JPS5921023B2 - 光導電素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は感度が増大した製造容易な光導電素子に関する
。

電子写真の分野において、光静電記録用の電極等として
、透明ガラス基板上に酸化錫又は酸化インジウムなどの
透明電極を形成し、更にセレンを蒸着してなる光導電素
子が用いられている。然しながら、この光導電材料の感
度は低く且つ安定性に欠けていた。感度を向上させるた
め、非晶質セレン層中に微量のＡｓ、Ｔｅ、Ｂｉ、Ｓｂ
等の不純物を添加して適当な不純物レベルを形成するこ
とも行われているが、なお感度、機械的強度の諸点で問
題があつた。即ち、混入不純物の酸化および移動によつ
て寿命が低減するからである。一方、光導電体において
可視光線に対する光吸収領域に高感度材料を配し、その
上に低感度であるが高抵抗の光導電体を積層することも
試みられたが、これらの光導電体間にヘテロ接合による
電位障壁ができ、量子効率の点から極めて効率が低い。
本発明者等は、かかる難点に鑑み、感度が増大し且つ感
応波長域が低波長側に拡大された光導電素子を完成し、
特願昭４６−６０４０２としてさきに出願した。この光
導電素子は添附第１図に示すように、ガラス基板１上の
透明導電膜２にセレンを蒸着して非晶質セレン層３を形
成し、非晶質セレンの接触界面から非晶質セレンの内部
に向つて、約１〜１０μの深さまで六方晶セレン４を分
散成長させてなる構造を有する。しかしながら、この光
導電素子においては、透明導電膜との接触界面で透明導
電膜材料の影響を受けるため、この界面に所望の六方晶
セレンを安定に分散成長せしめるのは困難である。

これは透明導電膜表面が完全に一様ではなく、また常に
、一定状態の表面を得ることが至難であることに起因す
る。

一般に酸化錫および酸化インジウムの透明導電性は、ｓ
ｎ−ｓｎｏ−ｓｎｏ２、またはＩｎ−ＩｎＯ−Ｉｎ２０
３のリンクにより、異種バンド間を転移するホッピング
伝導の形態をと、ると考えられる。このため、酸化錫、
酸化インジウム膜の表面状態、特に組成は複雑である。
特に比較的低温で処理した酸化錫、酸化インジウム膜表
面は、錫またはインジウム単体に富み、結晶性が悪く、
これらの金属成分がセレン膜中に拡散して悪影響を及ぼ
す。

また、酸化錫、酸化インジウム膜の結晶系は、前者が正
方晶、後者が立方晶であつて、共に蒸着されたセレン膜
と結晶系が異なるので、セレン膜は大きなミスフイツト
のため核の生成を妨げられる。従来、ゼロツクス（カー
ルソン法）方式で用いられているセレン膜は光キヤリア
発生域が透明導電膜との接触面ではなく、これと反対側
の表面層であるため、このような下地材料の微妙な影響
はほとんど問題とはならなかつた。

しかしながら光静電記録のような電子写真技術では、素
子として透明導電膜と蒸着セレン膜との界面が重要な問
題となる。従つて、従来通り透明導電膜上に蒸着したの
ではミスフイツトのため結晶核が形成し難く光導電性特
性に劣る。ここにおいて、本発明者等は、後熱処理によ
る六方晶セレンの生長を安定に行なうため、セレンの下
地層として、テルル、アンチモン、マンガン、ビスマス
および１０重量％以下のテルルを含有するセレン合金の
中から選んだ金属の薄膜を設けることを案出し、特願昭
４７−８６７０４として出願した。

