JPH0342468B2 - - Google Patents
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- JPH0342468B2 JPH0342468B2 JP58042383A JP4238383A JPH0342468B2 JP H0342468 B2 JPH0342468 B2 JP H0342468B2 JP 58042383 A JP58042383 A JP 58042383A JP 4238383 A JP4238383 A JP 4238383A JP H0342468 B2 JPH0342468 B2 JP H0342468B2
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G5/00—Recording-members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat or to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
- G03G5/02—Charge-receiving layers
- G03G5/04—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
- G03G5/08—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
- G03G5/082—Photoconductive 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
- G03G5/08214—Silicon-based
- G03G5/08221—Silicon-based comprising one or two silicon based layers
-
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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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- G03G5/08278—Depositing methods
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔この発明が関わる技術分野〕
本発明は、可視光光源にたいしてきわめて優れ
た光感度を有し、耐久性にきわめて優れ、かつ公
害・衛生問題のない新規な電子写真感光体の製造
方法に関するものであり、より詳しく述べるなら
ば、高周波スパツターリング法により堆積された
アモルフアスシリコン系材料から成る2層構成電
子写真感光体の製造方法であつて、高速・大面積
かつ高い再現性をもつた製造方法に関するもので
ある。[Detailed Description of the Invention] [Technical field to which the present invention pertains] The present invention provides a novel electrophotographic photosensitive method that has extremely excellent photosensitivity to visible light sources, is extremely durable, and is free from pollution and hygiene problems. More specifically, it is a method for manufacturing a two-layer electrophotographic photoreceptor made of an amorphous silicon material deposited by a high-frequency sputtering method. This invention relates to a manufacturing method with high reproducibility.
事務処理の能率化・合理化・自動化、すなわち
オフイスオートメーシヨンの波にのつて、複写技
術とりわけ電子写真技術も日進月歩の進展をみせ
ている。当初、非晶質セレン(a−Se)感光板
が市場へ出現して以来、酸化亜鉛(ZnO)、硫化
カドミウム(CdS)、すなわちカルコゲン元素ま
たはカルコゲン元素を含む化合物半導体が電子写
真感光材料として独壇場を築いてきた。この後、
ポリビニルカルバゾール(PVCz)とトリニトロ
フルオレノン(TNF)の電荷移動錯体を代表と
する有機半導体(OPC)もまた、これら有機高
分子の可撓性、多様性、絶縁抵抗性、さらには生
産性に注目され、市場へ提供されてきている現状
である。
Along with the streamlining, rationalization, and automation of office processes, that is, the wave of office automation, copying technology, especially electrophotography technology, is also showing rapid progress. Since amorphous selenium (a-Se) photosensitive plates first appeared on the market, zinc oxide (ZnO) and cadmium sulfide (CdS), that is, chalcogen elements or compound semiconductors containing chalcogen elements, have dominated as electrophotographic photosensitive materials. has been built. After this,
Organic semiconductors (OPCs), typified by charge transfer complexes of polyvinylcarbazole (PVCz) and trinitrofluorenone (TNF), are also attracting attention due to the flexibility, versatility, insulation resistance, and productivity of these organic polymers. The current situation is that it has been provided to the market.
しかしながら、上記の材料は、それぞれ長所・
短所をあわせもつており、必ずしも理想的な感光
体材料とはいえないものである。例えば、a−
Se系材料に関しては、光疲労、コロナ放電の繰
り返しにともなう表面結晶化による特性の劣化、
人体への有毒性等の短所をあげることができる。
ZnOおよびCdS材料に関しては、通常、バインダ
ーとの分散系として設計されるので耐湿性・現像
剤のクリーニング性・光応答速度の欠如が共通の
問題点として指摘され、ZnOは感度および耐久性
の点、CdSは人体・環境への公害問題の点が大き
な短所となつている。さらにOPC系材料に関し
ては、感光層表面の硬度が不充分なため、耐摩も
う性に欠け、さらに耐湿性・現像剤のクリーニン
グ性の点においても問題が残つていた。また分光
感度領域が狭い点、人体への有毒性の点も短所と
してあげることができる。 However, each of the above materials has its own advantages and
It has some disadvantages and cannot necessarily be called an ideal photoreceptor material. For example, a-
Regarding Se-based materials, photo fatigue, deterioration of properties due to surface crystallization due to repeated corona discharge,
Disadvantages include toxicity to the human body.
Regarding ZnO and CdS materials, common problems have been pointed out as lack of moisture resistance, developer cleanability, and light response speed because they are usually designed as a dispersion system with a binder. The major disadvantage of CdS is that it causes pollution to the human body and the environment. Furthermore, OPC materials lack abrasion resistance due to insufficient hardness of the surface of the photosensitive layer, and furthermore, problems remain in terms of moisture resistance and developer cleanability. Further disadvantages include a narrow spectral sensitivity range and toxicity to the human body.
一般に、電子写真技術の心臓部であるこれら感
光体は、立派な半導体デバイスとしてとりあげら
れるべきものであるが、他に例をみないほどその
プロセス中において過酷な試練を繰り返し要求さ
れる宿命にあるため、その耐久性すなわち寿命が
大きな問題となる。この、感光体の寿命は、今後
ますますその進展が期待される高信頼性の複写技
術を設計する場合、避けることのできない重要な
課題である。さらにまた電子写真技術のインテリ
ジエント化にともない、高速処理化・高感度化・
高解像化および装置の小型化要求されつつある現
在、感光体材料は従来材料以上に優れた光感度、
光源とりわけ半導体レーザー波長域とのマツチン
グ、さらにより広範な分光感度特性を具備してい
ることが必須となる。 In general, these photoreceptors, which are the heart of electrophotographic technology, should be treated as fine semiconductor devices, but they are destined to undergo repeated and harsh trials during the process like no other. Therefore, its durability, that is, its lifespan, becomes a major issue. The lifespan of the photoreceptor is an important issue that cannot be avoided when designing highly reliable copying technology, which is expected to further develop in the future. Furthermore, as electrophotographic technology becomes more intelligent, faster processing, higher sensitivity, and
Nowadays, there is a growing demand for higher resolution and smaller equipment, and photoreceptor materials have superior photosensitivity and
It is essential that the light source is matched with the wavelength range of a semiconductor laser, in particular, and that it has a wider range of spectral sensitivity characteristics.
最近、アモルフアスシリコン系(以下a−Siと
略記する)材料が新しい電子写真感光体材料分野
できわめて大きな注目を集め、各所で精力的な研
究が行なわれている。というのは、a−Si系材料
が作製条件によつては電子写真感光体材料に要求
される特性を見事に満足することがわかつてきた
からである。電子写真感光体材料面からa−Si系
材料を評価すれば、以下の各性質においてきわめ
て優れていることが指摘できる。 Recently, amorphous silicon-based (hereinafter abbreviated as a-Si) materials have attracted much attention in the field of new electrophotographic photoreceptor materials, and vigorous research is being conducted in various places. This is because it has been found that a-Si based materials perfectly satisfy the characteristics required for electrophotographic photoreceptor materials depending on the manufacturing conditions. If a-Si type materials are evaluated from the viewpoint of electrophotographic photoreceptor materials, it can be pointed out that they are extremely excellent in each of the following properties.
(a) 電気的性質
(1) 原子価制御
周期律表b族元素(ホウ素族元素)のド
ーピングによりP−型、b族元素(チツ素
族元素)のドーピングによりn−型の原子価
制御が可能である。この制御により伝導度は
10-2〜10-14Ω-1cm-1と10桁以上変化させるこ
とができる。(a) Electrical properties (1) Valence control Doping with group b elements (boron group elements) of the periodic table controls the valence of P-type, and doping with group B elements (tirus group elements) controls the valence of n-type. It is possible. With this control, the conductivity is
It can be changed by more than 10 orders of magnitude, from 10 -2 to 10 -14 Ω -1 cm -1 .
(2) ホモ接合
グロー放電分解法(以下、G.D.法と略記
する)、反応性スパツターリング法(以下、
r−SP法と略記する)、またはイオンプレー
テイング法(以下、I.P.法と略記する)、い
ずれの方法においてもドーピングガスの切換
えにより容易にPn接合、またはpin接合が可
能である。 (2) Homojunction glow discharge decomposition method (hereinafter abbreviated as GD method), reactive sputtering method (hereinafter abbreviated as GD method)
In either method, a Pn junction or a pin junction can be easily formed by switching the doping gas.
(3) 優れた光導電性
一般にダングリングボンドターミネーター
としての水素または/およびフツ素の膜中含
有濃度および結合状態を制御することによ
り、優れた光導電性を賦与することができ
る。 (3) Excellent photoconductivity Generally, excellent photoconductivity can be imparted by controlling the concentration and bonding state of hydrogen and/or fluorine as dangling bond terminators in the film.
(b) 光学的性質
(1) 吸収スペクトル
光学的吸収端が約600nmであり、通常の
クセノンランプ、ハロゲンランプ、螢光灯、
希ガスレーザー、半導体レーザー、液晶表示
および発光ダイオード等の可視光光源とよい
マツチングを示す。また、ダングリングボン
ドターミネーターの膜中含有濃度を制御する
ことにより、吸収端を100nm以上、変化さ
せることができる。(b) Optical properties (1) Absorption spectrum The optical absorption edge is approximately 600 nm, and it is suitable for ordinary xenon lamps, halogen lamps, fluorescent lamps,
Shows good matching with visible light sources such as rare gas lasers, semiconductor lasers, liquid crystal displays, and light emitting diodes. Furthermore, by controlling the concentration of the dangling bond terminator in the film, the absorption edge can be changed by 100 nm or more.
さらに、同じテトラヘドラル系の炭素(C)や
ゲルマニウム(Ge)と混非晶化させること
により、より広範な分光感度領域を賦与する
ことができる。 Furthermore, by making it mixed amorphous with carbon (C) and germanium (Ge), which are also tetrahedrals, a wider spectral sensitivity range can be imparted.
(2) 大きな吸収係数
単結晶または多結晶シリコンの場合と比較
し、吸収係数が約1桁大きい。したがつて光
電変換素子としての膜厚は数μmで充分であ
る。 (2) Large absorption coefficient Compared to single crystal or polycrystalline silicon, the absorption coefficient is approximately one order of magnitude larger. Therefore, a film thickness of several μm is sufficient for a photoelectric conversion element.
(C) 機械的性質
(1) 大きな表面硬度
ビツカース硬度評価において、1500〜2000
Kg/mm2と報告されており、これはスリガラス
なみの高硬度である。a−Se/As系に比較
して20〜30倍の硬さであるため、感光体のよ
うな過酷な条件下での長寿命が期待される。
さらに炭素との混非晶化を図れば、表面硬度
は一層、向上する。(C) Mechanical properties (1) Large surface hardness 1500-2000 in Bitkers hardness evaluation
Kg/ mm2 , which is as hard as ground glass. Since it is 20 to 30 times harder than the a-Se/As type, it is expected to have a long life under harsh conditions such as photoreceptors.
Furthermore, if mixed amorphization with carbon is attempted, the surface hardness will be further improved.
(d) 熱的・化学的性質
(1) 大きな耐熱性
a−Seの結晶化温度が約80℃前後ときわ
めて低く、これ以上の温度化では、特性が著
しく低下するのに対し、a−Siにおいては、
少くとも350℃程度までは特性劣化がみとめ
られない。(d) Thermal and chemical properties (1) Great heat resistance The crystallization temperature of a-Se is extremely low at around 80℃, and at higher temperatures, its properties deteriorate significantly, whereas a-Si In,
No deterioration of characteristics is observed up to at least 350°C.
(2) 耐環境性
耐溶剤性・耐水性・耐湿性等、化学的に安
定している。またa−Si系材料は無害・無毒
であるため環境汚染の心配がない。 (2) Environmental resistance Chemically stable with solvent resistance, water resistance, moisture resistance, etc. Furthermore, since a-Si materials are harmless and non-toxic, there is no need to worry about environmental pollution.
当a−Si系材料を電子写真感光体として用いる
提案は、既に1977年西独国特許2746967号公報、
また国内においては、1979年特開昭54−86341に
おいてみられている。その後、当a−Si系材料を
用いた種々の電子写真感光体が提案されている
が、必ずしも理想的な感光体として完成されてい
るわけではなく、以下に述べるいくつかの未解決
問題が残つている。すなわち、まずその第1点は
他の感光体材料と比較し、単位層厚あたりの帯電
電位が小さい、暗減衰率が大きい、などのチヤー
ジアクセプタンス(Charge acceptance)面での
問題があげられる。第2点は、一般に当a−Si系
材料の基体への堆積技術はG.D.法が賞用されて
いるが、感光体特性を有するに必要な層厚を堆積
させた場合、堆積後、層表面に亀裂が現われた
り、基体からの剥離が生じることがあり、これが
大きな問題となつていた。第3点は、堆積速度と
大面積化、すなわち生産性・量産性、したがつて
製造コストの問題が工業化への実に大きなネツク
となつていた。 A proposal to use this a-Si-based material as an electrophotographic photoreceptor was already published in West German Patent No. 2746967 in 1977.
