Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0117145B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0117145B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0117145B2
JPH0117145B2 JP59070846A JP7084684A JPH0117145B2 JP H0117145 B2 JPH0117145 B2 JP H0117145B2 JP 59070846 A JP59070846 A JP 59070846A JP 7084684 A JP7084684 A JP 7084684A JP H0117145 B2 JPH0117145 B2 JP H0117145B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
amorphous silicon
hydrogen
layer
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP59070846A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59210446A (en
Inventor
Yoshio Ishioka
Eiichi Maruyama
Yoshinori Imamura
Juichi Shimada
Yoshifumi Katayama
Hirokazu Matsubara
Shinkichi Horigome
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP7084684A priority Critical patent/JPS59210446A/en
Publication of JPS59210446A publication Critical patent/JPS59210446A/en
Publication of JPH0117145B2 publication Critical patent/JPH0117145B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電子写真感光板に用いる光導電体層に
関するものであり、特にアモルフアス・シリコン
を用いた光導電体層の暗減衰特性および光感度特
性の改良に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a photoconductor layer used in an electrophotographic photosensitive plate, and in particular to dark decay characteristics and photosensitivity characteristics of a photoconductor layer using amorphous silicon. This is related to the improvement of.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来、電子写真感光膜として用いられる光導電
材料としては、Se、CdS、ZnOなどの無機物や、
ポリ−Nビニルカルバゾル(PVK)、トリニトロ
フルオレノン(TNF)などの有機物がある。こ
れらは高い光導電性を有するが、これ等の材料自
体で感光膜を形成したり、あるいはこれ等の材料
の粉体を有機バインダー中に分散させて感光膜を
形成した場合、膜の硬度が充分でなく、電子写真
感光膜として使用中に膜の表面に傷がついたり摩
耗するという欠点があつた。また、これらの材料
の多くは人体に有害な物質であり、たとえ少量で
あつても摩耗して複写紙に付着することは好まし
いことではない。これらの欠点を改善するために
アモルフアス・シリコンを感光膜として用いるこ
とが提案された(たとえば特開昭54−78135号公
報)。アモルフアス・シリコン膜は前記の従来感
光膜にくらべて硬度が高く、毒性をほとんど有し
ないため従来感光膜の有する欠点は改善される。
しかし、アモルフアス・シリコン膜は電子写真感
光膜としては暗抵抗が低すぎ、また1010Ω・cm程
度の高抵抗の膜は光電利得が低すぎて電子写真感
光膜としては不満足なものしか得られなかつた。
この欠点を克服するため、n型、n+型、p型、
p+型、i型等の伝導型の異なつた2種以上のア
モルフアス・シリコン膜を接合させ、その接合部
に形成される空乏層中で光キヤリアを発生させる
膜構造が提案された(たとえば特開昭54−121743
号公報)。しかし、このような伝導性の異なつた
2層以上の膜を接合させて空乏層を形成する場
合、感光膜表面に空乏層を形成することは困難で
あり、そのため、電荷パターンを保持しなくては
ならない肝心の感光膜表面部分の比抵抗が低下し
て電荷パターンの横流れが起こり、その結果電子
写真の解像度が低下するおそれがある。
Conventionally, photoconductive materials used as electrophotographic photosensitive films include inorganic materials such as Se, CdS, and ZnO;
Organic substances include poly-N vinyl carbazole (PVK) and trinitrofluorenone (TNF). Although these materials have high photoconductivity, when a photoresist film is formed using these materials themselves or when a photoresist film is formed by dispersing powder of these materials in an organic binder, the hardness of the film is This was not sufficient and had the disadvantage that the surface of the film was scratched or abraded during use as an electrophotographic photosensitive film. Further, many of these materials are harmful to the human body, and it is not desirable for even a small amount to wear out and adhere to the copy paper. In order to improve these drawbacks, it has been proposed to use amorphous silicon as a photosensitive film (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 78135/1983). Since the amorphous silicon film has higher hardness than the conventional photoresist film and has almost no toxicity, the drawbacks of the conventional photoresist film can be improved.
However, amorphous silicon films have too low dark resistance to be used as electrophotographic photosensitive films, and films with a high resistance of about 10 10 Ω・cm have too low photoelectric gain, making them unsatisfactory as electrophotographic photosensitive films. Nakatsuta.
To overcome this drawback, n-type, n + type, p-type,
A film structure has been proposed in which two or more types of amorphous silicon films of different conductivity types, such as p Kaisho 54-121743
Publication No.). However, when forming a depletion layer by bonding two or more films with different conductivities, it is difficult to form a depletion layer on the surface of the photoresist film, so it is necessary to maintain the charge pattern. The specific resistance of the critical surface portion of the photoresist film decreases, causing a lateral flow of the charge pattern, which may result in a decrease in the resolution of electrophotography.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記の欠点をなくし、解像度劣化のお
それがなく、暗減衰特性が良性で、しかも長波長
光に対する感度を高め得るようなアモルフアス・
シリコン電子写真感光膜を提供することを目的と
する。
The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks, and provides an amorphous material that has no fear of resolution deterioration, has benign dark decay characteristics, and can increase sensitivity to long wavelength light.
The purpose of the present invention is to provide a silicon electrophotographic photosensitive film.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するため、電子写真感光膜とし
て、それを構成するアモルフアス・シリコン光導
電体層の表面(または界面)から該光導電体層の
内部に向つて少なくとも10nmの厚みの部分が光
学的禁止帯幅が1.6eV以上で比抵抗1010Ω・cm以
上のアモルフアス・シリコンから成り、表面(ま
たは界面)に接しない部分は光学的禁止帯幅が
1.1eV以上で、かつ該光導電体層の表面を形成し
ているアモルフアス・シリコン層の光学的禁止帯
幅を越えないようなアモルフアス・シリコンから
成るような構造をとらせる方法が良い。
In order to achieve the above object, as an electrophotographic photosensitive film, a portion having a thickness of at least 10 nm from the surface (or interface) of the amorphous silicon photoconductor layer constituting the film toward the inside of the photoconductor layer is optically protected. It is made of amorphous silicon with a forbidden band width of 1.6 eV or more and a specific resistance of 10 10 Ω・cm or more, and the optical band gap is small in the part that is not in contact with the surface (or interface).
It is preferable to adopt a structure made of amorphous silicon which has a voltage of 1.1 eV or more and does not exceed the optical band gap of the amorphous silicon layer forming the surface of the photoconductor layer.

