JPH0410620B2 - - Google Patents

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JPH0410620B2
JPH0410620B2 JP57028376A JP2837682A JPH0410620B2 JP H0410620 B2 JPH0410620 B2 JP H0410620B2 JP 57028376 A JP57028376 A JP 57028376A JP 2837682 A JP2837682 A JP 2837682A JP H0410620 B2 JPH0410620 B2 JP H0410620B2
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    • 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
    • G03G5/08235Silicon-based comprising three or four silicon-based layers
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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    • 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
    • G03G5/0825Silicon-based comprising five or six silicon-based layers

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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、光(ここでは広義の光で、紫外光
線,可視光線,赤外光線,X線,γ線等を示す)
の様な電磁波に感受性のある光導電部材に関す
る。 固体撮像装置、或いは像形成分野における電子
写真用像形成部材や原稿読取装置における光導電
層を形成する光導電材料としては、高感度で、
SN比〔光電流(Ip)/暗電流(Id)〕が高く、照
射する電磁波のスペクトル特性にマツチングした
吸収スペクトル特性を有すること、光応答性が速
く、所望の暗抵抗値を有すること、使用時におい
て人体に対して無公害であること、更には固体撮
像装置においては、残像を所定時間内に容易に処
理することができること等の特性が要求される。
殊に、事務機としてオフイスで使用される電子写
真装置内に組込まれる電子写真用像形成部材の場
合には、上記の使用時における無公害性は重要な
点である。 この様な点に立脚して最近注目されている光導
電材料料にアモルフアスシリコン(以後a−Siと
表記す)があり、例えば、独国公開第2746967号
公報、同第2855718号公報には電子写真用像形成
部材として、独国公開第2933411号公報には光電
変換読取装置への応用が記載されている。 而作ら、従来のa−Siで構成された光導電層を
有する光導電部材は、暗抵抗値,光感度,光応答
性等の電気的,光学的,光導電的特性,及び使用
環境特性の点、更には経時的安定性及び耐久性の
点において、各々、個々には特性の向上が計られ
ているが総合的な特性向上を計る上で更に改良さ
れる余地が存するのが実情である。 例えば、電子写真用像形成部材に適用した場合
に、高光感度化、高暗化抵抗化を同時に計ろうと
すると従来においてはその使用時において残留電
位が残る場合が度々観測され、この種光導電部材
は長時間繰返し使用し続けると、繰返し使用によ
る疲労の蓄積が起つて、残像が生ずる所謂ゴース
ト現象を発する様になる等の不都合な点が少なく
なかつた。 又、a−Si材料で光導電層を構成する場合に
は、その電気的,光導電的特性の改良を計るため
に、水素原子或いは弗素原子や塩素原子等のハロ
ゲン原子、及び電気伝導型の制御のために硼素原
子や燐原子等が或いはその他の特性改良のために
他の原子が、各々構成原子として光導電層中に含
有されるが、これ等の構成原子の含有の仕方如何
によつては、形成した層の電気的或いは光導電的
特性や耐圧性更には、耐久性等に問題が生ずる場
合があつた。 即ち、例えば電子写真用像形成部材として使用
した場合、形成した光導電層中に光照射によつて
発生したフオトキヤリアの該層中での寿命が充分
でないことや暗部において、支持体側よりの電荷
の注入の阻止が充分でないことが生ずる場合が少
なくなかつた。 更には、層厚が十数μ以上にななると層形成用
の真空堆積室より取り出した後、空気中での放置
時間の経過と共に、支持体表面からの層の浮きや
剥離、或いは層に亀裂が生ずる等の現象を引起し
勝ちであつた。この現象は、殊に支持体が通常、
電子写真分野に於いて使用されているドラム状支
持体の場合に多く起る等、経時的安定性の点に於
