JPH0310940B2 - - Google Patents

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JPH0310940B2
JPH0310940B2 JP61285900A JP28590086A JPH0310940B2 JP H0310940 B2 JPH0310940 B2 JP H0310940B2 JP 61285900 A JP61285900 A JP 61285900A JP 28590086 A JP28590086 A JP 28590086A JP H0310940 B2 JPH0310940 B2 JP H0310940B2
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JP
Japan
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layer
photosensitive layer
charge retention
hydrogenated silicon
amorphous hydrogenated
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JP61285900A
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JPS62148966A (ja
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Satoru Nishikawa
Masahiro Akyama
Katsuzo Uenishi
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00Recording-members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat or to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02Charge-receiving layers
    • G03G5/04Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/08Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
    • G03G5/082Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited
    • G03G5/08214Silicon-based

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光励起キヤリヤのの注入効率の増加に
よる光減衰特性の改善及び機械的強度の増加を可
能とする電子写真用感光体に関するものである。
(従来の技術) 第2図a及びbに従来の感光体の断面図を示
す。第2図aにおいて、1は感光層であり、2は
金属電極である。感光層1の表面を正又は負に帯
電させる。これに光を照射すると、感光層1に光
キヤリヤが発生、このキヤリヤの移動により光の
あたつた部分のみ、帯電した電荷が短絡される。
一方光のあたらない部分は帯電した電荷を保持し
ここに電荷パターンが形成される。このため、感
光層1は暗所では高抵抗(抵抗率1012Ω−cm以
上)で、光のあたつた場合には抵抗の小さくなる
光導電効果の大きな材料でなければならない。通
常は非晶質セレン系が使用されている。この様な
構造の場合、感光層1に入射する光は表面の極く
薄い層(数千Å)で完全に吸収されてしまう。通
常感光層1の膜厚は10〜50μmであるが、表面を
除いた残りのほとんどの部分は帯電時の保持電圧
を高くするために使用されている。この様な構成
の感光体は非晶質セレンの様な抵抗率の高い
(1015〜1016Ω−cm)材料を使用した場合には、
比較的容易に作製できるが、非晶質セレン系の感
光材よりも光導電効果が大きく機械的、熱的に安
定であつて抵抗率の低い材料、たとえば非晶質水
素化シリコン(その抵抗率はノンドープで109
1011Ω−cm)を用いた場合、暗減衰の時定数が小
さくなりすぎて、感光体を実現することが困難で