純粋にシリコン元素のみから成るアモルフア
ス・シリコン膜は局在準位密度が高く、ほとんど
光導電性を有しない。しかし、この中に水素を添
加することによつて局在準位を大幅に減少させ、
高い光導電性をもたせたり、不純物を添加してp
型型、n型などの伝導型にすることができる。さ
らに、水素はアモルフアス・シリコン中に添加さ
れることによつてアモルフアス・シリコンの光学
的禁止帯幅を大幅に増大させたり、比抵抗を増加
させたりすることができる。
An amorphous silicon film made purely of silicon element has a high local level density and has almost no photoconductivity. However, by adding hydrogen to this, the localized level can be significantly reduced,
High photoconductivity or adding impurities to p
It can be of a conductivity type such as type type or n type. Furthermore, by adding hydrogen to amorphous silicon, it is possible to significantly increase the optical band gap of amorphous silicon and increase the specific resistance.

水素を含有するアモルフアス・シリコン(通常
a−Si:Hと表記される)を形成する方法として
よく知られているのは、モノシランSiH4の低
温分解によるグロー放電法、水素を含有する雰
囲気中でシリコンのスパツタ蒸着を行なう反応性
スパツタリング法、イオンプレーテイング法な
どである。これらの方法によつて作成されたアモ
ルフアス・シリコン膜は、通常数原子%から数十
原子%の水素を含有し、光学的禁止帯幅も純粋な
シリコンの1.1eVよりもかなり大きくなつてい
る。
A well-known method for forming hydrogen-containing amorphous silicon (usually denoted a-Si:H) is the glow discharge method by low-temperature decomposition of monosilane SiH4 in a hydrogen-containing atmosphere. These methods include reactive sputtering, which performs sputter deposition of silicon, and ion plating. Amorphous silicon films prepared by these methods usually contain several to several tens of atomic percent of hydrogen, and their optical band gap is considerably larger than the 1.1 eV of pure silicon.

