JPS6059364A - 非晶質半導体装置 - Google Patents

非晶質半導体装置

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JPS6059364A
JPS6059364A JP58167849A JP16784983A JPS6059364A JP S6059364 A JPS6059364 A JP S6059364A JP 58167849 A JP58167849 A JP 58167849A JP 16784983 A JP16784983 A JP 16784983A JP S6059364 A JPS6059364 A JP S6059364A
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JP
Japan
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film
amorphous
semiconductor film
substrate
resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP58167849A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Suzuki
克己 鈴木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS6059364A publication Critical patent/JPS6059364A/ja
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00Recording-members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat or to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02Charge-receiving layers
    • G03G5/04Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/08Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はたとえば電子写真感光体に用いられる非晶質半
導体装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
たとえば電子写真感光体は、従来、Se系。
CdS系、 ZnO系、有機光導電体等が用いられてき
たが、Se系、 CdS系は公害の問題、 ZnO系。
有機光導体は耐湿性が悪く寿命が短かいという問題があ
った。
そこで近年、アモルファスシリコン(以後a −81と
記す。)が電子写真用感光体として注目されて来た。
アモルファスシリコン感光体は前述した従来の感光体と
比べ、白色光照射に対して半減露光感度が11ux、s
ec以下ときわめて高感度なうえ、分光感度も800 
nmの波長の光にまであシ、さらには寿命が100万枚
コピーと長く、本質的に無公害であるという長所がある
ところが、a −83感光体は、暗所での比抵抗が10
 Qanと/J%さいという欠点がある。このため、導
電性基板上に単なるSiH4,1312H6等のyt 
、< ノrロー放電によって水素化アモルファスシリコ
ン(以後a −St;Hと記す。)膜を成膜したサンダ
ルでは、直流のコロナ帯電を行なっても充分な表面電位
が得られないという問題がある。
このため、種々の不純物力スをSiH4,512)16
等のStを含むガスと混合し、グロー放電を行なうこと
によって上記問題を改善する提案がなされている。
現在なされている提案は大きく分けて2種類有シ、その
1つは5IN4等Stを含むガスに、酸素(0□)ガス
とジホラン(B2■■6)ガスを微量ドーグすることに
より光感度を減少させずに暗抵抗比を大きくするという
方法である。また、他の1つはa −Si;H膜に隣接
して基板および表面からa −81;H膜への電荷の注
入な阻止するだめの各種のブロッキング膜を形成する方
法である。
従来のブロッキング膜を形成したタイプのa −Si感
光体は、第1図に示すように、A/1.等の導電性基板
1土に、高抵抗または絶縁体のa−8i ;C膜または
a −St’;O膜またはa −31;N4膜2を形成
した後、ドープを行なわない、SiH4ガスを使用した
a −Si:)I膜または5iI−I4に微量のB11
(6ガスをドーピングした真性のa −Si:H,B膜
3を形成し、ついで上記膜2と同じ高抵抗または絶縁体
の表面薄膜4を形成した溝底である。
この感光体は、第2図に示すように、たとえば正極性の
4〜8 kVの直流のコロナ帯電によって感光体表面に
正極性の表面電荷5を乗せる。
このとき、導電性基板1の方には、負極性の電荷6が誘
起される。
通常の高抵抗、または絶縁体のブロッキング膜のないタ
イプのa −Sl;H膜による感光体であれば、それぞ