In Japan, it was also seen in 1979 Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-86341. Since then, various electrophotographic photoreceptors using this a-Si-based material have been proposed, but they have not necessarily been perfected as ideal photoreceptors, and there are still some unresolved problems as described below. It's on. That is, the first point is that compared to other photoreceptor materials, there are problems in terms of charge acceptance, such as a small charging potential per unit layer thickness and a large dark decay rate. The second point is that although the GD method is generally the preferred technique for depositing this a-Si material onto a substrate, when the layer thickness necessary to have photoreceptor properties is deposited, the layer surface Cracks may appear on the surface of the substrate, and peeling may occur from the substrate, which has been a major problem. The third point is that the problems of deposition speed and large area, that is, productivity and mass production, and therefore manufacturing costs, have become really major obstacles to industrialization.
上で述べた問題点を克服する設計として、これ
まで数多くの提案がなされてきている。たとえ
ば、特開昭54−116930等において述べられている
ように、導電性基体上に堆積させたa−Si系材料
をキヤリア生成層(Carrier generation layer;
CGL)として機能させさらにこの層上にOPCか
ら成るキヤリア輸送層(Carrier Trausport
layer;CTL)を積層させる設計は、一般にチヤ
ージアクセプタンスは大きく改善されるが、
CGLからCTLへのキヤリアの効果的な注入が困
難であり、光感度が著しく低下したり、大きな残
留電位を生じることが、別の大きな問題としてあ
らわれている。また上記機能分離型感光体設計に
おいては、a−Si系材料から成るCGL層上に
OPCから成るCTL層を層厚およびその物性を均
一に保ちつつ塗工しなければならないという製造
上の大きな困難性を有していた。また、たとえば
特開昭54−145539、55−4040、56−24354、56−
62254、56−156834等において述べられているよ
うに、a−Si中に化学修飾物質(Chemical
modifier)として酸素O、チツ素N、または炭素
(C)を含有させた単一層構成の感光体設計において
は、チヤージアクセプタンスは改善される方向に
あるが、一般に材料の光導電性が著しくそこなわ
れ、したがつて電子写真特性における光感度も少
なからず低下する場合が多かつた。他方、導電性
基体側からフリーキヤリアが光導電層表面へ流入
されるのを阻止し、かつ光照射により生成したキ
ヤリアーは導電性基体側へ通過させ得る中間層、
すなわちキヤリアブロツキング層を設けることに
よりチヤージアクセプタンスを向上させる提案が
数多く行なわれている。たとえば、導電性基体上
にホウ素(またはリン)をドープしたa−Siから
成る中間層を2000〓程度堆積させた後、比較的高
抵抗のa−si光導電層を重畳させたダイオード型
設計においては、上記中間層がブロツキング層と
して寄与する結果、正(または負)帯電時のチヤ
ージアクセプタンスが著しく向上することが実証
されている。(I.Shimizu,T.Komatu,and E.
Inoue,Photogropbic Science and
Engineering,vol24,No.5、251(1980))また、
たとえば、特開昭57−56846およびこれにつづく
一連の公報において提案されているように、導電
性基体上に、O、N、またはCのいずれかを含有
させた非光導電性のブロツキング層を設ける方法
もある。これら、ブロツキング層を設定する感光
体設計は、一般にチヤージアクセプタンスは向上
するが、中間層の物性および層厚によつて、感光
体特性が鋭敏に影響される。したがつて再現性の
高い、かなり高度な技術が必要とされる。特に、
光導電層とブロツキング層との界面近傍にトラツ
プされた空間電荷は残留電位を生じせしめること
が多い。無視できない程度の残留電位は、複写画
像にカブリをもたらしたり、感光体寿命を短くす
る。 Many proposals have been made so far as designs to overcome the problems mentioned above. For example, as described in JP-A-54-116930, etc., a-Si material deposited on a conductive substrate is used as a carrier generation layer;
A carrier transport layer (CGL) consisting of OPC is placed on top of this layer.
Designs that stack layers (CTL) generally greatly improve charge acceptance, but
Another major problem is that it is difficult to effectively inject carriers from the CGL to the CTL, resulting in a significant decrease in photosensitivity and a large residual potential. In addition, in the above function-separated photoreceptor design, the CGL layer made of a-Si material is
There was a major manufacturing difficulty in that the CTL layer made of OPC had to be coated while maintaining a uniform layer thickness and its physical properties. Also, for example, JP-A No. 54-145539, 55-4040, 56-24354, 56-
62254, 56-156834, etc., chemical modifiers (Chemical
(modifier) as oxygen O, nitrogen N, or carbon
In designing photoreceptors with a single layer structure containing (C), the charge acceptance tends to be improved, but generally the photoconductivity of the material is significantly impaired, and therefore the photosensitivity in electrophotographic properties is reduced. In many cases, there was also a considerable decrease in On the other hand, an intermediate layer that prevents free carriers from flowing into the surface of the photoconductive layer from the conductive substrate side and allows carriers generated by light irradiation to pass to the conductive substrate side;
That is, many proposals have been made to improve charge acceptance by providing a carrier blocking layer. For example, in a diode-type design in which an intermediate layer of a-Si doped with boron (or phosphorus) is deposited on a conductive substrate to the extent of 2000 μm, and then a relatively high-resistance a-Si photoconductive layer is superimposed. It has been demonstrated that, as a result of the intermediate layer serving as a blocking layer, charge acceptance during positive (or negative) charging is significantly improved. (I.Shimizu, T.Komatu, and E.
Inoue, Photogropbic Science and
Engineering, vol24, No.5, 251 (1980))
For example, as proposed in JP-A-57-56846 and a series of publications, a non-photoconductive blocking layer containing O, N, or C is formed on a conductive substrate. There is also a way to set it up. These photoreceptor designs in which a blocking layer is provided generally improve charge acceptance, but the properties of the photoreceptor are sensitively affected by the physical properties and layer thickness of the intermediate layer. Therefore, a fairly sophisticated technique with high reproducibility is required. especially,
Space charges trapped near the interface between the photoconductive layer and the blocking layer often create a residual potential. A non-negligible residual potential may cause fogging on copied images or shorten the life of the photoreceptor.
一方、たとえば、特開昭55−7761、57−8548、
57−67935等において述べられているようにa−
Si系材料の微粉末を電気絶縁性結着剤とともに分
散塗工した感光体設計においては、薄膜型感光体
と比較した場合、確かに大面積な塗工は可能とな
るものの、堆積されるa−Si微粉末の成長速度が
きわめて遅いこと、また該設計による感光体は薄
膜型感光体と比較した場合、光感度が劣つている
こと、さらには電子写真プロセス中での結着剤の
劣化にともなう感光体寿命の低下が問題となつて
いた。 On the other hand, for example, JP-A No. 55-7761, 57-8548,
57-67935 etc. a-
In a photoreceptor design in which fine powder of Si-based material is dispersed and coated together with an electrically insulating binder, it is certainly possible to coat a large area when compared to a thin film type photoreceptor, but the amount of deposited a -The growth rate of fine Si powder is extremely slow, and photoreceptors with this design have inferior photosensitivity when compared to thin-film photoreceptors, and furthermore, the binder deteriorates during the electrophotographic process. The accompanying reduction in the life of the photoreceptor has been a problem.
G.D.法において、堆積速度を著しく向上させ
る方法は特開昭57−67938において提案されてい
るように、より高次のシラン誘導体ガスを導入さ
せることにより達成される。 In the GD method, a method for significantly increasing the deposition rate is achieved by introducing a higher order silane derivative gas, as proposed in JP-A-57-67938.
この方法によれば、確実に堆積速度を著しく増
大させることができ、電子写真感光体として具備
するに必要な暗伝導度、および優れた光導電性を
あわせもつたa−Si層は、10μm/hr以上の堆積
速度と報告されている。(K.Ogava,I.Shimizu,
and E.Inoue,Japanese Jovrnal of Applied
Physics,Vol.20、No.9、L639(1981))他方、水
素ガスに希釈されたモノシランガスを用いたとき
にも堆積薄膜中の水素の結合状態を制御しつつ、
ガス導入の流速および印加するトナーパワーを最
適化させることにより、5μm/hrの堆積速度が
得られている。(Y.Nakayama,T.Natsuhara,
N.Nagasawa and T.Kawamura,Japanese
Jourral of Applied Physies,Vol.21、No.10、
L604(1982))
〔発明の構成〕
上記の諸問題および事実にたいし、本発明者ら
はa−Si系材料の堆積技術に高周波スパツターリ
ング法を採用し、上記の問題点を解決すべく鋭
意・検討をつづけてきた結果、導電性基体との強
固な付着力を有し、充分なチヤージアクセプタン
ス、きわめて優れた光感度、著しく大きな耐久性
および公害・衛生問題のない電子写真感光体の製
造方法であつて、簡便・高速かつ再現性のある製
造方法の開発に成功したものである。 According to this method, the deposition rate can be reliably increased significantly, and the a-Si layer, which has both the dark conductivity and excellent photoconductivity required for an electrophotographic photoreceptor, can be formed with a thickness of 10 μm/min. The deposition rate is reported to be more than hr. (K.Ogava, I.Shimizu,
and E. Inoue, Japanese Jovrnal of Applied
Physics, Vol. 20, No. 9, L639 (1981)) On the other hand, when using monosilane gas diluted with hydrogen gas, while controlling the bonding state of hydrogen in the deposited thin film,
By optimizing the flow rate of gas introduction and the applied toner power, a deposition rate of 5 μm/hr has been obtained. (Y.Nakayama, T.Natsuhara,
N.Nagasawa and T.Kawamura, Japanese
Journal of Applied Physies, Vol.21, No.10,
L604 (1982)) [Structure of the Invention] In order to solve the above-mentioned problems and facts, the present inventors adopted a high-frequency sputtering method as a deposition technique for a-Si material to solve the above-mentioned problems. As a result of extensive research and study, we have developed an electrophotographic photoreceptor that has strong adhesion to conductive substrates, has sufficient charge acceptance, extremely high photosensitivity, extremely high durability, and is free from pollution and hygiene problems. We have succeeded in developing a manufacturing method that is simple, fast, and reproducible.
本発明による電子写真感光体は導電性基体上に
酸素が高濃度にドープされたP−型アモルフアス
シリコン層、酸素が低濃度にドープされたP−型
アモルフアスシリコン層の2層構成として設計さ
れる。各層のP−型への原子価制御はドーピング
ガスとしてジボランガスを用い、同時に酸素ガス
を導入する。各層は、順次、in−situ法により連
続的に積層させる。この際、ジボランガス、およ
び酸素ガスは、He、Ne、Ar、Kr、Xeのような
希ガスまたはダングリングボンドターミネーター
としての水素ガスまたはフツ素ガスの少くとも1
種を用いて希釈されていてもよい。 The electrophotographic photoreceptor according to the present invention is designed to have a two-layer structure of a P-type amorphous silicon layer doped with a high concentration of oxygen and a P-type amorphous silicon layer doped with a low concentration of oxygen on a conductive substrate. be done. To control the valence of each layer to P- type, diborane gas is used as a doping gas, and oxygen gas is introduced at the same time. Each layer is successively laminated one after another by an in-situ method. At this time, diborane gas and oxygen gas are at least one of rare gases such as He, Ne, Ar, Kr, and Xe, or hydrogen gas or fluorine gas as a dangling bond terminator.
It may also be diluted with seeds.
さらに本発明の特徴とするところは、各層はそ
の堆積時の雰囲気ガスとして、さらにSinH2o+2
(但し、n=1、2、3、または4)または/お
よびSinF2o+2(但し、n=1、2、3、または4)
が含まれており、さらにトナーパワーの制御によ
つて従来技術の場合に比べはるかに高速で堆積で
きる点にある。 A further feature of the present invention is that each layer is further coated with SinH 2o+2 as an atmospheric gas during its deposition.
(however, n=1, 2, 3, or 4) or/and SinF 2o+2 (however, n=1, 2, 3, or 4)
Furthermore, by controlling the toner power, the toner can be deposited at a much higher speed than in the prior art.
以下、本発明について詳述する。 The present invention will be explained in detail below.
第1図に本発明による電子写真感光体の構成を
示した。第1図において104は導電性基体、1
03は酸素が高濃度にドープされたP−型アモル
フアスシリコン層、102は酸素が低濃度にドー
プされたP−型アモルフアスシリコン層であり、
自由表面101を有している。各層についての機
能を以下に順を追つて説明する。 FIG. 1 shows the structure of an electrophotographic photoreceptor according to the present invention. In FIG. 1, 104 is a conductive substrate, 1
03 is a P-type amorphous silicon layer doped with a high concentration of oxygen, 102 is a P-type amorphous silicon layer doped with a low concentration of oxygen,
It has a free surface 101. The functions of each layer will be explained below in order.