ところで、水素を含まない純粋なアモルフア
ス・シリコン中の局在準位密度は1020/cm3程度と
推定され、これに水素が添加された場合、水素原
子が1:1で局在準位を消減させるものとすれ
ば、約0.1原子%の水素添加量で局在準位はすべ
て消減するはずである。しかし、実際に光導電性
があらわれ、光学的禁止帯幅の変化がおこり、光
導電体として有用なアモルフアス・シリコンが得
られるのは、50原子%以上のシリコンに対し含有
水素濃度が1原子%を越えるあたりからとなつて
いる。
By the way, the localized level density in pure amorphous silicon that does not contain hydrogen is estimated to be about 10 20 /cm 3 , and when hydrogen is added to this, the hydrogen atoms increase the localized level in a 1:1 ratio. If it were to be quenched, all localized levels should be quenched by adding about 0.1 atomic percent of hydrogen. However, in reality, photoconductivity appears, a change in the optical bandgap width occurs, and amorphous silicon, which is useful as a photoconductor, is obtained when the hydrogen concentration is 1 atomic % for silicon of 50 atomic % or more. It becomes from around the time when it exceeds.

アモルフアス・シリコン膜中の水素濃度を変化
させるためには、すでに述べたような各種の膜形
成法を用いて膜を形成する際の基板温度、雰囲気
中の水素濃度、入力パワーなどを制御すればよ
い。上記の膜形成法のうち、特にプロセスの制御
性がよく、しかも高抵抗の良質な光導電性アモル
フアス・シリコン膜が容易に得られるのは、反応
性スパツタリング法である。
In order to change the hydrogen concentration in an amorphous silicon film, it is necessary to control the substrate temperature, hydrogen concentration in the atmosphere, input power, etc. when forming the film using the various film formation methods mentioned above. good. Among the above-mentioned film forming methods, the reactive sputtering method has particularly good process controllability and can easily produce a high-resistance, high-quality photoconductive amorphous silicon film.

本発明者らはアルゴンと水素の混合雰囲気中で
のシリコンの反応性スパツタリングによつて、電
子写真感光膜として使用可能に1010Ω・cm以上の
比抵抗を有するa−Si:Hを得ることができた。
この膜は高抵抗であると同時に高い光導電性を有
し、フエルミ準位が禁止帯の中央付近にある、い
わゆる真性半導体である。禁止帯幅が一定の半導
体においては通常最も比抵抗が高いのは真性(i
型)の状態であり、したがつて上記スパツタリン
グ法によるアモルフアス・シリコン膜は電子写真
感光膜として適している。本発明者らがかつて提
案した方法は、アモルフアス・シリコン膜のこの
ような性質を利用したものであつた。
The present inventors have obtained a-Si:H having a specific resistance of 10 10 Ω·cm or more, which can be used as an electrophotographic photosensitive film, by reactive sputtering of silicon in a mixed atmosphere of argon and hydrogen. was completed.
This film has high photoconductivity as well as high resistance, and is a so-called intrinsic semiconductor with a Fermi level near the center of the forbidden band. In semiconductors with a constant forbidden band width, the intrinsic (i) usually has the highest resistivity.
Therefore, the amorphous silicon film produced by the above sputtering method is suitable as an electrophotographic photosensitive film. A method previously proposed by the present inventors utilized such properties of an amorphous silicon film.

そもそも電子写真感光膜のような蓄積型の受光
デバイスにおいて、感光膜の比抵抗は次の2つの
要求値を満たさなくてはならない。
In the first place, in an accumulation-type light-receiving device such as an electrophotographic photosensitive film, the resistivity of the photosensitive film must satisfy the following two requirements.