この改良された光導電素子は、第２図に示すように透明
導電膜２と非晶質セレン層３の間に前記金属の薄膜５を
設け、蒸着後の熱処理による六方晶セレン生長の結晶核
として利用し、六方晶セレンの分散生長を安定に行なう
ものである。このように、薄膜５を介在させることによ
り、第１図の素子を安定して製造できるようになつたが
、薄膜５の膜厚は透半率その他の制限から実際上５０〜
６０λでなければならず、極薄膜であるので再び、透明
導電膜の影響を受けることとなつた。この影響は酸化イ
ンジウムの場合により大きく、十分均一に結晶化しにく
い。そこで本発明は透明導電膜（ネサ膜）の影響を受け
ずに六方晶セレンの安定した成長を行いうる構造の光導
電素子を提供せんとするものであり、本発明では、透明
基板の受光領域に、六方晶セレンの成長核となる透明金
属薄膜を被着し、受光領域に近接して該金属薄膜と導電
接続する引出電極を設け、更に該金属薄膜上に非晶質セ
レン層を被着してなり、且つ該金属薄膜との接触界面か
ら非晶質セレン層の内方に向つて光キャリアを発する）
領域に六方晶セレンを生成させてなることを特徴とする
光導電素子とするものである。

図面に示した実施例に基いて説明しよう。

第３図は、本発明による光導電素子の断面図で、７はガ
ラスを代表とする透明基板、８はネサ膜金属膜よりなる
引出電極、９は非晶質セレン層、１０は六方晶セレン、
１１は六方晶セレン生長の核となる薄膜である。

本発明では、図示したように、透明基板７の受光領域に
は酸化錫、酸化インジウムの如き透明導電膜を配せず、
受光領域に近接して、単にリードを取出すための引出電
極８を設けておく。

この基板に対し、六方晶セレンの生長の核となる金属即
ちテルル、アンチモン、マンガン、ビスマス、および１
０重量％以下のテルルを含有するセレン合金の中から選
んだ金属の薄膜１１を蒸着する。薄膜１１での透過率を
８５％以上に保つため、薄膜１１の膜厚は６０λ以下が
望ましい。この段階での薄膜１１の面積抵抗は１０７Ω
／口以上あつて著しく高いが、セレン蒸着後の六方晶セ
レンの生長によつて、１０５Ω／口以下に低減でき、光
静電記録用として十分の面積抵抗が得られることがわか
つた。薄膜１１の形成後、非晶質セレン層９を通常の蒸
着で形成する。

この厚さは、所要の暗抵抗を持たせるため、通常５０〜
６０μである。六方晶セレン１０の生長は、非晶質セレ
ン層９の形成後の熱処理即ちポスト・ベーキングで行な
うのが良い。

ポスト・ベーキングは６０〜９０℃、２０〜３０分の加
熱処理である。

ポスト・ベーキング中、薄膜１１の金属が核となり、薄
膜１１の界面から針状に六方晶セレン１０が分散生長す
る。生長させる深さは光キャリアの発する領域即ち、薄
膜１１の界面から約１〜１０μとする。六方晶セレン層
１０は分散生長させるとき、感度の向上と低波長での感
応性の向上が達せられ、六方晶セレンの完全なる中間層
を形成しては効果がない。このように六方晶セレンを分
散生長させると、薄膜１１の実効面積抵抗は、六方晶セ
レンの生長前に比べ２オーダーも低下し、既述の如く、
光静電記録用としては、十分の導電性が得られるもので
ある。薄膜１１の下地は従来のように酸化インジウム、
酸化錫の透明導電膜でなく、例えばガラス板であり、薄
膜１１が極薄でもガラス板の影響は悪く作用せず、結晶
生長を促進する。

ガラス板上に直接セレンを蒸着し、ポスト・ベーキング
を施すと著しく糺晶化が促進されることは周知である。
従来より、こうした記録素子にあつてはネサ膜の製造が
最も困難を極めていたが、本発明ではその製造工程を省
くことができ、引出電極８は受光部にないから透明であ
る必要はなく密着性の得られるニツケルークロム合金と
金の二重層やその他金属薄膜とすることも可能であり、
これらは本発明の大きな特徴である。またネサ膜に対し
て金などの比較的安定な金属膜が透明導電膜として提供
されているが、透過率及び密着性が悪く、組成上の問題
がない代りにセレンの感度に対し不効率である。

更に本発明では、薄膜１１は例えばガラス板上にあり、
ネサ膜上にあるより強い密着性が得られ、ひいては非晶
質セレンの密着性が改善され、非晶質セレンの剥離は防
止できる。