いて解決される可き点がある。 従つてa−Si材料そのものの特性改良が計られ
る一方で光導電部材を設計する際に、上記した様
な問題の総てが解決される様に工夫される必要が
ある。 本発明は上記の諸点に鑑み成されたもので、a
−Siに就て電子写真用像形成部材や固体撮像装
置、読取装置等に使用される光導電部材としての
適用性とその応用性という観点から総括的に鋭意
研究検討を続けた結果、シリコン原子を母体と
し、水素原子(H)又はハロゲン原子(X)のいずれ
か一方を少なくとも含有するアモルフアス材料、
所謂水素化アモルフアスシリコン、ハロゲン化ア
モルフアスシリコン、或いはハロゲン含有水素化
アモルフアスシリコン〔以後これ等の総称的表記
として「a−Si(H,X)」を使用する〕から構成
される光導電層を有する光導電部材の層構成を以
後に説明される様な特定化の下に設計されて作成
された光導電部材は実用上著しく優れた特性を示
すばかりでなく、従来の光導電部材と較べてみて
もあらゆる点において凌駕していること、殊に電
子写真用の光導電部材として著しく優れた特性を
有していることを見出した点に基づいている。 本発明は、耐光疲労に著しく長け、繰返し使用
に際しても劣化現象を起さず耐久性に優れ、残留
電位が全く又は殆んど観測されない光導電部材を
提供することを主たる目的とする。 本発明の他の目的は、支持体上に設けられる層
と支持体との間や積層される層の各層間に於ける
密着性に優れ、構造配列的に緻密で安定的であ
り、層品質の高い光導電部材を提供することであ
る。 本発明の他の目的は、電子写真用像形成部材と
して適用させた場合、静電像形成のための帯電処
理の際の電荷保持能力が充分あり、通常の電子写
真法が極めて有効に適用され得る優れた電子写真
特性を有する光導電部材を提供することである。 本発明の更に他の目的は、濃度が高く、ハーフ
トーンが鮮明に出て且つ解像度の高い、高品質画
像を得ることが容易にできる電子写真用の光導電
部材を提供することである。 本発明の光導電部材は、光導電部材用の支持体
と、シリコン原子を母体とし、窒素原子を構成原
子として含有する非晶質材料で構成された補助層
と、シリコン原子を母体とし、周期律表第族に
属する原子を構成原子として含有する非晶質材料
で構成された電荷注入防止層と、シリコン原子を
母体とする非晶質材料で構成され、光導電性を示
す非晶質層と、を有し、前記電荷注入防止層の層
厚tが30Å以上で0.3μ未満であり且つ電荷注入防
止層中に含有される前記周期律表第族に属する
原子の量C(v)が30atomic ppm以上であるか、又
は前記tが30Å以上で且つ前記C(v)が30atomic
ppm以上で100atomic ppm未満である事を特徴
とする。 上記した様な層構成を取る様にして設計された
本発明の光導電部材は、前記した諸問題の総てを
解決し得、極めて優れた電気的,光学的,光導電
的特性,耐圧性及び使用環境特性を示す。 殊に、電子写真用像形成部材として適用させた
場合には、画像形成への残留電位の影響が全くな
く、その電気的特性が安定しており高感度で、高
SN比を有するものであつて、耐光疲労、繰返し
使用特性に長け、濃度が高く、ハーフトーンが鮮
明に出て、且つ解像度の高い、高品質の画像を安
定して繰返し得ることができる。 又、本発明の光導電部材は支持体上に形成され
る非晶質層が、層自体が強靭であつて、且つ支持
体との密着性に著しく優れており、高速で長時間
連続的に繰返し使用することができる。 以下、図面に従つて、本発明の光導電部材に就
て詳細に説明する。 第1図は、本発明の第1の実施態様例の光導電
部材の層構成を説明するために模式的に示した模
式的構成図である。 第1図に示す光導電部材100は、光導電部材
用としての支持体101の上に、補助層102、
電荷注入防止層103、光導電性を有する非晶質
層104を具備し、非晶質層104は自由表面1
06を有している。補助層102は、主に、支持
体101と電荷注入防止層103との間の密着性
を計る目的の為に設けられ、支持体101と電荷
注入防止層103の両方と親和性がある様に、後
述する材質で構成される。 電荷注入防止層103は、支持体101側より
非晶質層104中へ電荷が注入されるのを効果的
に防止する機能を主に有する。非晶質層104
は、感受性の光の照射を受けて該層104中でフ
オトキヤリアを発生し、所定方向に該フオトキヤ
リアを輸送する機能を主に有する。 本発明のに於ける補助層は、シリコン原子を母
体とし、構成原子として窒素原子と必要に応じて
水素原子(H)、ハロゲン原子(X)とを含有する非
晶質材料(以後「a−SiN(H,X)」と記す)で
構成される。 a−SiN(H,X)としては、シリコン原子
(Si)を母体とし窒素原子(N)を構成原子とす
る非晶質材料(以後「a−SiaN1-a」と記す)、シ
リコン原子(Si)を母体とし、窒素原子(N)と
水素原子(H)を構成原子とする非晶質材料(以後
「a−SibN1-bcH1-c」と記す)、シリコン原子