(1) 感光膜表面にコロナ放電などにより付着させ
た電荷が、露光前に膜の厚み方向を通して放電
してしまわないために、膜の比抵抗は1010Ω・
cm程度以上であることが必要である。
(1) The specific resistance of the film is 10 10 Ω to prevent charges deposited on the photoresist film surface by corona discharge from discharging through the thickness of the film before exposure.
It needs to be about cm or more.

(2) 露光後、感光膜の表面(および界面)に形成
された電荷パターンが、電荷の横流れのため、
現像前に消減することがないように、感光膜の
表面抵抗も充分に高くなければならない。これ
を比抵抗に換算すると、前項の場合と同じよう
に1010Ω・cm程度以上になる。
(2) After exposure, the charge pattern formed on the surface (and interface) of the photoresist film is caused by horizontal charge flow.
The surface resistance of the photosensitive film must also be sufficiently high so that it does not disappear before development. If this is converted into specific resistance, it will be approximately 10 10 Ω・cm or more, as in the previous section.

上記2項の条件を満足させるため、感光膜の電
荷を保持する表面付近の比抵抗は1010Ω・cm程度
以上でなくてはならないが、膜の厚み方向が一様
に1010Ω・cm以上の比抵抗を有することは必ずし
も必要ではない。膜の厚み方向の暗減衰の時定数
をτとし、膜の単位面積あたりの静電容量をC、
単位面積あたりの厚み方向の抵抗をRとすると、 τ=RC (1) の関係が成り立ち、τが帯電から現象までの時間
にくらべて充分長ければよいわけであり、Rは膜
の厚み方向をマクロに見て充分大きければよい。
In order to satisfy the condition in item 2 above, the resistivity near the surface of the photoresist film that retains charge must be approximately 10 10 Ω・cm or more, but the resistivity in the thickness direction of the film must be uniformly 10 10 Ω・cm. It is not necessarily necessary to have a specific resistance higher than that. The time constant of dark decay in the thickness direction of the film is τ, and the capacitance per unit area of the film is C,
If R is the resistance in the thickness direction per unit area, then the relationship τ = RC (1) holds, and it is sufficient that τ is sufficiently long compared to the time from charging to the phenomenon, and R is the resistance in the thickness direction of the film. It just needs to be large enough from a macro perspective.

本発明者らによれば、電子写真感光膜のような
高抵抗薄膜デバイスにおいて、膜の厚み方向のマ
クロな抵抗には、膜自体の比抵抗の他に、電極と
の界面から注入される電荷が重要な役割を果して
いることが明らかになつた。
According to the present inventors, in a high-resistance thin film device such as an electrophotographic photosensitive film, the macroscopic resistance in the film thickness direction includes not only the specific resistance of the film itself but also the charge injected from the interface with the electrode. It became clear that they played an important role.

感光膜を保持する基板側からの電荷の注入を阻
止するためには、基板に近いアモルフアス・シリ
コン膜の中にpn接合のような接合をつくり、外
部電界によつて逆バイアスされるようにする方法
も考えられるが、この方法では前記の要求膜(2)を
満たすのが難かしくなる。
In order to prevent charge injection from the substrate side that holds the photoresist film, a junction such as a pn junction is created in the amorphous silicon film close to the substrate and reverse biased by an external electric field. Another method is possible, but this method makes it difficult to satisfy the above-mentioned requirement (2).

