
1982
- 1982-02-08 JP JP57018420A patent/JPS58136042A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58136042A (en) | 1983-08-12 |