(Si)を母体と、窒素原子(N)とハロゲン原子
(X)と、必要に応じて水素原子(H)とを構成原子
とする非晶質材料(以後「a−(SidN1-de(H,
X)1-e」と記す)とを挙げることができる。 本発明において、必要に応じて補助層中に含有
されるハロゲン原子(X)としては、具体的には
フツ素,塩素,臭素,ヨウ素が挙げられ、殊にフ
ツ素,塩素を好適なものとして挙げることが出来
る。 補助層を上記の非晶質材料で構成する場合の層
形成法としてはグロー放電法,スパツターリング
法,イオンインプランテーシヨン法,イオンプレ
ーテイング法,エレクトロンビーム法等が挙げら
れる。これ等の製造法は、製造条件,設備資本投
下の負荷程度,製造規模,作製される光導電部材
に所望される特性等の要因によつて適宜選択され
て採用されるが、所望する特性を有する光導電部
材を製造する為の作製条件の制御が比較的容易で
ある、シリコン原子と共に窒素原子,必要に応じ
て水素原子やハロゲン原子を作製する補助層中に
導入するのが容易に行える等の利点からグロー放
電法或いはスパツターリング法が好適に採用され
る。 更に、本発明に於いては、グロー放電法とスパ
ツターリング法とを同一装置系内で併用して補助
層を形成しても良い。グロー放電法によつて、a
−SiN(H,X)で構成される補助層を形成する
には、基本的にはシリコン原子(Si)を供給し得
るSi供給用の原料ガスと、窒素原子(N)導入用
の原料ガスと、必要に応じて水素原子(H)導入用の
又は/及びハロゲン原子(X)導入用の原料ガス
を、内部が減圧にし得る堆積室内に導入して、該
堆積室内にグロー放電を生起させ、予め所定位置
に設置されてある所定の支持体表面上にa−SiN
(H,X)からなる補助層を形成させれば良い。 又、スパツターリング法で補助層を形成する場
合には、例えば次の様にされる。 第一には、例えばAr,He等の不活性ガス又は
これ等のガスをベースとした混合ガスの雰囲気中
でSiで構成されたターゲツトをスパツタリングす
る際、窒素原子(N)導入用の原料ガスを、必要
に応じて水素原子(H)導入用の又は/及びハロゲン
原子(X)導入用の原料ガスと共にスパツタリン
グを行う真空堆積室内に導入してやれば良い。 第二には、スパツタリング用のターゲツトとし
て、Si3N4で構成されたターゲツトか、或いはSi
で構成されたターゲツトとSi3N4で構成されたタ
ーゲツトの二枚か、又はSiとSi3N4とで構成され
たターゲツトを使用することで形成される補助層
中へ窒素原子(N)を導入することが出来る。こ
の際、前記の窒素原子(N)導入用の原料ガスを
併せて使用すればその流量を制御することで補助
層中に導入される窒素原子(N)の量を任意に制
御することが容易である。 補助層中へ導入される窒素原子(N)の含有量
は、窒素原子(N)導入用の原料ガスが堆積室中
へ導入される際の流量を制御するか、又は窒素原
子(N)導入用のターゲツト中に含有される窒素
原子(N)の割合を、該ターゲツトを作成する際
に調整するか、或いは、この両者を行うことによ
つて、所望に従つて任意に制御することが出来
る。 本発明において使用されるSi供給用の原料ガス
となる出発物質としては、SiH4,Si2H6,Si3H3
Si4H10等のガス状態の又はガス化し得る水素化硅
素(シラン類)が有効に使用されるものとして挙
げられ、殊に、層作成作業の扱い易さ、Si供給効
率の良さ等の点でSiH4,Si2H6が好ましいものと
して挙げられる。 これ等の出発物質を使用すれば層形成条件を適
切に選択することによつて形成される補助層中に
Siと共にHも導入し得る。 Si供給用の原料ガスとなる有効な出発物質とし
ては、上記の水素硅素の他に、ハロゲン原子
(X)を含む硅素化合物、所謂、ハロゲン原子で
置換されたシラン誘導体、具体的には例えば
SiF4,Si2F6,SiCl4,SiBr4等のハロゲン化硅素
が好ましいものとして挙げることが出来、更に
は、SiH2F2,SiH2I2,SiH2Cl2,SiHCl3
SiH2Br2,SiHBr3等のハロゲン置換水素化硅素、
等々のガス状態の或いはガス化し得る、水素原子
を構成要素の1つとするハロゲン化物も有効な補
助層形成の為のSi供給用の出発物質として挙げる
事が出来る。 これ等のハロゲン原子(X)を含む硅素化合物
を使用する場合にも前述した様に、層形成条件の
適切な選択によつて形成される補助層中にSiと共
にXを導入することが出来る上記した出発物質の
中の水素原子を含むハロゲン化硅素化合物は、補
助層形成の際に層中にハロゲン原子(X)の導入
と同時に電気的或いは光電的特性の制御に極めて
有効な水素原子(H)も導入されるので、本発明にお
いては好適なハロゲン原子(X)導入用の出発物
質として使用される。 本発明において補助層を形成する際に使用され
るハロゲン原子(X)導入用の原料ガスとなる有
効な出発物質としては、上記したものの他に、例
えば、フツ素,塩素,臭素,ヨウ素のハロゲンガ