そこで発明者らは、膜本来の抵抗膜が1010Ω・
cm以上の高抵抗アモルフアス・シリコンを使用
し、この問題を解決することを考えた。このよう
な高抵抗領域は通常真性半導体(i型)である
が、この領域は電極から感光膜への電荷注入阻止
層としての役割を果たすと同時に、表面の帯電さ
れた電荷保持層としても使用すると有効である。
ところでこの高抵抗アモルフアス・シリコン膜の
厚みは、トンネル効果によつて電荷がこの領域を
通りぬけることがないよう、10nm以上あること
が必要である。更に電極からの電荷注入を効果的
に阻止するためには、電極とアモルフアス・シリ
コン膜との間に、SiO2、CeO2、Sb2S3、Sb2Se3
As2S3、As2Se3などの薄膜を介在させることも有
効である。
Therefore, the inventors discovered that the original resistance film was 10 10 Ω・
We thought of solving this problem by using amorphous silicon with a high resistance of more than cm. This high-resistance region is usually an intrinsic semiconductor (i-type), but this region serves as a layer to prevent charge injection from the electrode to the photoresist film, and at the same time is used as a charged charge retention layer on the surface. Then it is valid.
Incidentally, the thickness of this high-resistance amorphous silicon film must be 10 nm or more to prevent charges from passing through this region due to the tunnel effect. Furthermore, in order to effectively prevent charge injection from the electrode, SiO 2 , CeO 2 , Sb 2 S 3 , Sb 2 Se 3 ,
It is also effective to interpose a thin film of As 2 S 3 , As 2 Se 3 or the like.

さて、すでに述べたように電子写真感光膜とし
ては感光膜の表面(あるいは界面)付近の比抵抗
は充分に高くなくてはならないが、膜の内部にお
ける比抵抗は必ずしも高くある必要はない。感光
膜のマクロな抵抗Rが(1)式を満足すればよいこと
になる。
Now, as already mentioned, as an electrophotographic photosensitive film, the specific resistance near the surface (or interface) of the photosensitive film must be sufficiently high, but the specific resistance inside the film does not necessarily need to be high. It is sufficient that the macroscopic resistance R of the photoresist film satisfies equation (1).

このことを利用して感光膜の分光感度特性を改
良することができる。すなわち、1010Ω・cm以上
の高い比抵抗を有するa−Si:H膜は通常、
1.7eV程度の光学的禁止帯幅を持つので、可視光
の長波長領域よりも長い波長の光に対しては感度
を有しない。これは、800nm付近に波長を有す
る半導体レーダを用いたレーザ光プリンタ用感光
膜にa−Si:H膜を使用する場合に大変不都合で
あつた。
Utilizing this fact, the spectral sensitivity characteristics of the photoresist film can be improved. In other words, an a-Si:H film with a high specific resistance of 10 10 Ω・cm or more usually
Since it has an optical band gap of about 1.7 eV, it has no sensitivity to light with wavelengths longer than the long wavelength region of visible light. This is very inconvenient when the a-Si:H film is used as a photosensitive film for a laser beam printer using a semiconductor radar having a wavelength around 800 nm.

この点を改良するために、感光膜の内側部分に
光学的禁止帯幅の小さいアモルフアス・シリコン
領域を作成することにより、入射光に対する感度
を光学的禁止帯幅のせまい内側部分でかせぎ、暗
減衰特性は表面および基板界面側に設けた高抵抗
の光学的禁止帯幅のひろいアモルフアス・シリコ
ン層で改良することにより、良好な電子写真感光
膜を提供出来る。
In order to improve this point, by creating an amorphous silicon region with a small optical band gap in the inner part of the photoresist film, the sensitivity to incident light is increased in the narrow inner part of the optical band gap, and dark attenuation is achieved. A good electrophotographic photosensitive film can be provided by improving the characteristics by using an amorphous silicon layer with high resistance and a wide optical bandgap provided on the surface and the substrate interface side.

このような構造の膜のバンドモデルを第1図に
示す。図中のバンドのくびれた部分が、長波長に
感度をもたせるべく設けた領域であり、くびれ部
で吸収された長波長光はくびれの内部に電子−正
孔対を発生し、発生したキヤリアは外部電界で始
き出される。
A band model of a membrane with such a structure is shown in FIG. The constricted part of the band in the figure is a region created to be sensitive to long wavelengths, and the long wavelength light absorbed at the constricted part generates electron-hole pairs inside the constricted part, and the generated carrier is initiated by an external electric field.