更に、光導電素子を用いる印写において、繰り返し光照
射に対する応答を見ると、本発明の光導電素子では光キ
ヤリア発生領域がよく結晶化しているため、非晶質体に
伴なうトラツプがなくなり、前に印写したパターンが次
の印写時に残像として現出することがない利点をもつて
いる。

次に実験例を示す。

実験例 １ 第３図に示した光導電素子は厚さ３ｍｍ１５０ｍ７７！
角のネサガラスを用いて製作する。

ネサ膜は酸化インジウムである。ネサガラスの表面全面
にはネサ膜があるので、印字部（受光部）以外、まず亜
鉛粒子を塗布し、濃硫酸で処理して除去する。この基板
を真空蒸着装置に配し２．０×１０−５Ｔ０ｒｒに排気
して基板加熱なしでマンガンを蒸着し、厚さ約５０λの
薄膜１１を被着する。

更に、この上にセレンを基板加熱なしで蒸着し、５０μ
の非晶質セレン層９を形成した。この素子を二重恒温槽
に入れ、８０℃で２０分間熱処理し、次いで常温まで冷
却した。

ここに生長した六方晶セレン１０の存在はＸ線回折によ
つて確認した。この素子を用いて光静電記録を行なつた
所、薄膜１１の下地にネサ膜のある従前の素子に比べて
鮮明な像を得ることができた。

なお、薄膜１１の厚さを変えて上記と同様に光導電素子
を形成し、更に非晶質セレンの表面にアルミニウム電極
を設けて光電特性を測定した結果を第４図に示す。

尚、非晶質セレンの膜厚は３０μとした。この測定には
、白熱タングステンランプを使用し、ＫＬ４６の干渉フ
イルタを通過した光を前記素子に照射した。このアルミ
ニウム電極間に印加した電圧は９０である。同図におい
て、横軸は光度（ルツクス）、縦軸は光電流を示す。光
電流は、光照射時の光電流をＩＬ、暗電流をＩＤとする
とき（Ｌ−１Ｄ）／ＩＤで表わす。図中の曲線Ａ，ｂ，
ｃは本例の結果であり、薄膜１１の膜厚はそれぞれ６０
λ、９０λ、１２０λである。曲線ｄは、ネサ膜をエツ
チングせずにこの上に薄膜１１を設けて作製した従来素
子の結果である。曲線ｅはネサ膜上に非晶質セレンを蒸
着したままでポスト・ベーキングをしない従来素子の結
果である。これらの結果から、本発明の素子が従来素子
に比し、高い光電流感度を持ち、六方晶セレンが安定、
容易に生長し得ることを示すものである。

実験例 ２実験例１で用いたマンガンに代えてテルルを
用い、６０λの薄膜１１を有する光導電素子を実施例１
と同様な手法で作製した。

この素子を用いて光静電記録を行なつた所、実施例と同
様鮮明な像を得ることができた。別に光電流感度を測定
したが光電流感度は、実施例１と同様の高感度であつた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は非晶質セレンに六方晶セレンを生長させた従来
の光導電素子の断面図、第２図は、この六方晶セレンの
生長を容易にすべく本発明者が先に改良し提案した従前
の光導電素子の断面図、第３図は本発明に係る光導電素
子の断面図、第４図は本発明素子の照射光強度に対する
光電流の感度曲線を示す。 第３図にて、７は透明基板、８は引出電極、９は非晶質
セレン層、１０は六方晶セレン、１１は六方晶セレン生
長の核となる薄膜である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透明基板の受光領域に、六方晶セレンの成長核とな
   る透明金属薄膜を被着し、受光領域に近接して該金属薄
   膜と導電接続する引出電極を設け、更に該金属薄膜上に
   非晶質セレン層を被着してなり、且つ該金属薄膜との接
   触界面から非晶質セレン層の内方に向つて光キャリアを
   発する領域に六方晶セレンを生長させてなることを特徴
   とする光導電素子。