ス,BrF,ClF,ClF3,BrF5,BrF3,IF3,IF7
ICl,IBr等のハロゲン間化合物、HF,HCl,
HBr,HI等のハロゲン化水素を挙げることが出
来る。 補助層を形成する際に使用される窒素原子
(N)導入用の原料ガスに成り得るものとして有
効に使用される出発物質は、Nを構成原子とする
或いはNとHとを構成原子とする例えば窒素
(N2)アンモニア(NH3),ヒトラジン
(H2NNH2),アジ化水素(HN3),アジ化アンモ
ニウム(NH4N3)等のガス状の又はガス化し得
る窒素、窒化物及びアジ化物等の窒素化合物を挙
げることが出来る。 この他に、窒素原子(N)の導入に加えて、ハ
ロゲン原子(X)の導入も行えるという点から、
三弗化窒素(F3N)、四弗化窒素(F4N2)等のハ
ロゲン化窒素化合物を挙げることが出来る。 本発明に於いて、補助層をグロー放電法又はス
パツターリング法で形成する際に使用される稀釈
ガスとしては、所謂、希ガス、例えばHe,Ne,
Ar等が好適なものとして挙げることが出来る。 本発明の補助層を構成するa−SiN(H,X)
なる非晶質材料は、補助層の機能が、支持体と電
荷注入防止層との間の密着を強固にし、加えてそ
れ等の間に於ける電気的接触性を均一にするもの
であるから、補助層に要求される特性が所望通り
に与えられる様にその作成条件の選択が厳密に成
されて、注意深く作成される。 本発明の目的に適つた特性を有するa−SiN
(H,X)から成る補助層が形成される為の層作
成条件の中の重要素として、層作成時の支持体温
度を挙げる事が出来る。 即ち、支持体の表面にa−SiN(H,X)から
成る補助層を形成する際、層作成中の支持体温度
は、形成される層の構造及び特性を左右する重要
な因子であつて、本発明に於いては、目的とする
特性を有するa−SiN(H,X)が所望通りに作
成され得る様に層作成時の支持体温度が厳密に制
御される。 本発明に於ける目的が効果的に達成される為の
補助層を形成する際の支持体温度としては補助層
の形成法に併せて適宜最適範囲が選択されて、補
助層の形成が実行されるが、通常の場合、50℃〜
350℃、好適には、100℃〜250℃とされるのが望
ましいものである。補助層の形成には、同一系内
で補助層から電荷注入防止層、非晶質層、更には
必要に応じて非晶質層上に形成される他の層まで
連続的に形成する事が出来る、各層を構成する原
子の組成比の微妙な制御や層厚の制御が他の方法
に比べて比較的容易である事等の為に、グロー放
電法やスパツターリング法の採用が有利である
が、これ等の層形成法で補助層を形成する場合に
は、前記の支持体温度と同様に層形成の際の放電
パワー、ガス圧が、作成される補助層の特性を左
右する重要な因子として挙げることが出来る。 本発明に於ける目的が達成される為の特性を有
する補助層が生産性よく効果的に作成される為の
放電パワー条件としては、通常1〜300W,好適
には2〜150Wである。又、堆積室内のガス圧は
通常3×10-3〜5Torr,好適には8×10-3
0.5Torr程度とされるのが望ましい。 本発明の光導電部材に於ける補助層に含有され
る窒素原子の量及び必要に応じて含有される水素
原子,ハロゲン原子の量は、補助層の作製条件と
同様、本発明の目的を達成する所望の特性が得ら
れる補助層が形成される重要な因子である。 補助層中に含有される窒素原子(N)の量、水
素原子(H)の量,ハロゲン原子の量の夫々は、本発
明の目的が効果的に達成される様に上記の層作成
条件を考慮し乍ら所望に従つて任意に決定され
る。 補助層をa−SiaN1-aで構成する場合には、窒
素原子の補助層中の含有量は、好ましくは、1×
10-3〜60atomic%,より好適には1〜50atomic
%,aの表示では好ましくは0.4〜0.99999,より
好適には0.4〜0.99とされるのが望ましい。 a−(SibN1-bcH1-cで構成する場合には、窒素
原子(N)の含有量としては、好ましくは1×
10-3〜55atomic%,より好適には1〜55atomic
%,水素原子の含有量としては、好ましくは2〜
35atomic%,より好適には5〜30atomic%とさ
れ、b,cで表示すれば、bとしては通常0.43〜
0.99999,より好適には0.43〜0.99,cとしては通
常0.65〜0.98,好適には0.7〜0.95とされ、a−
(SidN1-de(H,X)1-eで構成する場合には、窒
素原子の含有量は、好ましくは1×10-3
60atomic%,より好適には1〜60atomic%,ハ
ロゲン原子の含有量,又は、ハロゲン原子と水素
原子とを併せた含有量は、好ましくは1〜
20atomic%,より好適には2〜15atomic%とさ
れ、この場合の水素原子の含有量は好ましくは
19atomic%以下、より好適には13atomic%以下
とされるのが望ましい。d,eの表示で示せば、
dとしては、好ましくは0.43〜0.99999,より好
ましくは、0.43〜0.99,cとしては、好ましく