れ負極性の電荷6は基板l側からa −Sj;H膜3へ
、正極性の電荷5は表面からa−81:H欣3へ注入し
てしまい、両者は膜中で再結合してしまうため、結果的
には正極性の表面電位は減衰してしまい、充分な表面電
位とならない。
また、上記溝底では、光学パント・ギャッ、・(Ego
pt )の大きいa−8fC,a−8iO2,a−8I
N4のいずれかの膜が基板1とa −5IGH膜3の間
およびa −Sf :f(Jg 3の上に設けられてい
るため、基板1側の負極性の゛iE荷6はポテンシャル
障壁7を、また正極性の電荷5はポテンシャル障壁8を
それぞれ越えることができないので、充分な表面電位が
得られる。
一方、光(hν)照射時には、a −Si;H膜3中が
それぞれ価電子帯端11および伝導帯端12上を基板1
および表面に向って走行する。このとき、ブロッキング
用の膜2,4のなl/’>a−8i膜であれば、正極性
のキャリア9は基&1へ、負極性のキャリア1θは表面
へ速やかに到達してそれぞれ逆極性の電荷と中和し、結
果的に正極性の表面電荷5は減衰し、光減衰が終了する
が、第2図沈水すタイプではa −S t *H% s
 中で発伍した光キャリアにとっても、高抵抗筐たは絶
縁体の膜2,4はブロッキング膜となってし廿う。
そのため、高抵抗の膜2または4は、これらの光キャリ
アがト/ネリングを起こす程度の膜ノ9に注意深く設定
されている。ところが、膜が薄すぎると今度は電気的に
絶縁破壊してしまい、画出しを行うと黒ベタ画像に所々
大きな円形の白抜けを生ずるという問題がある。
なお、第2図中13はフェルミレベルである。
そこで、第3図に示すよりな& −Si感光体−Af飢
安ざもイ謙−ム J−1r・W −−−一・が正極性で
ある場合、導電性基板14上に、P型のa −St膜1
5、およびa −Si:H膜まだは真性のa −St;
H,B膜16およびN型のa−8iJ]g17をこの順
に1ift層したFf/7成となっている。この感光体
の場合、暗中で正極性のコロナ帯電を行なうと正極性の
電荷18は価電子帯端19側へ大きくのびたポテンシャ
ル障壁20でブロックされ、基板1411111へ誘起
された負極性の電荷2ノは、伝導帯端22側へ大きくの
びた。j?テンシャル障壁23でブロックされる。
一方、光(hv )照射時には、a −Si;H膜16
中で発生した正極性と負極性のキャリア24゜25はそ
れぞれ表面、基板14側へと走行する。
ところで、P型a −81$15はフェルミレベル16
が充分価電子帯端19側へシフトしていること、および
N型a、−s+g17はフェルミレベル26が充分伝導
帯端22側ヘシフトしていることによシ、正極性と負極
性のキャリア24゜25は何の障壁もなくスムーズにそ
れぞれ表面または基板14へ到達して光減衰が終了する
ところが、表面の側に着膜したN型a −Si膜17は
フェルミレベル26が充分伝導帯端22側にシフトして
いるため、暗中での正極性のコロナ帯電時であっても、
フェルミレベル26近傍の負極性の熱キャリア27が伝
導帯端22へしみ出してしまいこれが表面の正極性のキ
ャリアと中和するため、表面電荷の暗減衰保持率が悪い
という問題がある。また、フェルミレベル26が充分伝
導帯端22ヘシフトしているN型a −St膜17は基
本的に低抵抗であるため層の厚さと垂直な方向へ熱キャ
リア27が拡散してしまい、画像をとると、文字のにじ
み、文字の流れ等の問題が生じる。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、その目
的とするところは、表面電位の暗減衰保持率が良く、高
感度で良好なコピー画像力;得られるようにした非晶質
半導体装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、上記目的を達成するために、−導電型の第1
の半導体膜、シリコンを含みかつ光4電性を11する非
晶質半導電膜、−導電型であって上記第1の半導体膜と
は異なる導電型の第2の半ηγ体ルカ、および高抵抗膜
をこの順に具備したことを!特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、木兄り]の一実施例を第5図および第6図を参照
しながら説明する。第5図中31は4電性基板(基体)
であシ、この導+、:、i、性基板31上には、P !
l、M a −Sl膜(第1の半4N4’膜)32、u
ndopeのa −St;H膜まだは真性のa −Si
;H,B膜(非晶質半導・重膜)33、N型a −St
 [(第2の半導体膜)34、および高抵抗のa−3i
JjjJ(高抵抗膜)35がこの順に積層されている。
しかして、第6図に示すように、たとえば正極性の直流
コロナ帯紙を暗中で行うと、高抵抗膜35上に正極性の
表面′1E荷36が乗る。同時に基板31側には負極性
の電荷37が誘起される。この時、負極性の電荷37は
P型のa−8t膜32のポテンシャル障壁38によって
ブロッキングされ、また正極性の表面電荷36はN型の
a −St J漠34と高抵抗a −St膜35の月?