まず、酸素が高濃度にドープされたP−型アモ
ルフアスシリコン層103は、正帯電時のブロツ
キング層として機能している。すなわち導電性基
体104から電子が流入されることを阻止するこ
とによつて、暗所で自由表面101上に帯電され
た正極性電荷が中和され、したがつてチヤージア
クセプタンスが低下することを防ぐ機能を有す
る。この層を設けることにより単位層厚あたりの
帯電電位およびその暗減衰率の改善が図られるの
である。酸素が高濃度にドープされたP−型アモ
ルフアスシリコン層が上で述べたブロツキング機
能をもたらす機構は以下のごとく解釈される。一
般に水素化されていないアモルフアスシリコン膜
は、その膜中にシリコンのダングリングボンドに
起因する、約1019個/cm3のスピン密度が観測され
る。すなわちエネルギー帯中のフエルミ準位近傍
に高密度の局在電子状態が存在していることを意
味し、この状態においては、光導電性やドーピン
グによる効果的な原子価制御は期待できない。し
たがつて、ダングリングボンドターミネーターと
して、たとえば水素が必ず含有されたアモルフア
ス水素化シリコン合金(amorphous
hydrogenated silicon alloy)でなければ機能材
料とはなり得ないものである。(通常、a−Si:
Hと略記される)所で、G.D.法においてもr−
Sp法においても、堆積時の雰囲気ガス中に水素
ガスの比率を高めていつても、必ずしも局在電子
状態密度が減少するわけではない。通常、過剰な
ダングリングボンドターミネーターとしてのガス
は、膜中に非結合性状態でまきこまれると考えら
れている。すなわち、膜中において分子・原子状
態で存在しており、このことは一般に膜の電気的
性質を低下させる。モノシランガスを用いたG.
D.法において、酸素ガスを添加させることによ
つて電子写真感光体特性を向上させる提案は、先
述したように既に特開昭56−156834等において公
知のところであるが、本発明者らは、r−Sp法
においても酸素ガスを添加するときの効果を詳細
に検討してきた結果、水素で補償され得なかつた
ダングリングボンドを、新たに添加した酸素ガス
が、そのより大きな電気陰性度によつて有効に補
償することを確認した。したがつて、この場合に
は酸素ガスを添加しなかつた場合に比べ、ドーピ
ングによる原子価制御の効果はより一層向上す
る。現に、ドーピングガスとしてジボラン
(B2H6)ガスを用いたとき、ホウ素(B)はネツトワ
ーク中に4配位で組みこまれ、きわめて優れたP
−型半導体として堆積されることがわかつた。以
上の場合において導入する全ガス中に占める酸素
ガスの比率は、堆積されるa−Si:H膜の電気
的・光学的性質にきわめて大きな影響をもたら
し、一般に酸素ガスの比率が高くなるにしたが
い、固有の暗伝導度は低下し、光学ギヤツプはよ
り増大する。また、このとき光伝導度は低下する
傾向にある。酸素が高濃度にドープされたP−型
a−Si:H層から成るブロツキング層が本質的に
具備していなければならない電子的物性は光生成
キヤリアの高い生成効率ではなくて、正孔の移動
度・寿命積が電子のそれに比べより大きいという
点にある。感光体自由表面101上に正帯電を施
した場合、導電性基体104側には、負極性電荷
が誘起される結果、感光体バルク方向にわたつて
電場が形成される。この電場の下で、導電性基体
側の負極性電荷が感光体バルクを通過して自由表
面101上の正極性電荷を中和させるならば、こ
れは表面電位の大きな暗減衰率となり、チヤージ
アクセプタンスの低下をまねく。前述したように
酸素が高濃度にドープされたP−型a−Si:H層
は多数キヤリアが正孔であり電子の移動度寿命積
は正孔のそれに比べ3桁程度低下している。した
がつて該層を設けることによつて負極性電荷のバ
ルク中への注入およびその通過は確実に抑制さ
れ、チヤージアクセプタンスの向上が図られる。
次に可視光露光にともない、後述する酸素が低濃
度にドープされたP−型a−Si:H層から成る光
導電層102において発生した光生成キヤリアの
うち、電子は自由表面101上の正極性電荷を中
和させる。一方、正孔はこれが多数キヤリアとな
るように制御された前記ブロツキング層103を
通過することになるので、帯電された正極性電荷
の光誘起放電には有利な設計となる。以上、詳述
してきた酸素が高濃度にドープされたP−型、a
−Si:H層は、その層厚が電子写真特性に鋭敏に
影響し、通常100〓〜2μm、好適には200〓〜1μ
mがのぞましい。該ブロツキング層におけるダン
グリングボンドターミネーターは水素を例示した
が、本発明はこれに限るものではなく、フツ素お
よび水素をともに用いた場合にも適用できる。 First, the P-type amorphous silicon layer 103 doped with oxygen at a high concentration functions as a blocking layer during positive charging. That is, by blocking the inflow of electrons from the conductive substrate 104, the positive charges accumulated on the free surface 101 in the dark are neutralized, and the charge acceptance is therefore reduced. It has the function of preventing By providing this layer, the charged potential per unit layer thickness and its dark decay rate can be improved. The mechanism by which the P-type amorphous silicon layer doped with oxygen at a high concentration provides the above-mentioned blocking function is interpreted as follows. Generally, a non-hydrogenated amorphous silicon film has a spin density of about 10 19 spins/cm 3 due to dangling bonds of silicon in the film. This means that a high-density localized electronic state exists near the Fermi level in the energy band, and in this state, effective valence control by photoconductivity or doping cannot be expected. Therefore, as a dangling bond terminator, for example, an amorphous silicon hydride alloy that always contains hydrogen can be used as a dangling bond terminator.
It cannot be used as a functional material unless it is a hydrogenated silicon alloy. (Usually, a-Si:
(abbreviated as H), and in the GD method also r-
In the Sp method, even if the proportion of hydrogen gas in the atmospheric gas during deposition is increased, the localized electronic state density does not necessarily decrease. It is generally believed that excess gas as a dangling bond terminator is incorporated into the film in a non-bonded state. That is, they exist in the membrane in a molecular/atomic state, which generally deteriorates the electrical properties of the membrane. G using monosilane gas.
D. In the method, the proposal to improve the electrophotographic photoreceptor characteristics by adding oxygen gas is already known in Japanese Patent Application Laid-Open No. 156834/1983 as mentioned above, but the present inventors As a result of a detailed study of the effect of adding oxygen gas in the r-Sp method, we found that the newly added oxygen gas, due to its larger electronegativity, can eliminate dangling bonds that could not be compensated by hydrogen. It was confirmed that compensation would be provided effectively. Therefore, in this case, the effect of valence control by doping is further improved compared to the case where no oxygen gas is added. In fact, when diborane (B 2 H 6 ) gas is used as a doping gas, boron (B) is incorporated into the network in a four-coordinate manner, resulting in extremely excellent P
It was found that it was deposited as a −-type semiconductor. In the above cases, the ratio of oxygen gas to the total gas introduced has a very large effect on the electrical and optical properties of the deposited a-Si:H film, and generally, as the ratio of oxygen gas increases, , the intrinsic dark conductivity decreases and the optical gap becomes larger. Moreover, at this time, the photoconductivity tends to decrease. The essential electronic property that a blocking layer consisting of a P-type a-Si:H layer doped with oxygen is not high generation efficiency of photogenerated carriers, but hole movement. The point is that the degree-lifetime product is larger than that of electrons. When the free surface 101 of the photoreceptor is positively charged, negative charges are induced on the conductive substrate 104 side, and as a result, an electric field is formed in the bulk direction of the photoreceptor. Under this electric field, if the negative charges on the conductive substrate side pass through the photoreceptor bulk and neutralize the positive charges on the free surface 101, this will result in a large dark decay rate of the surface potential and the charge This leads to a decrease in acceptance. As mentioned above, in the P-type a-Si:H layer doped with a high concentration of oxygen, the majority carriers are holes, and the lifetime product of electron mobility is about three orders of magnitude lower than that of holes. Therefore, by providing this layer, injection of negative polarity charges into the bulk and passage therethrough are reliably suppressed, and charge acceptance is improved.
Next, upon exposure to visible light, electrons of the photogenerated carriers generated in the photoconductive layer 102 consisting of a P-type a-Si:H layer doped with oxygen at a low concentration, which will be described later, are transferred to the positive electrode on the free surface 101. Neutralizes sexual charges. On the other hand, since the holes pass through the blocking layer 103, which is controlled so that they become majority carriers, the design is advantageous for photoinduced discharge of positive charges. As described above, the P-type doped with a high concentration of oxygen, a
-The thickness of the Si:H layer has a sharp effect on the electrophotographic properties, and is usually 100〓~2μm, preferably 200〓~1μm.
m is desirable. Although hydrogen is exemplified as the dangling bond terminator in the blocking layer, the present invention is not limited to this, and can also be applied to cases where fluorine and hydrogen are used together.
第2に酸素が低濃度にドープされたP−型a−
Si:H層102について以下詳細に説明する。該
層は、画像露光により静電潜像を形成する機能を
有さなければならないので可視光露光にともなう
優れた光電利得、および充分なチヤージアクセプ
タンスを賦与するに要する暗伝導度を具備してい
ることが必須となる。 Second, P-type a- doped with a low concentration of oxygen
The Si:H layer 102 will be explained in detail below. Since the layer must have the function of forming an electrostatic latent image upon imagewise exposure, it must have the dark conductivity necessary to provide excellent photoelectric gain upon exposure to visible light and sufficient charge acceptance. It is essential to be present.
一般に、r−SP法で作製されるアモルフアス
水素化シリコン(a−Si:H)、アモルフアスフ
ツ素化シリコン(以下a−Si:Fと略記する)、
およびアモルフアス水素化・フツ素化シリコン
(以下a−Si:H:Fと略記する)はG.D.法で作
製されるものと比較し、エネルギー帯中のフエル
ミ準位近傍の局在電子状態密度が高く、したがつ
て光電特性もまた劣つたものになると考えられて
いた。しかしながら本発明者らは作製時の種々の
パラメータを系統的に制御し、堆積されたa−Si
系材料薄膜の基本的な光学的・電気的および物理
的性質を詳細に検討してきた結果、むしろG.D.
法で作製されるものよりも優れた光電特性を有す
るa−Si系材料薄膜の、r−SP法による作製技
術を獲得するに至つた。一般に、r−SP法にお
けるパラメータとは以下のものをあげることがで
きる。到達真空圧力、導入ガス全圧、スパツター
リング時のガス全圧、ガス全圧中に占める各ガス
の分圧、各ガスの流量、ガスの導入径路およびそ
の混合方法、高周波発振管陽極電圧(または高周
波電力密度)、高周波の周波数、基本温度、基本
−ターゲツト間距離、スパツター室の幾何、なら
びに本スパツター時間である。本発明者らは、以
上の作製時パラメータを系統的に制御して各パラ
メータが堆積されるa−Si:H膜の諸性質へ与え
る効果を詳細に検討し、先述した電子写真感光体
の光導電層として機能させるべくその最適化を行
なつてきた結果、光生成キヤリアの発生効率は確
かに優れており、また光電利得も大きいけれど
も、これらの優れた光導電的性質を維持したまま
電子写真感光体として具備すべき暗伝導度δd(通
常δd<10-12Ω-1cm-1)を賦与することはできない
と結論した。所でG.D.法において、ジボランガ
スを用いて、P−型へ原子価制御を行なつた場
合、未ドープの場合と比較し、δdは3桁程度低
下することはよく知られている。(W.E.Spear
and P.G.Lecomber,Philosophical Magazine,
Vol.33、935(1976))本発明者らは、r−SP.法
においてもまた、ジボランガスを用いてP−型へ
の原子価制御を行なつた結果、優れた光導電的性
質を維持したまま、δdが10-12Ω-1cm-1台のP−型
アモルフアス水素化シリコン(以下a−Si:H(B)
と略記する)膜の作製技術を確立するに至つた。
したがつて、本発明者らは、導電性基体上に先述
した、酸素が高濃度にドープされたP−型a−
Si:H層から成るブロツキング層を堆積させ、さ
らにこの上に前述したa−Si:H(B)層を重畳させ
て電子写真感光体を試作し、その詳細な評価を行
なつてきた。その結果、正帯電時における表面電
位形成、優れた光感度および無視できる残留電位
を備えた感光体が作製し得ることを確認した。し
かしながら上記感光体は以下に述べる大きな問題
点を有していることが明らかになつた。 Generally, amorphous hydrogenated silicon (a-Si:H) produced by the r-SP method, amorphous amorphous silicon fluoride (hereinafter abbreviated as a-Si:F),
And amorphous hydrogenated/fluorinated silicon (hereinafter abbreviated as a-Si:H:F) has a higher localized electronic state density near the Fermi level in the energy band than that produced by the GD method. Therefore, it was thought that the photoelectric properties would also be inferior. However, the present inventors systematically controlled various parameters during fabrication, and the deposited a-Si
As a result of detailed studies on the basic optical, electrical, and physical properties of thin films of based materials, we found that GD
We have now acquired a technology for producing a-Si material thin films using the r-SP method, which have better photoelectric properties than those produced by the r-SP method. Generally, parameters in the r-SP method include the following. Ultimate vacuum pressure, total gas pressure to be introduced, total gas pressure during sputtering, partial pressure of each gas in the total gas pressure, flow rate of each gas, gas introduction path and mixing method, high frequency oscillator tube anode voltage ( or radio frequency power density), the frequency of the radio frequency, the base temperature, the base-to-target distance, the geometry of the sputter chamber, and the main sputter time. The present inventors systematically controlled the above-mentioned manufacturing parameters, examined in detail the effects of each parameter on the properties of the deposited a-Si:H film, and determined that the above-mentioned electrophotographic photoreceptor As a result of optimizing it to function as a conductive layer, the generation efficiency of photogenerated carriers is certainly excellent, and the photoelectric gain is also large, but it is not possible to perform electrophotography while maintaining these excellent photoconductive properties. It was concluded that it is not possible to provide the dark conductivity δd (usually δd<10 -12 Ω -1 cm -1 ) that a photoreceptor should have. By the way, in the GD method, it is well known that when diborane gas is used to control the valence to P-type, δd is reduced by about three orders of magnitude compared to the case of undoped material. (WESpear
and PGLecomber, Philosophical Magazine,
Vol. 33, 935 (1976)) The present inventors also maintained excellent photoconductive properties by controlling the valence to P-type using diborane gas in the r-SP. method. P-type amorphous hydrogenated silicon (hereinafter referred to as a-Si: H(B)) with δd of 10 -12 Ω -1 cm -1
We have now established a technology for producing membranes (abbreviated as ).