は、0.8〜0.99,より好ましくは、0.85〜0.98とさ
れるのが望ましい。 本発明に於ける光導電部材を構成する補助層の
層厚としては、該補助層上に設けられる電荷注入
防止層の層厚及び電荷注入防止層の特性に応じ
て、所望に従つて適宜決定される。 本発明に於いて、補助層の層厚としては、通常
は、30Å〜2μ、好ましくは、40Å〜1.5μ,最適に
は50Å〜1.5μとされるのが望ましい。 本発明の光導電部材を構成する電荷注入防止層
は、シリコン原子(Si)を母体とし、周期律表第
族に属する原子(第族原子)と、好ましく
は、水素原子(H)又はハロゲン原子(X)、或いは
この両者とを構成原子とする非晶質層材料(以後
「a−Si(V,H,X)」と記す)で構成され、そ
の層厚t及び層中の第族原子の含有量C(v)は、
前記した範囲内の値とされる。 本発明に於ける電荷注入防止層の層厚t及び第
族原子の含有量C(v)としては、より好ましくは、
40Åt<0.3μで且つC(v)が40atomic ppm以上
であるか又は40atomic ppmC(v)<100atomic
ppmで且つtが40Å以上、最適には、50Åt<
0.3μ,で且つC(v)が50atomic ppm以上であるか、
又は50atomic ppmC(v)<100atomic ppmで且
つtが50Å以上であるのが望ましい。 本発明において、電荷注入防止層中に含有され
る周期律表第族に属する原子として使用される
のは、P(燐),As(砒素),Sb(アンチモン),B
(ビスマス)等であり、殊に好適に用いられるの
はP,Asである。 a−Si(V,H,X)で構成される電荷注入防
止層の形成には、補助層の形成の場合と同様に、
例えばグロー放電法,スパツタリング法,或いは
イオンプレーテイング法等の放電現象を利用する
真空堆積法が採用される。 例えば、グロー放電法によつて、a−Si(V,
H,X)で構成される電荷注入防止層を形成する
には、基本的にはシリコン原子(Si)を供給し得
るSi供給用の原料ガスと共に、第族原子を供給
し得る第族原子導入用の原料ガス、必要に応じ
て水素原子(H)導入用の又は/及びハロゲン原子
(X)導入用の原料ガスを、内部が減圧にし得る
堆積室内に導入して、該堆積室内にグロー放電を
生起させ、予め所定位置に設置されてある所定の
支持体表面上にa−Si(V,H,X)からなる層
を形成させれば良い。又、スパツタリング法で形
成する場合には、例えばAr,He等の不活性ガス
又はこれ等のガスをベースとした混合ガスの雰囲
気中でSiで構成されたターゲツトをスパツタリン
グする際、第族原子導入用の原料ガスを、必要
に応じて水素原子(H)又は/及びハロゲン原子
(X)導入用のガスと共にスパツタリング用の堆
積室に導入してやれば良い。 本発明において電荷注入防止層を形成するのに
使用される原料ガスとなる出発物質としては、第
族原子導入用の原料ガスとなる出発物質を除い
て、補助層形成用の出発物質と同様のものが所望
に従つて選択されて使用される。 電荷注入防止層中に第族原子を構造的に導入
するには、層形成の際に第族原子導入用の出発
物質をガス状態で堆積室中に電荷注入防止層を形
成する為の他の出発物質と共に導入してやれば良
い。この様な第族原子導入用の出発物質と成り
得るものとしては、常温常圧でガス状の又は、少
なくとも層形成条件下で容易にガス化し得るもの
が採用されるのが望ましい。その様な第族原子
導入用の出発物質として具体的には、燐原子導入
用としては、PH3,P2H4等の水素化燐,PH4I,
PF3,PF5,PCl3,PCl5,PBr3,PBr5,PI3等の
ハロゲン化燐等が挙げられる。これ等の他
AsH3,AsF3,AsCl3,AsBr3,AsF5,SbH3
SbF3,SbF5,SbCl3,SbCl5,BiH3,BiCl3
BiBr3等も第族原子導入用の出発物質の有効な
ものとして挙げることができる。 本発明に於いては電荷注入防止特性を与える為
に電荷注入防止層中に含有される第族原子は、
電荷注入防止層の層厚方向に実質的に平行な面
(支持体の表面に平行な面)内及び層厚方向に於
いては、実質的に均一に分布されるのが良いもの
である。 本発明に於いて、電荷注入防止層中に導入され
る第族原子の含有量は、堆積室中に流入される
第族原子導入用の出発物質のガス流量、ガス流
量比、放電パワー、支持体温度、堆積室内の圧力
等を制御することによつて任意に制御され得る。 本発明に於いて、電荷注入防止層中に必要に応
じて含有されるハロゲン原子(X)としては、補
助層の説明の際に記したのと同様のものが挙げら
れる。 本発明において、a−Si(H,X)で構成され
る非晶質層を形成するには例えばグロー放電法、
スパツタリング法、或いはイオンプレーテイング
法等の放電現象を利用する真空堆積法によつて成
される。例えば、グロー放電法によつてa−Si
(H,X)で構成される非晶質層を形成するには、
基本的にはシリコン原子(Si)を供給し得るSi供
給用の原料ガスと共に、水素原子(H)導入用の又