テンシャル障壁39.40によって2重に70ツキング
されているため、表面電荷36の減衰はきわめて小さい
−z タ、N ffu’a −Si 膜のフェルミレベ
ル41の近傍から熱的に励起される負極性のキャリア4
2は、高抵抗膜35のポテンシャル障壁40を越えるこ
とができないため、正極性の表面電荷36を中和するこ
ともなく、効果的に高い暗減衰保持率を保持することか
できる。
N型a −St Jj帷34は本質的に低抵抗であって
も、表面には高抵抗膜35があるから、表面電荷36が
膜厚方向と垂直な方向へ流れることもなく、高解像度の
鮮明画像が得られる。まだ、光(hし)照射時には&−
8t:t(l漠33「いで発生したキャリアの内圧極性
のキャリア42力;速や75′−に基板3)中へ到達す
ることは、従来秒lの説明と同様である。負極性のキャ
リア43は高抵抗膜35の小さなポテンシャル障壁44
を乗シ越えるだけであるから、速やかに表Tffiに達
し正極性の表面電荷36を中和し光感度を損なうことが
ない。
なお、第6図中45は価電子帯端、46は伝導帯端であ
る。
次に、実験例を説明する。先ず、真空の反応容器内で2
50℃に昇温しだドラム状のAt基体31上に、次の条
件で順次成膜した。
(1) SiH4流量200 SCCM 、 B2H6
/5in4流量比101反応圧力0.3 torr 、
ラジオフリークエンシーパワー(R,F、パワー)30
Wで5分間、100OXのP型a −Si:H0B膜3
2゜(2) SiH4流i200 SCCM 、反応圧
力1.0torr+R,F、パワー200Wで3時間+
 151intのundope a −5IGH膜33
゜(3) SiH4流量200 SCCM 、 PH5
/ SiH4流量比102反応圧力0.3 torr 
、 RFd’ワー30Wで5分間、100OXのN型a
 −St;f(、P膜34゜(4) SiH4流量10
0 SCCM 、 CH4流量11005CC、反応圧
力1.Otorr 、 RFパワー200Wで1分間、
100OXの高抵抗a −SiC;H膜35゜以上の条
件で成膜した4層構成のa −St 感光体に+6.0
 kVの直流コロナ帯電を行なったところ、+500v
の表面電位を得だ。また、11ux、secの光像照射
を行い、負極性の乾式トナーを用いて現像を行ったとこ
ろ、解像度の鮮明な良好なコピー画像を得た。
次に上記実験例と同様、真空反応容器内で250℃に昇
温したドラム状A/1.基体31」二に、次の条件で順
次成膜した。
(1ン 5eH4流量100 SCCM 、 CH4流
量11005CC。
B2u6/ S iH+流量流量比1灰2RFi4ワー
100Wで2分間1000XのP型a− SiC;H.
B膜32。
(2) SiH4流量2 0 0 SCCM 、 B2
H6/SiH4 流量比2×10 1反応圧力1.O 
torr + R Fパワー200Wで3時間, 1 
5 11mの真性のB − Si;H.B膜33。
(3) SiH4流量1 0 0 SCCM 、 CH
4流量100scc八しPH3/SiH4流量比10−
3で反応圧力1.0torr 、 R F /jシワ−
00Wで2分間,N型のa − SIC:H.P膜34
(4) S iH4流量1 0 0 SCCM 、 C
H4流量11005CC 、反応圧力1.O Lorr
 、 RFパワー200Wで1分間.1000Xの高抵
抗a − SiC;H膜35。
以上の条件で成膜した4層構成のa − Si感光体に
+6. 0 kVの直流コロナイIY電を行なったとこ
ろ、+650Vの表面電位を得た。また、15秒後の表
面電位保持率は90チであった。さらに、l 1ux.