Therefore, the present inventors prepared the above-mentioned P-type a-
A blocking layer consisting of a Si:H layer was deposited, and the a-Si:H(B) layer described above was further superimposed on the blocking layer to fabricate a prototype electrophotographic photoreceptor, and its detailed evaluation was performed. As a result, it was confirmed that a photoreceptor with surface potential formation during positive charging, excellent photosensitivity, and negligible residual potential could be produced. However, it has become clear that the above photoreceptor has the following major problems.
(1) 凹凸のある、ザラザラした表面モホロジー
十分な感光体特性を有するに必要な20μm程
度の層厚を堆積させた場合、その表面状態は肉
眼で識別できる程度の微少な凹凸状のザラザラ
したモホロジーを有している。(1) Rough and uneven surface morphology When a layer thickness of about 20 μm, which is necessary to have sufficient photoconductor characteristics, is deposited, the surface condition has a rough morphology with minute irregularities that can be discerned with the naked eye. have.
これは主として、膜中にとりこまれた過剰な
結合性および非結合性水素のブリスターリング
(blistering)に起因するピンヘツド(pin
head)と考えられる。この表面モホロジーは、
電子写真プロセス中に現像剤の層表面への侵入
をもたらし、クリーニング性を極端に悪くさせ
る。また、複写画像も解像性の劣つた低画質で
あつた。 This is mainly due to the blistering of excess bonded and non-bonded hydrogen trapped in the membrane.
head). This surface morphology is
During the electrophotographic process, developer enters the surface of the layer, resulting in extremely poor cleaning performance. Further, the copied image was also of low quality with poor resolution.
(2) 不十分なチヤージアクセプタンス
初期の感光体特性を評価するに、主として単
位層厚あたりの小さな帯電電位、大きな暗減衰
率すなわちチヤージアクセプタンスは決して満
足できるものではなかつた。(2) Insufficient charge acceptance When evaluating the initial characteristics of the photoreceptor, it was found that the small charging potential per unit layer thickness and the large dark decay rate, that is, the charge acceptance, were by no means satisfactory.
(3) 繰り返しにともなうチヤージアクセプタンス
の劣化
コロナ帯電・画像露光・および除電の、基本
的な電子写真プロセスを繰り返して、感光体特
性を評価した結果、漸次チヤージアクセプタン
スが減少していく傾向にあり、約2000回の繰り
返しによつて実用的なチヤージアクセプタンス
は全く得られなくなつた。(3) Deterioration of charge acceptance due to repetition As a result of repeating the basic electrophotographic process of corona charging, image exposure, and static elimination, and evaluating the photoreceptor characteristics, it was found that charge acceptance gradually decreased. However, after about 2000 repetitions, it became impossible to obtain any practical charge acceptance.
本発明者らは、上記の諸問題を解決すべく鋭
意、研究検討を重ねてきた結果、前記した、酸素
ガスを添加して堆積したP−型a−Si:H膜にお
いては、表面モホロジーが著しく改善され鏡面状
化されることを見出した。また、このように表面
モホロジーが改善された感光体においては、チヤ
ージアクセプタンスが向上すること、および繰り
返しにともなうチヤージアクセプタンスの劣化が
全く認められないことが明らかとなつた。 The present inventors have conducted extensive research and study to solve the above-mentioned problems, and have found that the surface morphology of the P-type a-Si:H film deposited with the addition of oxygen gas is It was found that the surface was significantly improved and the surface became mirror-like. It has also been revealed that the photoreceptor with improved surface morphology has improved charge acceptance and no deterioration in charge acceptance due to repeated use.
しかしながら、先述したように、酸素ガスの添
加は、一般に堆積されるP−型a−Si:H膜のδd
とともに光伝導度δpをも低下させる。電子写真
感光体においては、δpの絶対値よりもむしろ画
像露光時の光伝導度・暗伝導度比δp/δdが重要
になると考えられるので、この点について詳細な
検討を加えた結果、先述した、酸素が高濃度にド
ープされたP−型a−Si:H層から成るブロツキ
ング層にたいして酸素が低濃度にドープされたP
−型a−Si:H層から成る光導電層とすることに
よつて、優れた光感度を維持したまま、上記諸問
題をすべて解決することに成功したのである。 However, as mentioned earlier, the addition of oxygen gas can reduce the δd of the generally deposited P-type a-Si:H film
At the same time, the photoconductivity Δp also decreases. In electrophotographic photoreceptors, it is thought that the ratio of photoconductivity to dark conductivity δp/δd during image exposure is more important than the absolute value of δp.As a result of a detailed study on this point, the above-mentioned , a blocking layer consisting of a P-type a-Si:H layer doped with a high concentration of oxygen, and a P-type a-Si:H layer doped with a low concentration of oxygen.
By using a photoconductive layer consisting of a -type a-Si:H layer, they succeeded in solving all of the above problems while maintaining excellent photosensitivity.
該光導電層におけるダングリングボンドターミ
ネーターは水素を例示したが、本発明はこれに限
るものではなくフツ素および水素をともに用いた
場合にも適用できる。 Although hydrogen is exemplified as the dangling bond terminator in the photoconductive layer, the present invention is not limited to this, and can also be applied to cases where fluorine and hydrogen are used together.
他方、以上によつて堆積された、酸素が高濃度
にドープされたP−型a−Si:H層から成るブロ
ツキング層、および酸素が低濃度にドープされた
P−型a−Si:H層から成る光導電層薄膜の赤外
線吸収スペクトルを詳細に解析してきた結果、こ
れらの薄膜は共通に以下の特徴を有していること
が明らかとなつた。 On the other hand, a blocking layer consisting of a P-type a-Si:H layer doped with a high concentration of oxygen and a P-type a-Si:H layer doped with a low concentration of oxygen were deposited as described above. As a result of detailed analysis of the infrared absorption spectra of photoconductive thin films consisting of
(1) 各P−型a−Si:H層ともに膜中水素濃度が
5〜50原子%である。ここで膜中水素濃度の算
出はFreemanとPaulの方法によつた。(E.C.
Freeman and W.Paul,Physical Review(B)、
Vol.18、No.8、4288(1978)
(2) 各P−型a−Si:H層ともにシリコン−水素
の伸縮振動モードの吸収において、2100cm-1近
傍のダイハイドライドモード吸収係数α(ω)
の積分強度∫2200 2000α(ω)dωが200cm-1近傍のモ
ノハイドライドモード吸収係数α′(ω)の積分
強度∫2050 1950α′(ω)dωに比べ2倍以上大きい。
す
なわち∫2200 2000α(ω)dω/∫2050 1950α′(ω)d
ω>2を
満足する。(1) The hydrogen concentration in each P-type a-Si:H layer is 5 to 50 at.%. Here, the hydrogen concentration in the film was calculated according to the method of Freeman and Paul. (EC
Freeman and W. Paul, Physical Review (B),
Vol. 18, No. 8, 4288 (1978) (2) In absorption of silicon-hydrogen stretching vibration mode in each P-type a - Si:H layer, dihydride mode absorption coefficient α (ω )
The integrated intensity ∫ 2200 2000 α(ω)dω is more than twice as large as the integrated intensity ∫ 2050 1950 α′(ω)dω of the monohydride mode absorption coefficient α′(ω) near 200 cm −1 .
That is, ∫ 2200 2000 α(ω)dω/∫ 2050 1950 α′(ω)d
Satisfies ω>2.
(3) 各P−型a−Si:H層の1000cm-1近傍のシリ
コン−酸素−シリコンに基く吸収において酸素
が高濃度にドーブされたP−型a−Si:H層の
吸収係数β(ω)の積分強度∫1050 950β(ω)dωが
酸素が低濃度にドープされたP−型a−Si:H
層の吸収係数β′(ω)の積分強度∫1050 950β′(ω
)
dωに比べ2倍以上大きい。すなわち∫1050 950β
(ω)dω/∫1050 950β′(ω)dω>2を満足する。( 3 ) Absorption coefficient β ( ω) integrated intensity ∫ 1050 950 β(ω)dω is P-type a-Si:H doped with a low concentration of oxygen
The integrated intensity of the absorption coefficient β′(ω) of the layer∫ 1050 950 β′(ω
)
It is more than twice as large as dω. i.e. ∫ 1050 950 β
(ω)dω/∫ 1050 950 β′(ω)dω>2 is satisfied.
以上、詳しく述べてきたように、導電性基体上
に酸素が高濃度にドープされたP−型a−Si:H
層から成るブロツキング層、および酸素が低濃度
にドーブされたP−型a−Si:H層から成る光導
電層の2層から構成される電子写真感光体設計を
行なうことにより、きわめて優れた光感度を維持
したまま、充分なチヤージアクセプタンスおよび
著しく大きな耐久性を賦与することができる。 As described in detail above, P-type a-Si:H doped with oxygen at a high concentration on a conductive substrate
By designing an electrophotographic photoreceptor consisting of two layers: a blocking layer consisting of a photoreceptor layer, and a photoconductive layer consisting of a P-type a-Si:H layer doped with a low concentration of oxygen, an extremely superior photoreceptor can be achieved. Sufficient charge acceptance and significantly greater durability can be imparted while maintaining sensitivity.
次に、高周波スパツターリング装置の動作、お
よび本発明の電子写真感光体の製造方法について
以下、順を追つて説明する。第2図に、本発明に
よる電子写真感光体の作製に用いた高周波スパツ
ターリング装置を示す。第2図において、1はス
パツター質、2はスパツター用結晶シリコンター
ゲツト、3はターゲツト冷却用水冷管、4はシヤ
ツター、5は基体、6は基体ホルダー、7は基体
加熱用ヒーター、8は基体冷却用水冷管、9は基
体温度検出用熱電対、10はヴユーイングポー
ト、11はシユルツ型真空計、12はバラトロン
型真空計、13はB−A型真空計、14はガイス
ラー真空計、15はエアーリークバルヴ、16は
バリアブルリークバルヴ、17はスパツター室リ
ーク用高純度チツ素ガス、18,19,20,2
1,22,23、および24はそれぞれ水素−希
ガス既混合ガス、水素ガス、フツ素−希ガス既混
合ガス、SinH2o+2(但し、n=1、2、3または
4)、SinF2o+2(但し、n=1、2、3または4)、
酸素ガス、およびジボランガスである。ここで、
SinH22o+2、SinF2o+2、酸素ガスおよびジボランガ
スは、場合により、水素ガス、フツ素ガスまたは
希ガスの少くとも1種を用いて希釈されていても
よい。また、25は荒びきバルヴ、26は補助バ
ルヴ、27はメインバルヴ、28は液体チツ素ト
ラツプ、29はバツフル、30はオイル拡散ポン
プ、31はロータリーポンプ、32はロータリー
バルヴ、33は高周波電源、34は高周波整合器
である。スパツター用シリコンターゲツトは、単
結晶でも多結晶でもよいが、いずれの場合におい
てもその純度がきわめて高いものがのぞましく、
通常5−nine純度以上のものを用いる。ターゲツ
トは純シリコンから成る真性のものでもよいが、
堆積されるa−Si:H薄膜の電気的性質を制御す
るため、あらかじめホウ素族元素(B、Al、Ga、
In、Tl)がドープされたものを用いることも可
能である。 Next, the operation of the high frequency sputtering apparatus and the method of manufacturing the electrophotographic photoreceptor of the present invention will be explained in order. FIG. 2 shows a high-frequency sputtering apparatus used for producing an electrophotographic photoreceptor according to the present invention. In Fig. 2, 1 is a sputtering material, 2 is a crystalline silicon target for sputtering, 3 is a water-cooled tube for cooling the target, 4 is a shutter, 5 is a substrate, 6 is a substrate holder, 7 is a heater for heating the substrate, and 8 is a substrate cooling tube. 9 is a thermocouple for detecting substrate temperature, 10 is a Vwing port, 11 is a Schultz type vacuum gauge, 12 is a Baratron type vacuum gauge, 13 is a B-A type vacuum gauge, 14 is a Geisler vacuum gauge, 15 is a Air leak valve, 16 is a variable leak valve, 17 is high purity nitrogen gas for sputter chamber leak, 18, 19, 20, 2
1, 22, 23, and 24 are respectively hydrogen-rare gas mixed gas, hydrogen gas, fluorine-rare gas mixed gas, SinH 2o+2 (however, n=1, 2, 3, or 4), SinF 2o +2 (however, n=1, 2, 3 or 4),
These are oxygen gas and diborane gas. here,
Sin H22o+2 , Sin F2o+2 , oxygen gas, and diborane gas may optionally be diluted with at least one of hydrogen gas, fluorine gas, or rare gas. Further, 25 is a roughing valve, 26 is an auxiliary valve, 27 is a main valve, 28 is a liquid nitrogen trap, 29 is a buffer, 30 is an oil diffusion pump, 31 is a rotary pump, 32 is a rotary valve, 33 is a high frequency power source, 34 is a high frequency matching box. The silicon target for sputtering may be either single crystal or polycrystalline, but in either case it is desirable that it be of extremely high purity.