ある。非晶質水素化シリコンについては、これに
ホウ素をわずかにドープすることによつて抵抗率
を約1013Ω−cmまで高める事が可能であるがこの
近傍で抵抗率を正確に制御する事は困難であり、
又光導電効果が悪くなり感光体の特性の設計性は
あまりよくない。又、より長波長の光に対して高
い感度を有する材料は光学的バンドギヤツプが小
さく、従つて高抵抗には、なりにくいために、そ
のままでは電子写真用感光体として使用できな
い。非晶質水素化シリコンについては、第2図b
に示す様なブロツキング層を用いる事によつて帯
電特性を改善する事も提案されている。即ち3は
数μmのノンドープの非晶質水素化シリコン層で、
この表面近くで光が吸収される。4はブロツキン
グ層であり正帯電に対してはp型、負帯電に対し
てはn型の非晶質水素化シリコン層を用いる。ブ
ロツキング層4により電極金属5からのキヤリヤ
の注入をおさえて、帯電特性を改善させている。
(従来技術の問題点) しかしながら、この構造による場合も、さらに
長波長側に高感度を有する光学的バンドギヤツプ
の小さな材料の場合には帯電特性を改善すること
は困難であるという問題点があつた。
そこで、この発明の目的は感光体の暗減衰、光
減衰の特性の改善及び機械的強度の増加を可能と
するものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は前記問題点を解決するために、非晶質
水素化シリコンから成る感光層と、表面側に非晶
質水素化シリコンカーバイトから成る電荷保持層
又は表面層と、を分離形成し、前記両層間には前
記両層を形成する2つの物質の組成比を変化させ
た化合物から成る傾斜層を設けたものである。
(作用) 以上の様に本発明によれば、電荷保持層を形成
する非晶質水素化シリコンカーバイトは光学的バ
ンドギヤツプが2〜3eVと非晶質水素化シリコン
より約1eV大きいので非晶質水素化シリコンの光
感度の高い6000Å前後の波長の光に対しては透明
であり、この波長の光は電荷保持層及び傾斜層を
透過し内部の感光層で吸収される。また、非晶質
水素化シリコンカーバイトの抵抗率はノンドープ
で1013〜1014Ω−cmと大きいため感光層の抵抗率
が108〜109Ω−cmと小さい場合にも帯電特性を実
用レベルに設定する事が可能である。
また、非晶質水素化シリコンから成る感光層
と、非晶質水素化シリコンカーバイトから成る電
荷保持層との間に、両層を形成する2つの物質の
組成比を変化させた化合物から成る傾斜層を設け
ているので、光キヤリヤの注入効率の低下を防ぐ
ことができ、且つ感光層と電荷保持層との界面の
界面準位がへり、電荷保持層と感光層との付着強
度が増し熱サイクルの安定性が増す。
(実施例) 第1図a及びbは本発明の実施例を説明するた
めの電子写真用感光体の断面図であり、以下図面
を用いて詳細に説明する。
第1図aは本発明の第1の実施例であつて、6
及び7は非晶質水素化シリコンカーバイトからな
る電荷保持層、8は非晶質水素化シリコンからな
る感光層、9及び10は非晶質水素化シリコンと
非晶質水素化シリコンカーバイトの化合物(a−
SixC1-x:H)からなる層(以下“傾斜層”と呼
ぶ)、11は電極金属である。非晶質水素化シリ
コンカーバイト(以下a−SiC:Hという)は光
学的バンドギヤツプが2〜3eVと非晶質水素化シ
リコン(以下a−Si:Hという)より約1eV大き
いのでa−Si:Hの光感度の高い6000Å前後の波
長の光に対しては透明である。そこでこの波長の
光は電荷保持層6及び傾斜層9を透過し内部の感
光層8で吸収される。ここで感光層8の厚みはa
−Si:Hの吸収係数が6000Åの光に対して非常に
大きいので数千Åあれば十分である。一方電荷保
持層6及び7を形成するa−SiC:Hの抵抗率が
ノンドープで1013〜1014Ω−cmと大きいため感光
層8の抵抗率が108〜109Ω−cmと小さい場合にも
帯電特性を実用レベルに設定する事が可能であ
る。さてこの感光体表面に帯電された電荷は、光
照射をうけた部分では感光層8に吸収された光に
より発生した電子正孔対が傾斜層9及び10を通
して、電荷保持層6及び7に注入される事で消去
される。この際感光層8から電荷保持層6及び7
への光キヤリヤの注入効率が感光体としての明減
衰特性を決定する事となる。今傾斜層9及び10