secの光像照射を行い、負極性の乾式トナーを用いて
現像を行なったところ、解像度の鮮明な良好なコピー画
像を得た。
なお、上記2つの実験例の第4層目のa−3ie;)I
J1%を単独でユーニング7059ガラス上に1μm成
膜し暗抵抗比および光学バンドギャップを測定したとこ
ろ、それぞれ10 0cm ; 2,2eVであった。
しかしながら本発明における第4ノけPI trs f
r 4+r− 4+ nt”i l+ r Jq t−
 /7)!!t (Lu Iff Ulu 中4 h入
とふなく、暗抵抗比で1011Ωan以上、光学バンド
ギャップが1,3eV以上であれば、本発明の機能をそ
こなうことがないことが種々の実験データによシ確記さ
れている。
また、本発明に用いられたjjj’s 4層目の高抵抗
膜はa − SiC;H[であったが、本発明ではこれ
に限定されること々く、a − SIC + a − 
5iOz:H ra − SiN ’H 、 a − 
5IN4j+1であっても暗抵抗比お上g び光学バンドギャップが前述の数値の範囲であれば、1
つたく同様の効果が得られることは勿論である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、基体上に、−導電
型の第1の半導体膜、シリコンを含みかつ光導電性を有
する非晶質半導電膜、−導電型でちって上記第1の半導
体膜とは異なる導電型の第2の半導体膜、および高抵抗
膜をこの順に具備したから、表面電位のBg減我保持率
が良く、高感度で解イな度の鮮明な良好なコピー画像が
得られる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来例を示すもので、第1図は1
析面図、第2図はバンドモデル図、第3図および第4図
は他の従来例を示すもので、負′ジ3図tま断面図、t
(14図はバンドモデル図、第5図および第6図は本発
明の一実施例を示すもので、第5図t」、11)r面図
、第6図はバンドモデル図である。 31・・・基体(導電性基板)、32・・・第1の半/
7)体膜(P 2u a −Si 17j )1.93
−・・非晶質半導電ノ曽 (a−8l;H膜丑た&i 
a −St;I(,117%、4 ) 、 3 4 −
・・第2の半導体膜(N型a −Si 71ン)、35
・・・高抵抗膜(a −Si膜)。 出願人代理人 弁理士 鈴 工 武 音節1図 第2図 1 7 J4 第3図 第4図 4

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基体上に、−導電型の第1の半導体膜、シリコン
    を含みかつ光導電性を有する非晶質半導電膜、−導電型
    であって上記第1の半導体膜とは異ガる導電型の第2の
    半導体膜、および高抵抗膜をこの順に具備したことを特
    徴とする非晶質半導体装置。
  2. (2)第1および第2の半導体膜がシリコン(Sl)を
    母体として水素又はハpケ゛ンの少なくとも一方および
    周ル」作表III A族またはVAlN、を含tr 7
     モル7アスシリコン半導体膜であることを特徴とする
    91′[請求の範囲第1項記載の電子写真感光体。
  3. (3) 高抵抗膜がシリコン(si)を母体として少な
    くとも炭紫、酸素、窒素のいずれか1つ以上を含むアモ
    ルファスシリコンであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項又は第2項記載の電子写真感光体。
  4. (4)第1および第2の半導体膜が炭素、酸素窒素のい
    ずれか1つ以上を含んでいることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の電子写真
    感光体。
  5. (5)高抵抗膜は比抵抗が1011Ωm以上で光学バン
    ドギャップが1.8eV以上であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載の電
    子写真感光体。
JP58167849A 1983-09-12 1983-09-12 非晶質半導体装置 Pending JPS6059364A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6348858A (ja) * 1986-08-19 1988-03-01 Fuji Electric Co Ltd 光センサアレイ
JPS6385565A (ja) * 1986-09-29 1988-04-16 Kyocera Corp 電子写真感光体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6348858A (ja) * 1986-08-19 1988-03-01 Fuji Electric Co Ltd 光センサアレイ
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