Usually, a purity of 5-nine or higher is used. The target may be an intrinsic one made of pure silicon, but
In order to control the electrical properties of the deposited a-Si:H thin film, boron group elements (B, Al, Ga,
It is also possible to use one doped with In, Tl).
また、第2図に示した高周波スパツターリング
装置はターゲツトが下方部、基体が上方部に設け
られたスパツターアツプ(Sputter−up)方式と
なつているが、本発明による製造法はこれに限る
ものではなく、この上下が逆になつたスパツター
ダウン(Sputter−down)方式でも可能である。
さらにまた、通常、電子写真感光体はドラム状構
成として使用されるので、たとえば、特開昭52−
78504に提案されている回転ドラム基体へのスパ
ツターリングを行なうことは、よりのぞましい。
使用される基体は、少くともその表面が導電性処
理されたものであればよい。たとえば、ステンレ
ス、Al、Cr、Ni、Cu、Zn、Mo、Ag、Au、In、
Sn、pb、pd、Pt等の金属板、またはこれらの合
金板であつてもよい。あるいはガラスやセラミツ
クス表面上にIn2O3、SnO2、ITO、Al、Ag、Au
等を真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、気相成長
法、スパツターリング法、またはイオンプレーテ
イング法等でコートした、透明もしくは不透明な
導電性基体を用いることもできる。場合によつて
は、耐熱性を有するポリイミドフイルム等の合成
樹脂フイルム表面上に、上記の導電処理を処し
て、これを基体とすることもできる。これらの基
体は、超音波洗浄法等で清浄化された後、高周波
スパツターリング装置のスパツター室内へ装着さ
れる。 Furthermore, although the high-frequency sputtering device shown in FIG. 2 is of a sputter-up type in which the target is provided at the lower part and the base is provided at the upper part, the manufacturing method according to the present invention is not limited to this. Instead, a sputter-down method in which the top and bottom are reversed is also possible.
Furthermore, since electrophotographic photoreceptors are usually used in a drum-like configuration, for example,
It is more desirable to perform sputtering on a rotating drum substrate as proposed in 78504.
The substrate used may be one whose surface has been treated to be conductive at least. For example, stainless steel, Al, Cr, Ni, Cu, Zn, Mo, Ag, Au, In,
It may be a metal plate such as Sn, PB, PD, or Pt, or an alloy plate thereof. Or In 2 O 3 , SnO 2 , ITO, Al, Ag, Au on glass or ceramic surfaces.
It is also possible to use a transparent or opaque conductive substrate coated with a material such as by vacuum evaporation, electron beam evaporation, vapor phase growth, sputtering, ion plating, or the like. In some cases, the surface of a synthetic resin film such as a heat-resistant polyimide film may be subjected to the above conductive treatment, and this may be used as the substrate. After these substrates are cleaned by ultrasonic cleaning or the like, they are installed into a sputtering chamber of a high-frequency sputtering device.
上記の装置を用いた、本発明の電子写真感光体
の製造方法を以下に詳述する。シリコンターゲツ
ト2に陰極にとりつけ、基体5を基体ホルダー6
に装着後、スパツター室をロータリーポンプ30
で荒びきする。ガイスラー真空管14がほとんど
螢光を示さなくなつたのを確認し、荒びきバルヴ
25を閉め、補助バルヴ26を全開する。次に、
メインバルヴ27を全開し、オイル拡散ポンプ部
の液体チツ素トラツプを行なう。この後、B−A
型真空計13が到達真空圧力5×10-5pa以下を指
示するまで真空排気を行なう。一方、基体温度
は、室温ないし500℃、好ましくは50℃〜350℃の
うちの一定温度に設定する。基体温度の設定は、
基体加熱用ヒーター7、または冷却用水冷管8に
て行なう。雰囲気ガスおよびドーピングガスの導
入は、バリアブルリークバルヴ16を調節しなが
ら行なう。この際、特願昭57−062363で提案され
ている製造法を適用することによつて、堆積され
る薄膜の光電特性を改善することができる。 A method for manufacturing an electrophotographic photoreceptor of the present invention using the above-mentioned apparatus will be described in detail below. Attach the cathode to the silicon target 2, and place the substrate 5 on the substrate holder 6.
After installing the sputter chamber into the rotary pump 30
and make a loud noise. After confirming that the Geisler vacuum tube 14 no longer shows almost any fluorescence, close the rough valve 25 and fully open the auxiliary valve 26. next,
The main valve 27 is fully opened to trap the liquid nitrogen in the oil diffusion pump section. After this, B-A
Evacuation is performed until the vacuum gauge 13 indicates the ultimate vacuum pressure of 5×10 -5 pa or less. On the other hand, the substrate temperature is set at a constant temperature between room temperature and 500°C, preferably between 50°C and 350°C. To set the substrate temperature,
This is carried out using a heater 7 for heating the substrate or a water-cooled pipe 8 for cooling. The atmospheric gas and doping gas are introduced while adjusting the variable leak valve 16. At this time, by applying the manufacturing method proposed in Japanese Patent Application No. 57-062363, the photoelectric properties of the deposited thin film can be improved.
酸素が高濃度にドープされたP−型a−Si:H
層から成るブロツキング層は、雰囲気ガスに加
え、ドーピングガスとしてジボランガスおよび酸
素ガスを導入することによつて堆積させることが
できる。ドーピングガスのうち、特にジボランガ
スはP−型への原子価制御を行なう目的で導入さ
れるので、ppmオーダーの厳密な導入調節が要求
される。したがつて、水素ガス、フツ素ガスまた
は希ガスの少くとも1種を用いてあらかじめ希釈
された既混合ガスとして使用するとき、その制御
性はより優れている。酸素ガスもまた、同様な既
混合ガスとして使用することができる。本発明に
よる製造方法においては、種々のガスの導入は、
各ガスのB−A型真空計13による分圧により規
定する。すなわち、ドルトンの分圧の法則を適用
して全導入ガス中に占める各種ガスのモル分率を
規定する。本発明者らが、これまで数多くのP−
型a−Si:H膜を堆積し、その評価を行なつてき
た知見によれば、全ガス中に占めるジボランガス
の比率は、堆積される薄膜の電気的性質にきわめ
て鋭敏な影響を与えるものである。その比率が
2ppm以下の場合は、ホウ素原子が4配位の置換
型でとりこまれるには少なすぎるため、フエルミ
準位の価電子帯側へのシフト、および未補償のシ
リコンダングリングボンドの補償は有効には行な
われない。逆に2000ppm以上の場合は、未補償の
ダングリングボンドは完全に補償され、フエルミ
準位は価電子帯上に接近し、暗伝導度はアクセプ
ター準位からの正孔のホツピング伝導で支配され
るようになる。したがつて、暗伝導度δdは
10-10Ω-1cm-1以上の大きな値となる。また、この
場合には光生成電子の再結合確率が増加する結
果、光伝導度δpが減少するので、のぞましくな
い。以上の理由によつて、本発明による製造法に
おいては、P−型a−Si:H層堆積時の全ガス中
に占めるジボランガスの比率は、2ppm〜
2000ppmであることが必要である。一方、該ブロ
ツキング層堆積時における酸素ガスについては、
その比率が4%以下の場合は、感光体設計を行な
つたときのブロツキング効果が充分なものではな
く、逆に40%以上の場合は、光感度の低下、およ
び無視できない残留電位が観測され、のぞましく
ない。以上の理由によつて、酸素が高濃度にドー
プされたP−型a−Si:H層から成る該ブロツキ
ング層堆積時の全ガス中に占める酸素ガスの比率
は、4%〜40%であることが必要である。 P-type a-Si:H doped with high oxygen concentration
A blocking layer consisting of layers can be deposited by introducing diborane gas and oxygen gas as doping gases in addition to the atmospheric gas. Among the doping gases, diborane gas in particular is introduced for the purpose of controlling the valence to P-type, and therefore strict control of introduction on the order of ppm is required. Therefore, when used as a ready-mixed gas that has been diluted in advance with at least one of hydrogen gas, fluorine gas, or rare gas, the controllability is better. Oxygen gas can also be used as a similar premixed gas. In the production method according to the present invention, the introduction of various gases is
It is defined by the partial pressure of each gas measured by the B-A type vacuum gauge 13. That is, by applying Dalton's law of partial pressures, the molar fraction of each gas in the total introduced gas is defined. The present inventors have so far discovered a large number of P-
According to the knowledge gained from depositing and evaluating type a-Si:H films, the proportion of diborane gas in the total gas has an extremely sensitive effect on the electrical properties of the deposited thin film. be. That ratio is
If it is less than 2 ppm, there are too few boron atoms to be incorporated in the 4-coordinate substitution type, so the shift of the Fermi level to the valence band side and the compensation of uncompensated silicon dangling bonds are not effective. is not carried out. Conversely, at 2000 ppm or more, uncompensated dangling bonds are completely compensated, the Fermi level approaches the valence band, and dark conductivity is dominated by hopping conduction of holes from the acceptor level. It becomes like this. Therefore, the dark conductivity δd is
It becomes a large value of 10 -10 Ω -1 cm -1 or more. Furthermore, in this case, the probability of recombination of photogenerated electrons increases, resulting in a decrease in photoconductivity Δp, which is not desirable. For the above reasons, in the production method according to the present invention, the proportion of diborane gas in the total gas during deposition of the P-type a-Si:H layer is 2 ppm to 2 ppm.
It needs to be 2000ppm. On the other hand, regarding oxygen gas during the blocking layer deposition,
If the ratio is less than 4%, the blocking effect when designing the photoreceptor will not be sufficient, and if it is more than 40%, a decrease in photosensitivity and a non-negligible residual potential will be observed. , not desirable. For the above reasons, the proportion of oxygen gas in the total gas when depositing the blocking layer, which is composed of a P-type a-Si:H layer doped with a high concentration of oxygen, is 4% to 40%. It is necessary.
さらに、本発明による製造方法の特徴とすると
ころは、P−型a−Si:H層堆積時に雰囲気ガス
として、水素、フツ素または希ガスの少くとも1
種に加えることに
SinH2o+2(但しn=1、2、3または4)
または/および
SinF2o+2(但しn=1、2、3または4)
が含まれていることにある。上記ガスを雰囲気ガ
スとしてさらに加えることの目的は、感光体とし
て具備すべき諸性質を維持したまま、より高速で
堆積させることにある。 Furthermore, the manufacturing method according to the present invention is characterized in that at least one of hydrogen, fluorine, or a rare gas is used as an atmospheric gas during deposition of the P-type a-Si:H layer.
The seed contains SinH 2o+2 (n=1, 2, 3 or 4) or/and SinF 2o+2 (n=1, 2, 3 or 4). The purpose of further adding the above-mentioned gas as an atmospheric gas is to perform deposition at a higher speed while maintaining various properties that a photoreceptor should have.