は/及びハロゲン原子(X)導入用の原料ガス
を、内部が減圧にし得る堆積室内に導入して、該
堆積室内にグロー放電を生起させ、予め所定位置
に設置されてある所定の支持体上の注入防止層表
面上にa−Si(H,X)から成る層を形成させれ
ば良い。又、スパツタリング法で形成する場合に
は、例えばAr,He等の不活性ガス又はこれ等の
ガスをベースとした混合ガスの雰囲気中でSiで構
成されたターゲツトをスパツタリングする際、水
素原子(H)又は/及びハロゲン原子(X)導入用の
ガスをスパツタリング用の堆積室に導入してやれ
ば良い。 本発明において、必要に応じて非晶質層中に含
有されるハロゲン原子(X)としては、補助層の
場合に挙げたのと同様のものを挙げることが出来
る。 本発明において非晶質層を形成するのに使用さ
れるSi供給用の原料ガスとしては、補助層や電荷
注入防止層に就いて説明する際に挙げたSiH4
Si2H6,Si3H8,Si4H10等のガス状態の又はガス
化し得る水素化硅素(シラン類)が有効に使用さ
れるものとして挙げられ、殊に、層作成作業の扱
い易さ、Si供給効率の良さ等の点でSiH4,Si2H6
が好ましいものとして挙げられる。 本発明において非晶質層を形成する際に使用さ
れるハロゲン原子導入用の原料ガスとして有効な
のは、補助層の場合と同様に多くのハロゲン化合
物が挙げられ、例えばハロゲンガス,ハロゲン化
物,ハロゲン間化合物,ハロゲンで置換されたシ
ラン誘導体等のガス状態の又はガス化し得るハロ
ゲン化合物が好ましく挙げられる。 又、更には、シリコン原子(Si)とハロゲン原
子(X)とを構成要素とするガス状態の、又はガ
ス化し得る、ハロゲン原子を含む硅素化合物も有
効なものとして本発明に於ては挙げることが出来
る。 本発明に於いては、非晶質層()には、伝導
特性を制御する物質を含有させることにより、該
層の伝導特性を所望に従つて任意に制御すること
が出来る。 この様な物質としては、所謂、半導体分野で云
われる不純物を挙げることが出来、本発明に於い
ては、形成される非晶質層()を構成するa−
Si(H,X)に対して、P型伝導特性を与えるP
型不純物、具体的には、周期律表第族に属する
原子(第族原子)、例えばB(硼素),Al(アル
ミニウム),Ga(ガリウム),In(インジウム),Tl
(タリウム)等があり、殊に好適に用いられるの
は、B,Gaである。 本発明に於いて、非晶質層()に含有される
伝導特性を制御する物質の含有量は、該非晶質層
()に要求される伝導特性、或いは該層()
に直に接触して設けられる他の層の特性や、該他
の層との接触界面に於ける特性との関係等、有機
的関連性に於いて、適宜選択することが出来る。 本発明に於いて、非晶質層()中に含有され
る伝導特性を制御する物質の含有量としては、通
常の場合、0.001〜1000atomic ppm,好適には
50.05〜500atomic ppm,最適には0.1〜
200atomic ppmとされるのが望ましいものであ
る。 非晶質層中に伝導特性を制御する物質、例えば
第族原子を構造的に導入するには、層形成の際
に第族原子導入用の出発物質をガス状態で堆積
室中に、非晶質層を形成する為の他の出発物質と
共に導入してやれば良い。この様な第族原子導
入用の出発物質と成り得るものとしては、常温常
圧でガス状の又は、少なくとも層形成条件下で容
易にガス化し得るものが採用されるのが望まし
い。 その様な第族原子導入用の出発物質として具
体的には、硼素原子導入用としては、B2H6
B4H10,B5H9,B5H11,B6H10,B6H12,B6H14
等の水素化硼素、BF3,BCl3,BBr3等のハロゲ
ン化硼素等が挙げられる。この他、AlCl3
GaCl3,Ga(CH33,InCl3,TlCl3等も挙げるこ
とが出来る。 本発明において、形成される光導電部材の電荷
注入防止層及び非晶質層中に含有される水素原子
(H)の量又はハロゲン原子(X)の量又は水素原子
(H)とハロゲン原子(X)の量の和(H+X)は通
常の場合1〜40atomic%,好適には5〜
30atomic%とされるのが望ましい。電荷注入防
止層又は非晶質層中に含有される水素原子(H)又
は/及びハロゲン原子(X)量を制御するには、
例えば支持体温度又は/及び水素原子(H)、或いは
ハロゲン原子(X)を含有させる為に使用される
出発物質の堆積装置系内へ導入する量、放電々力
等を制御してやれば良い。 本発明において、非晶質層をグロー放電法で形
成する際に使用される稀釈ガス、或いはスパツタ
リング法で形成される際に使用されるスパツター
リング用のガスとしては、所謂稀ガス、例えば
He,Ne,Ar等が好適なものとして挙げること
が出来る。 本発明に於いて、非晶質層の層厚としては、作
成される光導電部材に要求される特性に応じて適
宜決められるものであるが、通常は、1〜100μ,
好ましくは1〜80μ,最適には2〜50μとされる
のが望ましいものである。 本発明に於いて使用される支持体としては、導