のない場合を考えると、感光層8と電荷保持層
6,7との間の光学的バンドギヤツプ及び電子親
和力が異なるため、この接合はアイソタイプヘテ
ロ接合となり、ここに電子及び正孔に対する障壁
が発生する。この障壁ポテンシヤルは感光層8か
ら電荷保持層6への光キヤリヤの注入を阻害し、
従つて注入効率の低下、明減衰特性の劣化をまね
く。そこでこの感光層8と電荷保持層6との間、
並びに感光層8と電荷保持層7との間にa−Si:
Hとa−SiC:Hの化合物であるa−SixC1-x:H
で形成される傾斜層9及び10を挿入する事でこ
の劣化をふせぐものである。この傾斜層9,10
はa−Si:H側でx=1、a−SiC:H側でx=
0.5としたものでこれによりアイソタイプヘテロ
接合による障壁ポテンシヤルは発生せず、電荷保
持層6から傾斜層10、電荷保持層7への光キヤ
リヤの注入効率の低下を防ぐことが出来る。又感
光層8と電荷保持層6,7とでは原子間距離及び
熱膨張係数が異なるため、又傾斜層10がなけれ
ば感光層8と電荷保持層6,7との界面に界面準
位が発生しトラツプレベルとして光キヤリヤの注
入効率を劣化させる。さらにこの違いは感光層8
と電荷保持層6,7の付着強度及び熱サイクルに
対する安定性に問題を生じる。又傾斜層10をも
うけることで、原子間距離及び熱膨張係数が不連
続な界面が存在しなくなるため、界面準位の発生
をおさえる事が出来る。又これにより感光層8と
電荷保持層6,7との付着強度は増加し、熱サイ
クルに対しても安定となる。
以上説明した様に、第1の実施例では感光層材
料の抵抗率が小さくて、その材料単独では電子写
真に使用できない場合にも、電荷保持層6,7を
もうける事で暗減衰特性を改善し、且つヘテロ接
合の存在による光キヤリヤ注入効率の劣化を傾斜
層9,10をもうけて阻止する事で電子写真用感
光体として使用する事ができる。さらに傾斜層
9,10により機械的強度を増加する事も出来
る。
ここで第1図aに示した第1の実施例の製造方
法について説明する。第3図はその製造に用いる
装置の概略図である。チエンバー38内に1対の
カソード電極33とアノード電極34が配置され
ている。カソード電極33はマツチングボツクス
39を介してRF電極40に接続されている。
C2H4ガス21、SiH4ガス22、B2H6ガス23お
よびO2ガス24が、マスフローコントローラ2
5〜28およびバルブ29〜32を介してチエン
バー38に供給される。
まず、アノード電極34上にAl基板36を設
置する。Al電極36は、第1図aに示す電子写
真用感光体における電極金属11である。真空ポ
ンプ42によりチエンバー38内を真空に排気す
るとともに、アノード電極34内のヒーター35
によりAl電極36を250℃に加熱する。次にSiH4
ガス及びC2H4ガスを、流量比3対7、全流量を
160sccmとしてチエンバー38内に供給する。バ
ルブ43を調整してチエンバー38内の圧力を
1mbarとし、120WのRF電力により放電を行うと
a−SixC1-x:Hの組成xがほぼ0.5のa−SiC:
H膜が形成される。これが第1図aに示す電荷保
持層7である。このとき、成膜速度は約3Å/
secであり、エネルギーギヤツプ(Eg)は2.5eV
であつた。
電荷保持層7をAl基板36上に3μm形成した
後、傾斜層10を約0.1μm形成する。傾斜層10
を形成する際はSiH4の流量を48sccmに固定し、
C2H4の流量を112sccmから0sccmに5分間で減少
率を一定にして変化させた。このとき、チエンバ
ー38内の圧力は1mbar、RF電力は120Wで一定
とした。平均の成膜速度は約3.3Å/secであつ
た。傾斜層10はa−SixC1-x:Hの組成xがほ
ぼ厚みに比例して0.5から0まで変化する。
次に感光層8となるa−SiC:Hを1μm同上の
条件で形成した後、傾斜層10と逆にC2H4流量
を増加させて傾斜層9を0.1μm形成する。最後
に、電荷保持層6としてa−SiC:H膜を0.2μm
形成する。
このようにして得られた感光体は正電荷、負電
荷とも良好な帯電特性を示した。+200Vの初期帯
電電位を与えたとき、表面電位の半減時間は30秒
以上であり、600nmの光で測定した感度は2cm2
μJ程度と良好であつた。また、露光後の残留電
位は20V程度であつた。
一方、傾斜層のないものでは100V程度の残留