以上によつて所定量の雰囲気ガスおよびドーピ
ングガスを導入する。この際、B−A型真空計1
3が指示する導入ガス全圧は6.7×10-3paないし
6.7×10-2paのうち、所望の一定圧力に設定する。
この後、メインバルヴ27を閉めて、スパツター
室1へガスの流入をつづける。次に、シヤツター
4が閉まつていることを確認後、高周波電源31
を投入し、発振周波数13.56MHzの高周波電界を
印加する。ヴユーイングポート10により、スパ
ツター室内にプラズマ放電が生起されたことを確
認した後、高周波電界の増加を一旦停止させ、
徐々にメインバルヴ27を開けることにより、シ
ユルツ型真空計11、またはバラトロン型真空計
12で表示されるガス圧を6.7×10-2paないし6.7
×10′paのうち、所望の一定圧力に設定する。真
空計で表示される圧力値が安定するのを待つた
後、高周波電源31の発振管陽極電圧を0.50kvな
いし4.00kvのうち、所望の一定電圧に設定する。
次に、高周波整合器32により、発振管陽極電流
が最大値を示すように高周波の整合を行なう。 Through the above steps, a predetermined amount of atmospheric gas and doping gas are introduced. At this time, the B-A type vacuum gauge 1
The total pressure of the introduced gas indicated by 3 is 6.7×10 -3 pa or
Set to the desired constant pressure of 6.7×10 -2 pa.
Thereafter, the main valve 27 is closed and gas continues to flow into the sputtering chamber 1. Next, after confirming that the shutter 4 is closed, the high frequency power supply 31
and apply a high-frequency electric field with an oscillation frequency of 13.56MHz. After confirming that plasma discharge has been generated in the sputtering chamber by the viewing port 10, the increase in the high frequency electric field is temporarily stopped,
By gradually opening the main valve 27, the gas pressure indicated by the Schultz type vacuum gauge 11 or the Baratron type vacuum gauge 12 is increased to 6.7×10 -2 pa or 6.7
Set to the desired constant pressure within ×10′pa. After waiting for the pressure value displayed on the vacuum gauge to stabilize, the oscillation tube anode voltage of the high frequency power source 31 is set to a desired constant voltage between 0.50 kv and 4.00 kv.
Next, the high frequency matching device 32 performs high frequency matching so that the oscillator tube anode current shows the maximum value.
以上によつて、所定の時間、プリスパツターリ
ングを行なつた後、シヤツター4を開けて本スパ
ツターリングを開始する。 After performing the pre-sputtering for a predetermined time as described above, the shutter 4 is opened and the main sputtering is started.
本発明者らが、これまで数多くのP−型a−
Si:H膜を堆積し、その評価を行なつてきた知見
によれば、スパツターリング時のパラメータとし
て、特に高周波電力密度および基体温度が堆積さ
れる膜物性を支配する、実に重要な要因としてあ
げられる。まず、高周波数電力密度は、0.3W/
cm2以下の場合、一般に固有の暗伝導度は低下し、
薄膜の表面モホロジーは改善される傾向にある
が、堆積速度が極端に低下し、基体との付着力も
また大きく劣化する。さらに、先述した、シリコ
ン−水素の赤外吸収係数の積分強度は、モノハイ
ドライドモードの寄与が増加するのにたいし、ダ
イハイドライドモードの寄与は減少する傾向にあ
つた。この条件下で堆積されたP−型a−Si:H
膜は光感度が劣化する。逆に、3.0w/cm2以上の
場合、堆積速度は著しく大きくなり、基体との付
着力も大きく改善されるが、ブリスターリングに
よる表面モホロジーの劣化、および暗伝導度の上
昇がみとめられる。したがつて、この条件下で堆
積されたP−型a−Si:H膜はチヤージアクセプ
タンスの低下をまねく。 The present inventors have so far discovered a number of P-type a-
According to the knowledge gained from depositing and evaluating Si:H films, it has been found that the parameters during sputtering, especially high frequency power density and substrate temperature, are really important factors that control the physical properties of the deposited film. can give. First, the high frequency power density is 0.3W/
Below cm2 , the intrinsic dark conductivity generally decreases;
Although the surface morphology of the thin film tends to be improved, the deposition rate is extremely reduced and the adhesion to the substrate is also greatly degraded. Furthermore, as for the integrated intensity of the silicon-hydrogen infrared absorption coefficient mentioned above, the contribution of the monohydride mode tends to increase, while the contribution of the dihydride mode tends to decrease. P-type a-Si:H deposited under this condition
The film's photosensitivity deteriorates. On the other hand, in the case of 3.0 w/cm 2 or more, the deposition rate increases significantly and the adhesion to the substrate is greatly improved, but deterioration of surface morphology due to blistering and increase in dark conductivity are observed. Therefore, P-type a-Si:H films deposited under this condition lead to a decrease in charge acceptance.
以上の理由によつて、本発明による製造方法に
おいては、P型a−Si:H膜堆積時の高周波電力
密度は
0.3w/cm2以上3.0w/cm2以下
であることが必要である。 For the above reasons, in the manufacturing method according to the present invention, it is necessary that the high frequency power density during deposition of the P-type a-Si:H film is 0.3 w/cm 2 or more and 3.0 w/cm 2 or less.
次に、基体温度は、50℃以下の場合、膜中水素
濃度は増大し、暗伝導度は低下する傾向にある
が、電子スピン共鳴法によれば、シリコンのダン
グリングボンドに起因する5×1017個/cm3のスピ
ン密度が観測され、局在電子密度が高すぎること
がわかつた。この条件下では、ホウ素によるP−
型への原子価制御は効果的ではなく、光伝導度も
また劣化する。逆に、350℃以上の場合は、膜中
水素濃度は著しく減少し、暗伝導度は上昇する傾
向にあつた。さらに光伝導度も劣化し始める。以
上の理由によつて、本発明による製造方法におい
ては、P−型a−Si:H膜堆積時の基体温度は
50℃以上 350℃以下
であることが必要である。 Next, when the substrate temperature is 50°C or less, the hydrogen concentration in the film tends to increase and the dark conductivity tends to decrease, but according to the electron spin resonance method, 5× A spin density of 10 17 spins/cm 3 was observed, indicating that the localized electron density was too high. Under this condition, P− due to boron
Valence control on type is not effective and photoconductivity also deteriorates. Conversely, at temperatures above 350°C, the hydrogen concentration in the film decreased significantly and the dark conductivity tended to increase. Furthermore, the optical conductivity also begins to deteriorate. For the above reasons, in the manufacturing method according to the present invention, it is necessary that the substrate temperature during deposition of the P-type a-Si:H film is 50°C or more and 350°C or less.
以上のパラメータ制御の下で、所定の時間、本
スパツターリングを行なつた後、シヤツター4を
閉めて、高周波電源31の発振管陽極電圧を降下
させる。以上によつて酸素が高濃度にドープされ
たP−型アモルフアスシリコン層が堆積される。
この後、全てのバリアブルリークバルヴを閉め、
B−A型真空計13が初期の到達真空圧力を指示
するのを待つ。 After main sputtering is performed for a predetermined time under the above parameter control, the shutter 4 is closed and the oscillation tube anode voltage of the high frequency power source 31 is lowered. Through the above steps, a P-type amorphous silicon layer doped with a high concentration of oxygen is deposited.
After this, close all variable leak valves,
Wait for the B-A type vacuum gauge 13 to indicate the initial ultimate vacuum pressure.
本発明者らが、これまでアモルフアスシリコン
系材料から成る数多くの多層構成型電子写真感光
体を設計してきた結果、一般にある層を堆積した
後、真空を破ることなく、その場(in−Situ)で
他の層を連続的に積層させることが実に重要であ
ることが判明した。ある層を堆積後、一旦、真空
を破つて、再度真空排気後他の層を積層させた場
合は、主として界面に存在する吸着ガス、および
その他のコンタミネーシヨンによつて、堆積後、
積層された第2層が層界面から剥離する現象がみ
られた。さらにこの場合には、主として層界面に
形成された構造欠陥によつて、光電物性に著しい
悪影響がもたらされることが多かつた。以上の理
由によつて、本発明による製造方法においては、
酸素が高濃度にドープされたP−型a−Si:Hか
ら成るブロツキング層上に、in−situ法により連
続的に、酸素が低濃度にドープされたP−型a−
Si:Hから成る光導電層を積層させることを特徴
とするものである。 The present inventors have designed a number of multilayer electrophotographic photoreceptors made of amorphous silicon-based materials. As a result, in general, after depositing a certain layer, it is possible to deposit a certain layer in-situ (in-situ) without breaking the vacuum. ) it turned out to be really important to laminate the other layers successively. After depositing a certain layer, if the vacuum is broken and another layer is deposited after evacuation again, the adsorbed gas existing at the interface and other contamination may cause
A phenomenon in which the laminated second layer peeled off from the layer interface was observed. Furthermore, in this case, structural defects formed mainly at layer interfaces often had a significant adverse effect on photoelectric properties. For the above reasons, in the manufacturing method according to the present invention,
On a blocking layer made of P-type a-Si:H doped with a high concentration of oxygen, a P-type a-type doped with a low concentration of oxygen is continuously deposited by an in-situ method.
It is characterized by stacking photoconductive layers made of Si:H.
酸素が低濃度にドープされたP−型a−Si:H
層から成る光導電層の堆積は、酸素ガスの導入量
が異なることを除いては、基本的に前述のブロツ
キング層の場合と同様である。該光導電層堆積時
の全ガス中に占める酸素ガスの比率が0.1%以下
の場合は、未補償のダングリングボンドを補償す
るに少なすぎるため、暗伝導度の低下、および原
子価制御の効果の向上は図ることができない。ま
た、表面モホロジーの改善もほとんどみられなか
つた。したがつて、この条件下で堆積された光導
電層から成る感光体においてはチヤージアクセプ
タンスの向上は図ることができない。逆に、全ガ
ス中に占める酸素ガスの比率が4%以上の場合
は、暗伝導度は低下し、表面モホロジーは確実に
改善されるが、光学ギヤツプがやや増大し始め、
著しく光伝導度が劣化し始める。すなわち、この
条件下では、画像露光による光生成キヤリアの発
生効率、および正孔の移動度・寿命積が低下す
る。したがつて光感度は劣化し始める。以上の理
由によつて、酸素が低濃度にドープされたP−型
a−Si:H層から成る該光導電層堆積時の、全ガ
ス中に占める酸素ガスの比率は0.1%以上4%未
満であることが必要である。 P-type a-Si:H doped with low concentration of oxygen
The deposition of the photoconductive layer consisting of layers is basically the same as that for the blocking layer described above, except that the amount of oxygen gas introduced is different. If the proportion of oxygen gas in the total gas during deposition of the photoconductive layer is 0.1% or less, it is too small to compensate for uncompensated dangling bonds, resulting in a decrease in dark conductivity and the effect of valence control. cannot be improved. Furthermore, little improvement in surface morphology was observed. Therefore, it is impossible to improve charge acceptance in a photoreceptor made of a photoconductive layer deposited under these conditions. Conversely, when the proportion of oxygen gas in the total gas is 4% or more, the dark conductivity decreases and the surface morphology is definitely improved, but the optical gap begins to increase slightly.
Photoconductivity begins to deteriorate significantly. That is, under this condition, the generation efficiency of photogenerated carriers due to imagewise exposure and the mobility/lifetime product of holes decrease. Therefore, the photosensitivity begins to deteriorate. For the above reasons, when depositing the photoconductive layer consisting of a P-type a-Si:H layer doped with oxygen at a low concentration, the proportion of oxygen gas in the total gas is 0.1% or more and less than 4%. It is necessary that
以上のパラメータ制御の下で、所定の時間、本
スパツターリングを行なつた後、シヤツター4を
閉めて、高周波電源引の発振管陽極電圧を降下さ
せ、全てのバリアブルリークバルヴを閉め、基体
温度が室温にもどるのを待つて、スパツター室1
より堆積された電子写真用感光体をとりだす。 After performing main sputtering for a predetermined time under the above parameter control, the shutter 4 is closed, the oscillation tube anode voltage of the high frequency power source is lowered, all variable leak valves are closed, and the substrate temperature is Wait for it to return to room temperature, then open the sputtering room 1.
The electrophotographic photoreceptor that has been deposited is taken out.
以上、詳述してきたように、本発明は、基体と
強固な付着力を有し、充分なチヤージアクセプタ
ンス、きわめて優れた光感度、著しく大きな耐久
性、かつ公害・衛生問題の全くない新規な電子写
真感光体の製造方法であつて、その簡便・高速・
かつ再現性のある製造方法を提供するものであ
る。
As described in detail above, the present invention is a novel product that has strong adhesion to the substrate, has sufficient charge acceptance, extremely excellent photosensitivity, extremely high durability, and has no pollution or sanitary problems. A method for manufacturing an electrophotographic photoreceptor, which is simple, fast, and
Moreover, it provides a reproducible manufacturing method.