電性でも電気絶縁性であつても良い。導電性支持
体としては、例えば、NiCr,ステンレス,Al,
Cr,Mo,Au,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pd等の
金属又はこれ等の合金が挙げられる。 電気絶縁性支持体としては、ポリエステル,ポ
リエチレン,ポリカーボネート,セルローズ,ア
セテート,ポリプロピレン,ポリ塩化ビニル,ポ
リ塩化ビニリデン,ポリスチレン,ポリアミド等
の合成樹脂のフイルム又はシート,ガラス,セラ
ミツク,紙等が通常使用される。これ等の電気絶
縁性支持体は、好適には少なくともその一方の表
面を導電処理され、該導電処理された表面側に他
の層が設けられるのが望ましい。 例えば、ガラスであれば、その表面に、NiCr,
Al,Cr,Mo,Au,Ir,Nb,Ta,V,Ti,Pt,
Pd,In2O3,SnO2,ITO(In2O3+SnO2)等から
成る薄膜を設けることによつて導電性が付与さ
れ、或いはポリエステルフイルム等の合成樹脂フ
イルムであれば、NiCr,Al,Ag,Pb,Zn,Ni,
Au,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,V,Ti,Pt等の金
属の薄膜を真空蒸着,電子ビーム蒸着,スパツタ
リング等でその表面に設け、又は前記金属でその
表面をラミネート処理して、その表面に導電性が
付与される。支持体の形状としては、円筒状,ベ
ルト状,板状等任意の形状とし得、所望によつ
て、その形状は決定されるが、例えば、第1図の
光導電部材100を電子写真用像形成部材として
使用するのであれば連続高速複写の場合には、無
端ベルト状又は円筒状とするのが望ましい。支持
体の厚さは、所望通りの光導電部材が形成される
様に適宜決定されるが、光導電部材として可撓性
が要求される場合には、支持体としての機能が充
分発揮される範囲内であれば可能な限り薄くされ
る。而乍ら、この様な場合支持体の製造上及び取
扱い上、機械的強度等の点から、通常は、10μ以
上とされる。 第2図には、本発明の光導電部材の他の好適な
実施態様例の層構成が示される。 第2図に示される光導電部材200が、第1図
に示される光導電部材100と異なるところは、
電荷注入防止層203と光導電性を示す非晶質層
205との間に上部補助層204を有することで
ある。 即ち、光導電部材200は、支持体201,該
支持体201上に順に積層された、下部補助層2
02,電荷注入防止層203,上部補助層204
及び非晶質層205とを具備し、非晶質層205
は自由表面206を有する。上部補助層204
は、電荷注入防止層203と非晶質層205との
間の密着を強固にし、両層の接触界面に於ける電
気的接触を均一にしていると同時に、電荷注入防
止層203の上に直に設けることによつて、電荷
注入防止層203の層質を強靭なものとしてい
る。 第2図に示される光導電部材200を構成する
下部補助層202及び上部補助層204は、第1
図に示した光導電部材100を構成する補助層1
02の場合と同様の非晶質材料を使用して、同様
の特性が与えられる様に同様な層作成手順と条件
によつて形成される。電荷注入防止層203及び
非晶質層205も夫々、第1図に示す電荷注入防
止層103及び非晶質層104と同様の特性及び
機能を有し、第1図の場合と同様な層作成手順と
条件によつて形成される。 次にグロー放電分解法によつて形成される光導
電部材の製造方法について説明する。 第3図にグロー放電分解法による光導電部材の
製造装置を示す。 図中の302,303,304,305のガス
ボンベには、本発明の夫々の層を形成するための
原料ガスが密封されており、その一例として、た
とえば、302はHeで稀釈されたSiH4ガス(純
度99.999%,以下SiH4/Heと略す。)ボンベ、3
03はHeで稀釈されたPH3ガス(純度99.999%,
以下PH3/Heと略す。)ボンベ、304はNH3
ス(純度99.9%)(純度99.99%)ボンベ、305
はHeで稀釈されたSiF4ガス(純度99.999%,以
下SiF4/Heと略す。)ボンベである。 これらのガスを反応室301に流入させるには
ガスボンベ302〜305のバルブ322〜32
5、リークバルブ335が閉じられていることを
確認し又、流入バルブ312〜315、流出バル
ブ317〜320、補助バルブ332が開かれて
いることを確認して先ずメインバルブ334を開
いて反応室301、及びガス配管内を排気する。
次に真空計336の読みが約5×10-6torrになつ
た時点で、補助バルブ332、流出バルブ317
〜320を閉じる。 基体シリンダー337上に層を形成する場合の
一例をあげると、ガスボンベ302よりSiH4
Heガス、ガスボンベ303よりPH3/Heガスの
夫々を、バルブ322,323を開いて出口圧ゲ
ージ327,328の圧を1Kg/cm2に調整し、流
入バルブ312,313を徐々に開けて、マスフ