電位が発生した。これは、ヘテロ接合により光キ
ヤリヤの注入効率が劣化していることによる。ま
た、a−SiC:Hを用いず、Al基板上にa−Si:
Hを単層で3μm形成したものについて帯電特性を
測定したところ、帯電圧は7kVのコロナ電圧のと
き約30Vであり、半減時間も1sec以下で良好な特
性は得られなかつた。
第1の実施例においては抵抗率の小さい感光体
を、使用するために電荷保持層と感光層を分離し
た場合についてのべたが、第1図bは本発明の第
2の実施例であり、第1図bに示す如き構成にお
いても同様の効果を生じる。第1図bにおいて、
12は反射防止及び表面保護のためにもうけられ
た表面層でここではa−SiC:Hであり、13は
ホウ素又は酸素をドープする事で得られた高抵抗
率を有するa−Si:Hからなる感光層であり、1
4は電極金属である。15はa−SiC:Hとa−
Si:Hの化合物であるa−SixC1-x:Hからなる
傾斜層で組成比xは傾斜層15と表面層12との
界面で0.5、傾斜層15と感光層13との界面で
1.0としてある。表面層12の表面に帯電した電
荷は、表面層12、感光層13、傾斜層15によ
り保持される。第1の実施例と異なり、感光層1
3は高抵抗であるため、表面層12の厚みは使用
する光の波長で反射防止効果を有する値に設定で
きる。入射した光は表面層12及び傾斜層15を
透過し、感光層13の感光層13と傾斜層15と
の界面近傍で吸収され電子正孔対を作る。生成さ
れた光キヤリヤは表面層12及び感光層13に注
入されて表面に帯電した電荷を消去して、電荷パ
ターンを形成する。
傾斜層15が存在しない場合には、表面層12
と感光層13の間にアイソタイプのヘテロ接合が
出来、障壁ポテンシヤルにより光キヤリヤの注入
効率が劣化するが、傾斜層15の存在によつてヘ
テロ接合は消失するために光キヤリヤ注入効率の
劣化をふせぐ事ができる。又傾斜層15により界
面準位がへり、表面層12と感光層13の付着強
度が増し熱サイクルの安定性が増す。
以上説明した様に、第2の実施例では感光層上
に反射防止及び表面保護のための膜をもうけた場
合にも傾斜層15をもうける事で光キヤリヤの注
入効率の劣化を阻止し、機械的強度の増加をはか
る事が可能となる。本発明により異種接合を有し
た電子写真用感光体においても光励起キヤリヤの
注入効率増加による光減衰特性の改善及び機械的
強度の増加が可能となるので、光プリンタ、電子
複写機の感光体としての使用が可能となる。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば異
種接合を有した電子写真用感光体においても、光
励起キヤリヤの注入効率増加による光減衰特性の
改善及び機械的強度の増加が可能となり、光プリ
ンタ、電子複写機の感光体としての使用が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図a及びbは本発明の実施例を説明するた
めの感光体の断面図、第2図a及びbは従来の感
光体の断面図である。第3図は本発明の実施例の
製造に用いる装置の概略図である。 1……感光層、2……金属電極、3……感光
層、4……ブロツキング層、5……電極金属、
6,7……電荷保持層、8……感光層、9,10
……傾斜層、11……電極金属、12……表面
層、13……感光層、14……電極金属、15…
…傾斜層、33……カソード電極、34……アノ
ード電極、38……チエンバー、40……RF電
源、42……真空ポンプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 非晶質水素化シリコンからなる感光層と、 非晶質水素化シリコンカーバイトからなる電荷
    保持層又は表面層と、 前記感光層と前記電荷保持層又は表面層との間
    に形成され、非晶質水素化シリコンと非晶質水素
    化シリコンカーバイトの化合物からなり、厚み方
    向に組成比を変化させた傾斜層とを有することを
    特徴とする電子写真用感光体。
JP28590086A 1986-12-02 1986-12-02 電子写真用感光体 Granted JPS62148966A (ja)

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