本発明による電子写真感光体は、通常の単一
色、二色、およびカラー複写用感光体としてはも
ちろん、液晶表示、レーザープリンター、発光ダ
イオードプリンター等のインテリジエントコピア
用感光体としても充分適用できるものである。 The electrophotographic photoreceptor according to the present invention is fully applicable not only as a photoreceptor for ordinary single-color, two-color, and color copying, but also as a photoreceptor for intelligent copiers such as liquid crystal displays, laser printers, and light-emitting diode printers. It is.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
実施例 1
温度(25℃)、および湿度(50%)が調節され、
充分に清浄化された部屋に設置された第2図に示
した高周波スパツターリング装置を用いて、前述
した手順にしたがつて、以下に示した条件下で、
酸素がドープされたP−型a−Si:H層から成る
2層構成電子写真感光体を作製した。この際の、
酸素が高濃度にドープされたP−型a−Si:H層
(ブロツキング層)および酸素が低濃度にドープ
されたP−型a−Si:H層(光導電層)作製時の
共通条件を以下にまとめる。Example 1 Temperature (25°C) and humidity (50%) were adjusted,
Using the high-frequency sputtering device shown in Figure 2 installed in a thoroughly cleaned room, according to the procedure described above, under the conditions shown below,
A two-layer electrophotographic photoreceptor consisting of a P-type a-Si:H layer doped with oxygen was fabricated. At this time,
Common conditions for fabricating a P-type a-Si:H layer (blocking layer) doped with a high concentration of oxygen and a P-type a-Si:H layer (photoconductive layer) doped with a low concentration of oxygen. It is summarized below.
共通条件
ターゲツト:多結晶シリコン
5−nine純度120φ 6mmt
基体:清浄化したAl板100×100×1mmt
基体−ターゲツト間距離:35mm
導入ガス全圧:1.3×10-2pa
スパツターリング時のガス全圧:8.6×10-1pa
以下、ブロツキング層堆積時および光導電層堆
積時の条件とまとめる。Common condition target: polycrystalline silicon
5-nine purity 120φ 6mmt Substrate: Cleaned Al plate 100×100×1mmt Distance between substrate and target: 35mm Total gas pressure introduced: 1.3×10 -2 pa Total gas pressure during sputtering: 8.6×10 -1 pa The conditions for depositing the blocking layer and the photoconductive layer are summarized below.
ブロツキング層堆積時の条件
1 基体温度:150〜180℃
2 雰囲気ガスおよびドーピングガスの全導入ガ
ス中に占めるモル分率
H2:40%
He:8%
Ar:40%
SiH4:6.5%
O2:5.5%
B2H6:360ppm
3 高周波電力密度:1.1w/cm2
4 本スパツター時間:20分間
5 層厚:9000〓
光導電層堆積時の条件
1 基本温度:120〜150℃
2 雰囲気ガスおよびドーピングガスの全導入ガ
ス中に占めるモル分率
H2:66%
He:8%
Ar:18%
SiH4:6.5%
O2:1.5%
B2H6:160ppm
3 高周波電力密度:1.2w/cm2
4 本スパツター時間:7時間
5 層厚:18.9μm
以上によつて作製された電子写真感光体は表面
モホロジーが基体全面にわたつて鏡面状化された
ものであり、層厚の均一性はきわめて良好であつ
た。本感光体は通常の静電複写紙試験装置を用い
て、以下の条件下で電子写真感光体特性を評価し
た。すなわち、コロナ放電電圧プラス6kV、走査
速度250mm/secの条件で正帯電を処し、帯電直後
の表面電位(初期帯電電位V0ボルト)を測定す
る。次いで、暗所中5秒間暗減衰させ(5秒後の
電位V5ボルト)、電位保持率V5/V0を測定する。
この後、色温度2854〓、照度5ルツクスのタング
ステン光で光照射を行ない、表面電位をV5/2
ボルトに減衰させるに要する露光量(半減露光量
E1/2ルツクス・秒)を光感度として記録する。
また25ルツクス・秒の露光量を与えたときに残つ
ている電位を残留電位VRボルトとして記録する。
また、本試験装置には微分回路を設けて、表面電
位の時間微分が出力されるようになつているが、
光照射直後の光誘起放電速度dVL/dt(ボルト/
秒)を同時に記録させる。Conditions for blocking layer deposition 1 Substrate temperature: 150 to 180°C 2 Molar fraction of atmospheric gas and doping gas in the total introduced gas H 2 : 40% He: 8% Ar: 40% SiH 4 : 6.5% O 2 : 5.5% B 2 H 6 : 360ppm 3 High frequency power density: 1.1w/cm 2 4 Sputtering time: 20 minutes 5 Layer thickness: 9000 Conditions for photoconductive layer deposition 1 Basic temperature: 120 to 150℃ 2 Atmosphere gas and molar fraction of doping gas in the total introduced gas H 2 : 66% He: 8% Ar: 18% SiH 4 : 6.5% O 2 : 1.5% B 2 H 6 : 160ppm 3 High frequency power density: 1.2w/ cm 2 4 Main sputtering time: 7 hours 5 Layer thickness: 18.9 μm The electrophotographic photoreceptor fabricated above has a mirror-like surface morphology over the entire surface of the substrate, and the uniformity of the layer thickness is It was in extremely good condition. The electrophotographic photoreceptor characteristics of this photoreceptor were evaluated using a conventional electrostatic copying paper tester under the following conditions. That is, positive charging is performed under the conditions of a corona discharge voltage plus 6 kV and a scanning speed of 250 mm/sec, and the surface potential immediately after charging (initial charging potential V 0 volts) is measured. Then, the sample is allowed to decay in the dark for 5 seconds (potential V after 5 seconds is 5 volts), and the potential retention rate V 5 /V 0 is measured.
After this, tungsten light with a color temperature of 2854 and an illuminance of 5 lux is used to reduce the surface potential to V 5 /2.
The amount of exposure required for attenuation to volts (half-reduced exposure amount E1/2 lux·sec) is recorded as the photosensitivity.
Also, the potential remaining when an exposure amount of 25 lux seconds is applied is recorded as the residual potential V R volts.
Additionally, this test device is equipped with a differentiation circuit to output the time differential of the surface potential.
Photoinduced discharge rate dVL/dt (volt/
seconds) are recorded at the same time.
以上の評価の結果、
初期帯電電位 V0=570ボルト
5秒後の電位保持率(V5/V0)×100=79%
残留電位 VR=0ボルト
半減露光量 E1/2=1.5ルツクス・秒
光誘起放電速度 dVL/dt=1100ボルト/秒
であり、電子写真感光体としてきわめて優れた特
性を示した。 As a result of the above evaluation, initial charging potential V 0 = 570 volts Potential retention rate after 5 seconds (V 5 /V 0 ) x 100 = 79% Residual potential V R = 0 volts Half-reduced exposure amount E1/2 = 1.5 Lux・The photoinduced discharge rate was dVL/dt=1100 volts/second, and it exhibited extremely excellent characteristics as an electrophotographic photoreceptor.
次に、上記試験装置の光源をクセノンランプ光
源に交換し、モノクロメーターで単色光を照射す
ることによつて本感光体の分光感度特性を測定し
た。照射した単色光は約0.2μw/cm2のエネルギー
単位にそろえた。この結果を第3図に示す。従来
の感光体材料に比較して、きわめて高感度である
こと、および広い分光感度領域を有していること
がわかる。 Next, the light source of the test apparatus was replaced with a xenon lamp light source, and the spectral sensitivity characteristics of the photoreceptor were measured by irradiating monochromatic light with a monochromator. The irradiated monochromatic light was adjusted to an energy unit of approximately 0.2 μw/cm 2 . The results are shown in FIG. It can be seen that compared to conventional photoreceptor materials, it has extremely high sensitivity and a wide spectral sensitivity range.
次に、本感光体を用いて、通常のカスケード現
像法により画像形成処理を行なつたところ、解像
度が高く、きわめて鮮明な高品質画像を得ること
ができた。また、この画像処理を100000回繰り返
した後においても、初期と同様の良質な画像を得
ることができた。また、この場合の電子写真特性
は初期の値と比較したところ、全く異なつておら
ず、したがつて感光体の劣化はみとめることがで
きなかつた。 Next, when this photoreceptor was used to form an image by a normal cascade development method, it was possible to obtain a high-quality image with high resolution and extremely clarity. Furthermore, even after repeating this image processing 100,000 times, we were able to obtain images of the same high quality as the initial image. Further, when the electrophotographic characteristics in this case were compared with the initial values, there was no difference at all, and therefore, no deterioration of the photoreceptor could be observed.
一方、上記感光体のブロツキング層および光導
電層と同一の条件下で、それぞれ結晶シリコン基
板上に堆積させた試料の赤外線吸収スペクトルを
測定・解析した結果、両者ともに膜中水素濃度が
5ないし50原子%の間にあり、かつ
∫2200 2000α(ω)dω/∫2050 1950α′(ω)dω>2
および
∫1050 950β(ω)dω/∫1050 950β′(ω)dω>2
を満足していた。 On the other hand, as a result of measuring and analyzing the infrared absorption spectra of samples deposited on crystalline silicon substrates under the same conditions as the blocking layer and photoconductive layer of the photoreceptor, it was found that the hydrogen concentration in both films was between 5 and 50. between atomic % and ∫ 2200 2000 α(ω)dω/∫ 2050 1950 α′(ω)dω>2 and ∫ 1050 950 β(ω)dω/∫ 1050 950 β′(ω)dω>2 I was satisfied.
実施例 2
ブロツキング層および光導電層堆積時におい
て、全導入ガス中に占める酸素ガスのモル分率を
変化させた以外は、実施例1と同様の条件下で作
製した2層構成電子写真感光体の場合について記
す。ここで、酸素ガスはArガス中、25%に希釈
された既混合ガスを用いており、酸素ガスのモル
分率変化にともなう導入ガス全圧の過不足は水素
ガスで加減する。したがつて、酸素ガスのモル分
率の変化は、対応して水素ガスおよびArガスの
モル分率にも変化があらわれる。Example 2 A two-layer electrophotographic photoreceptor produced under the same conditions as Example 1, except that the molar fraction of oxygen gas in the total introduced gas was changed during the deposition of the blocking layer and photoconductive layer. I will describe the case of Here, a pre-mixed gas diluted to 25% in Ar gas is used as the oxygen gas, and hydrogen gas is used to adjust the excess or deficiency of the total pressure of the introduced gas as the molar fraction of oxygen gas changes. Therefore, a change in the mole fraction of oxygen gas causes a corresponding change in the mole fractions of hydrogen gas and Ar gas.
表−に変化させた酸素ガスのモル分率と、そ
れぞれの試料についての電子写真感光体特性をま
とめた。いずれの場合においても優れた特性を示
していることがわかる。 The table summarizes the changed molar fraction of oxygen gas and the electrophotographic photoreceptor characteristics for each sample. It can be seen that excellent characteristics are exhibited in both cases.
一方、第4図には、酸素ガスのモル分率が0.5
%(図中A)、1.5%(図中B)、2.5%(図中C)、
および4.0%(図中D)のシリコン−水素伸縮振
動モードの赤外線吸収スペクトル(だたし透過率
表示)を示した。解析の結果、いずれの場合にも
膜中水素濃度は5ないし50原子%の間にあり、
∫2200 2000α(ω)dω/∫2050 1950α′(ω)dω>2
を満足していた。さらに表−にまとめた各々の
試料についてブロツキング層と光導電層の赤外線
吸収スペクトルを解析した結果、
∫1050 950β(ω)dω/∫1050 950β′(ω)dω>2
を満足していた。 On the other hand, in Figure 4, the molar fraction of oxygen gas is 0.5.
% (A in the figure), 1.5% (B in the figure), 2.5% (C in the figure),
and 4.0% (D in the figure) of silicon-hydrogen stretching vibration mode infrared absorption spectrum (transmittance display). As a result of the analysis, the hydrogen concentration in the film was between 5 and 50 atomic % in all cases, satisfying ∫ 2200 2000 α(ω)dω/∫ 2050 1950 α′(ω)dω>2. Furthermore, as a result of analyzing the infrared absorption spectra of the blocking layer and photoconductive layer for each sample summarized in the table, it was found that ∫ 1050 950 β(ω)dω/∫ 1050 950 β′(ω)dω>2 .
■■■ 亀の甲 [0030] ■■■
実施例 3
光導電層堆積時において、高周波電力密度を変
化させたこと以外は、実施例1と同様の条件下で
作製した2層構成電子写真感光体の場合について
記す。ここでスパツター堆積速度は、高周波電力
密度にほぼ比例して増大するため、本スパツター
時間を加減することにより、層厚を約19μmの一
定値にそろえた。また、基体温度はプラズマ中の
輻射熱により大きく影響され、輻射熱は高周波電
力密度とともに増大するので、基体加熱のヒータ
ー電流の調節によつて、130℃ないし180℃の間に
制御した。■■■ Turtle Shell [0030] ■■■ Example 3 A two-layer electrophotographic photoreceptor fabricated under the same conditions as Example 1 except that the high-frequency power density was changed during photoconductive layer deposition. Describe the case. Here, since the sputtering deposition rate increases approximately in proportion to the high frequency power density, the layer thickness was adjusted to a constant value of about 19 μm by adjusting the sputtering time. Furthermore, since the substrate temperature is greatly affected by the radiant heat in the plasma, and the radiant heat increases with the radio frequency power density, it was controlled between 130°C and 180°C by adjusting the heater current for heating the substrate.