ロコントローラ307,308内に流入させる。
引き続いて流出バルブ317,318、補助バル
ブ332を徐々に開いて夫々のガスを反応室30
1内に流入させる。このときのSiH4/Heガス流
量、PH3/Heガス流量の比が所望の値になるよ
うに流出バルブ317,318の調整し、又、反
応室内の圧力が所望の値になる様に真空計336
の読みを見ながらメインバルブ334の開口を調
整する。そして基体シリンダー337の温度が加
熱ヒーター338により50〜400℃の範囲内の温
度に設定されていることを確認された後、電源3
40を所望の電力に設定して反応室301内にグ
ロー放電を生起させ基体シリンダー上に目的とす
る層を形成する。形成される層中にハロゲン原子
を含有させる場合には上記のガスにたとえば
SiF4/Heを更に付加して反応室内に送り込む。 夫々の層を形成する際に必要なガス以外の流出
バルブは全て閉じることは言うまでもなく、又
夫々層を形成する際、前層の形成に使用したガス
が反応室301内、流出バルブ317〜320か
ら反応室301内に至る配管内に残留することを
避けるために、流出バルブ317〜320を閉じ
補助バルブ332を開いてメインバルブ334を
全開して系内を一旦高真空に排気する操作を必要
に応じて行う。 又、層形成を行つている間は層形成の均一化を
計るため基体シリンダー337は、モータ339
により一定速度で回転する。 以下、実施例について説明する。 実施例 1 第3図に示した製造装置により、ドラム状アル
ミニウム基板上に以下の条件で層形成を行つた。 こうして得られた電子写真用像形成部材を複写
装置に設置し、5KVで0.2sec間コロナ帯電を行
い、光像を照射した。光源はタングステンランプ
を用い、光量は1.0lux・secとした。潜像は荷
電性の現像剤(トナーとキヤリヤを含む)によつ
て現像され、通常の紙に転写されたが、転写画像
は、極めて良好なものであつた。転写されないで
感光ドラム上に残つたトナーは、ゴムブレードに
よつてクリーニングされ、次の複写工程に移る。
このような工程を繰り返し10万回以上行つても層
はがれは全く生せず、又、画像は良好であつた。
【表】 実施例 2 電荷注入防止層の層厚とリン含有量を変化させ
る以外は実施例1と同様な方法によつて、層形成
を行つた。その結果を第4図に示す。評価基準は
次の通りである。 ◎ 膜強度に優れ、画質も極めて良好であつて、
繰り返し使用に於ける耐久性が極めて良い。 〇 膜強度に優れ、良好な画質が得られ、上記の
耐久性も良い。 ▲ 耐膜剥れ性ははやや良いが実用上画質(濃
度)に難がある。 ○†

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 光導電部材用の支持体と、シリコン原子を母
    体とし、窒素原子を構成原子として含有する非晶
    質材料で構成された補助層と、シリコン原子を母
    体とし、周期律表第族に属する原子を構成原子
    として含有する非晶質材料で構成された電荷注入
    防止層と、シリコン原子を母体とする非晶質材料
    で構成され、光導電性を示す非晶質層と、を有
    し、前記電荷注入防止層の層厚tが30Å以上で
    0.3μ未満であり且つ電荷注入防止層中に含有され
    る前記周期律表第族に属する原子の量C(v)
    30atomic ppm以上であるか、又は前記tが30Å
    以上で且つ前記C(v)が30atomic ppm以上で
    100atomic ppm未満である事を特徴とする光導
    電部材。
JP57028376A 1982-02-04 1982-02-24 光導電部材 Granted JPS58145952A (ja)

Priority Applications (5)

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JP57028376A JPS58145952A (ja) 1982-02-24 1982-02-24 光導電部材
US06/462,895 US4522905A (en) 1982-02-04 1983-02-01 Amorphous silicon photoconductive member with interface and rectifying layers
CA000420781A CA1245503A (en) 1982-02-04 1983-02-02 Photoconductive member
DE19833303700 DE3303700A1 (de) 1982-02-04 1983-02-03 Fotoleitfaehiges element
FR8301693A FR2520887B1 (fr) 1982-02-04 1983-02-03 Element photoconducteur

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