表−に変化させた高周波電力密度と、それぞ
れの試料についての電子写真感光体特性をまとめ
た。いずれの場合においても優れた特性を示して
いることがわかる。 The table summarizes the changed high frequency power density and the electrophotographic photoreceptor characteristics for each sample. It can be seen that excellent characteristics are exhibited in both cases.
一方、本実施例の光導電層堆積時と同一の条件
下で作製した試料の赤外線吸収スペクトルを解析
した結果、一般に、高周波電力密度を大きくすれ
ば、膜中水素濃度は減少する傾向にあるが、最少
の場合においても10原子パーセント以上の水素を
含有していた。また、吸収係数の積分強度比も実
施例2の場合と同様の結果であつた。 On the other hand, as a result of analyzing the infrared absorption spectrum of a sample prepared under the same conditions as those used for depositing the photoconductive layer in this example, it was found that, in general, increasing the high-frequency power density tends to reduce the hydrogen concentration in the film. , containing at least 10 atomic percent hydrogen. Further, the integrated intensity ratio of the absorption coefficient was similar to that of Example 2.
■■■ 亀の甲 [0031] ■■■
実施例 4
光導電層堆積時において、基体温度を変化させ
たこと以外は、実施例1と同様の条件下で作製し
た2層構成電子写真感光体の場合について記す。■■■ Tortoise Shell [0031] ■■■ Example 4 In the case of a two-layer electrophotographic photoreceptor produced under the same conditions as in Example 1, except that the substrate temperature was changed during the deposition of the photoconductive layer. I will write about.
表−に変化させた基体温度とそれぞれの試料
についての電子写真感光体特性をまとめた。いず
れの場合においても優れた特性を示していること
がわかる。 The table below summarizes the changed substrate temperatures and the electrophotographic photoreceptor characteristics for each sample. It can be seen that excellent characteristics are exhibited in both cases.
一方、本実施例の光導電層堆積時と同一条件下
で作製した試料の赤外線吸収スペクトルを解析し
た結果、一般に基体温度を大きくすれば膜中水素
濃度は減少する傾向にあるが、最少の場合におい
ても10原子パーセント以上の水素を含有してい
た。また、吸収係数の積分強度比も実施例2の場
合と同様の結果であつた。 On the other hand, as a result of analyzing the infrared absorption spectrum of a sample prepared under the same conditions as those used for depositing the photoconductive layer in this example, the hydrogen concentration in the film generally tends to decrease as the substrate temperature increases; It also contained more than 10 atomic percent hydrogen. Further, the integrated intensity ratio of the absorption coefficient was similar to that of Example 2.
■■■ 亀の甲 [0032] ■■■
次に、従来技術の場合および請求範囲以外の場
合と比較して、本発明の電子写真感光体の製造方
法の効果をより明確にするために行なつた比較例
について説明する。■■■ Turtle Shell [0032] ■■■ Next, in order to clarify the effects of the method for manufacturing an electrophotographic photoreceptor of the present invention in comparison with the conventional technology and cases other than the claims. A comparative example will be explained.
比較例 1
以下は、基本的な作製条件は実施例1の場合と
同様であるが、スパツターリング時のパラメータ
のうち、ひとつを請求範囲以外にして堆積させた
場合について記す。また、各場合において、感光
体層厚は2層をあわせて約20μmになるように本
スパツター時間を加減した。Comparative Example 1 The following describes a case in which the basic manufacturing conditions are the same as in Example 1, but one of the parameters during sputtering is set outside the claimed range. In each case, the main sputtering time was adjusted so that the total thickness of the two photoreceptor layers was about 20 μm.
試料番号5−1は、光導電層堆積時において全
導入ガス中に占める酸素ガスのモル分率を4.5%
にして行なつた。本試料は、表面モホロジーは理
想的な鏡面として堆積されるが赤外線吸収スペク
トルの解析の結果
∫1050 950β(ω)dω/∫1050 950β′(ω)dω=1.3
>2
であつた。 In sample number 5-1, the molar fraction of oxygen gas in the total gas introduced during photoconductive layer deposition was 4.5%.
I did it. The surface morphology of this sample is deposited as an ideal mirror surface, but the analysis of the infrared absorption spectrum shows that ∫ 1050 950 β(ω)dω/∫ 1050 950 β′(ω)dω=1.3
>2.
試料番号5−2は、ブロツキング層堆積時にお
いて本スパツター時間を60分間として、層厚を
2.7μmにした。 For sample number 5-2, when depositing the blocking layer, the main sputtering time was set to 60 minutes, and the layer thickness was increased.
It was set to 2.7 μm.
試料番号5−3は、光導電層堆積時において高
周波電力密度を3.1w/cm2にして行なつた。 For sample No. 5-3, the photoconductive layer was deposited at a high frequency power density of 3.1 W/cm 2 .
試料番号5−4は、光導電層堆積時において基
体温度を20ないし40℃の間に係つて行なつた。 Sample No. 5-4 was carried out with the substrate temperature between 20 and 40° C. during photoconductive layer deposition.
試料番号5−5は、光導電層堆積時において全
導入ガス中に占めるジボランカスの比率を
2050ppmにして行なつた。 Sample number 5-5 shows the proportion of diborancus in the total introduced gas during photoconductive layer deposition.
I did it at 2050ppm.
以上の5種類の感光体試料についての電子写真
感光体特性を表−にまとめた。いずれの場合に
おいてもチヤージアクセプタンス、残留電位およ
び光感度の少くともひとつが満足されるものでな
いことがわかる。 The electrophotographic photoreceptor characteristics of the above five types of photoreceptor samples are summarized in the table below. It can be seen that in all cases, at least one of charge acceptance, residual potential, and photosensitivity is not satisfied.
■■■ 亀の甲 [0033] ■■■
比較例 2
酸素が高濃度にドープされたP−型a−Si:H
層から成るブロツキング層を設けないこと以外
は、実施例1と同様の条件下で作製した。光導電
層のみの単一層電子写真感光体について特性を評
価した結果
初期帯電電位 V0=465ボルト
5秒後の電位保持率(V5/V0)×100=71%
残留電位 VR=0ボルト
半減露光量 E1/2=1.4ルツクス・秒
光誘起放電速度 dVL/dt=1025ボルト/秒
であつた。本比較例による感光体は、暗所中長時
間放置された後の試験においては、上記の優れた
特性を示すが、一般に連続的な繰り返しにおいて
は、帯電々位の立ちあがりが悪くなる傾向にあつ
た。すなわち、画像露光や除電光露光にともな
い、チヤージアクセプタンスが低下する。これは
感光体材料であるa−Si:H(B,O)の本質的
な劣化ではなく、露光処理にともない光生成した
キヤリアのうち、再結合しないてトラツプされた
電荷、および帯電時に導電性基体面から注入され
たキヤリアのうち、感光体バルク中にトラツプさ
れた電荷、すなわち空間電荷に起因する。したが
つて、暗所中、適当な時間放置することによつ
て、空間電荷を解放すれば初期値へ回復するが、
実用感光体としては、繰り返しにともなう画像・
濃度の変化をまねき、望ましくない。■■■ Turtle shell [0033] ■■■ Comparative example 2 P-type a-Si:H doped with high concentration of oxygen
It was produced under the same conditions as in Example 1 except that the blocking layer consisting of layers was not provided. Results of evaluating the characteristics of a single-layer electrophotographic photoreceptor with only a photoconductive layer Initial charging potential V 0 = 465 volts Potential retention rate after 5 seconds (V 5 /V 0 ) x 100 = 71% Residual potential V R = 0 Volts Half-life exposure E1/2 = 1.4 lux·sec Photoinduced discharge rate dVL/dt = 1025 volts/sec. The photoreceptor according to this comparative example shows the above-mentioned excellent characteristics in a test after being left in a dark place for a long time, but in general, the rise of the charged level tends to be poor when repeated repeatedly. Ta. That is, the charge acceptance decreases with image exposure and static elimination light exposure. This is not due to inherent deterioration of the photoreceptor material a-Si:H(B,O), but due to carriers photo-generated during exposure processing that are not recombined and trapped, and conductivity during charging. This is caused by charge trapped in the bulk of the photoreceptor, ie, space charge, among the carriers injected from the substrate surface. Therefore, if the space charge is released by leaving it in the dark for an appropriate amount of time, it will recover to its initial value.
As a practical photoreceptor, images and
This leads to changes in concentration, which is undesirable.
第1図は本発明による電子写真感光体の構成を
示す図、第2図は本発明の電子写真感光体の製造
方法に用いられる高速スパツターリング装置の概
略図、第3図は本発明による電子写真感光体の分
光感度特性を示す図、および第4図は、堆積時の
酸素ガスのモル分率を変化させたときの、シリコ
ン−水素伸縮振動モードの変化を示す図である。
101:自由表面、102:光導電層、10
3:ブロツキング層、104:導電性基体、1:
スパツター室、2:スパツター用結晶シリコンタ
ーゲート、5:基体、11:シユルツ型真空計、
13:B−A型真空計、16:バリアブルリーク
バルヴ、18:水素−希ガス既混合ガス、21:
SihH2o+2ガス(但しn=1,2,3または4)、
23:酸素ガス、24:ジボランガス、31:ロ
ータリーポンプ、33:高周波電源。
FIG. 1 is a diagram showing the structure of an electrophotographic photoreceptor according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of a high-speed sputtering device used in the method for manufacturing an electrophotographic photoreceptor according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the structure of an electrophotographic photoreceptor according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the spectral sensitivity characteristics of the electrophotographic photoreceptor, and FIG. 4 is a diagram showing changes in the silicon-hydrogen stretching vibration mode when the molar fraction of oxygen gas during deposition is changed. 101: Free surface, 102: Photoconductive layer, 10
3: Blocking layer, 104: Conductive substrate, 1:
Sputtering chamber, 2: Crystalline silicon target for sputtering, 5: Substrate, 11: Schulz type vacuum gauge,
13: B-A type vacuum gauge, 16: Variable leak valve, 18: Hydrogen-rare gas mixed gas, 21:
SihH 2o+2 gas (n=1, 2, 3 or 4),
23: Oxygen gas, 24: Diborane gas, 31: Rotary pump, 33: High frequency power supply.
Claims (1)
ガスに加えジボランガスを導入することにより、
酸素が高濃度にドープされたP−型アモルフアス
シリコン層と酸素が低濃度にドープされたP−型
アモルフアスシリコン層の2層を順次高周波スパ
ツターリング法によつて堆積する方法であつて、
かつ、 (a) 前記各アモルフアスシリコン層は、その堆積
時の高周波電力密度が0.3W/cm2〜3.0W/cm2で
あること (b) 前記各アモルフアスシリコン層は、その堆積
時の基体温度が50℃〜350℃であること (c) 前記酸素が高濃度にドープされたP−型アモ
ルフアスシリコン層は、その堆積時の全ガス中
に占める酸素ガスの比率が4%〜40%であるこ
と (d) 前記酸素が低濃度にドープされたP−型アモ
ルフアスシリコン層は、その堆積時の全ガス中
に占める酸素ガスの比率が0.1%〜4%である
こと (e) 前記各アモルフアスシリコン層は、その堆積
時の全ガス中に占めるジボランガスの比率が
2ppm〜2000ppmであること を特徴とする電子写真感光体の製造方法。[Claims] 1. By introducing diborane gas in addition to oxygen gas as a doping gas onto the conductive substrate,
A method in which two layers, a P-type amorphous silicon layer doped with a high concentration of oxygen and a P-type amorphous silicon layer doped with a low concentration of oxygen, are sequentially deposited by a high-frequency sputtering method. ,
and (a) each amorphous silicon layer has a high frequency power density of 0.3 W/cm 2 to 3.0 W/cm 2 when deposited; (c) The P-type amorphous silicon layer doped with a high concentration of oxygen has a substrate temperature of 50° C. to 350° C. The ratio of oxygen gas to the total gas during deposition is 4% to 40° C. (d) In the P-type amorphous silicon layer doped with a low concentration of oxygen, the proportion of oxygen gas in the total gas at the time of deposition is 0.1% to 4%. (e) Each amorphous silicon layer has a proportion of diborane gas in the total gas during its deposition.
A method for producing an electrophotographic photoreceptor, characterized in that the concentration is 2ppm to 2000ppm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4238383A JPS59168457A (en) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | Electrophotographic sensitive body and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4238383A JPS59168457A (en) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | Electrophotographic sensitive body and its manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59168457A JPS59168457A (en) | 1984-09-22 |
| JPH0342468B2 true JPH0342468B2 (en) | 1991-06-27 |
Family
ID=12634537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4238383A Granted JPS59168457A (en) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | Electrophotographic sensitive body and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59168457A (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5781268A (en) * | 1980-11-08 | 1982-05-21 | Minolta Camera Co Ltd | Electrophotographic receptor |
-
1983
- 1983-03-16 JP JP4238383A patent/JPS59168457A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59168457A (en) | 1984-09-22 |
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