このような方法は感光膜の分光感度特性の改善
に対して著しく効果的であつたが、実際に実施す
るにあたつては技術的に難点があつた。すなわ
ち、この方法ではくびれを作るにあたり、アモル
フアス・シリコン膜に含まれる水素量で制御して
いたことに原因がある。第2図は、反応性スパツ
タリング法でa−Si:Hを作成する場合の、雰囲
気ガス中の水素分圧と作成されたa−Si:H膜の
光学的禁止帯幅の関係を示すものである。この関
係を利用して、少量の水素分圧のもとで膜作成す
ることで、アモルフアス・シリコン感光膜中のく
びれ部分を形成できる。
Although such a method was extremely effective in improving the spectral sensitivity characteristics of a photoresist film, there were technical difficulties in actually implementing it. In other words, in this method, the constriction was created by controlling the amount of hydrogen contained in the amorphous silicon film. Figure 2 shows the relationship between the hydrogen partial pressure in the atmospheric gas and the optical bandgap width of the a-Si:H film created using the reactive sputtering method. be. By utilizing this relationship and forming the film under a small amount of hydrogen partial pressure, it is possible to form the constricted portion in the amorphous silicon photoresist film.

しかし、実用上、この方法は次に述べる点で問
題があつた。ひとつは、第2図に示されるよう
に、水素量の少ない領域では光学的禁止帯幅が水
素分圧のわずかの動きによつて大きく変化するの
で、正確に所望の値くびれを作ることが難かしい
ことである。さらに、もうひとつは、アモルフア
ス・シリコン中に含まれる水素量が例えば1原子
%以下のように少量の場合はアモルフアス・シリ
コン内の局在準位を消減しきれず、その結果、光
導電性が劣化してしまうことである。すなわち、
a−Si:H中の水素量は極端に少なくすることは
出来ず、その結果、禁止帯幅のくびれの大きさに
も限界があつた。
However, in practice, this method has problems in the following points. One is that, as shown in Figure 2, in regions with a small amount of hydrogen, the optical band gap changes greatly due to slight movements in the hydrogen partial pressure, making it difficult to create the desired value constriction accurately. That's funny. Furthermore, if the amount of hydrogen contained in amorphous silicon is small, such as 1 atomic % or less, the localized levels within the amorphous silicon cannot be completely eliminated, and as a result, the photoconductivity deteriorates. It is something you end up doing. That is,
The amount of hydrogen in a-Si:H cannot be extremely reduced, and as a result, there is a limit to the size of the constriction of the forbidden band width.

本発明は、この点を更に改良せんとするもの
で、くびれ部分のアモルフアス・シリコンにハロ
ゲン元素を添加することを特徴とする。ハロゲン
元素の添加量は0.1原子%以上である必要があり、
30原子%以下が好ましい。一方、水素は添加され
ても、されなくても良い。添加される場合、20原
子%以下が好ましく、10原子%以下が特に好まし
い。
The present invention aims to further improve this point, and is characterized by adding a halogen element to the amorphous silicon in the constricted portion. The amount of halogen element added must be 0.1 atomic% or more,
It is preferably 30 atomic % or less. On the other hand, hydrogen may or may not be added. When added, it is preferably 20 atomic % or less, particularly preferably 10 atomic % or less.

アモルフアス・シリコン中の局在準位密度を減
少させる効果のある元素としては水素の他のフツ
素、塩素、臭素、ヨウ素など、いわゆるハロゲン
族の元素があるが、ハロゲン族はアモルフアス・
シリコン中の局在準位密度を減少させる効果はあ
つても、アモルフアス・シリコンの光学的禁止帯
幅を大きく変化させることはない。このため、例
えば、フツ素を添加したアモルフアス・シリコン
では、高い光導電性を示しながら、その光学的禁
止帯幅は1.1eV程度なので、半導体レーザ用感光
膜として適している。ただし、フツ素1原子%以
上添加したアモルフアス・シリコンは局在準位は
消減しているものの水素添加の場合にくらべると
比抵抗が低く、1010Ω・cmの膜を得ることは難か
しい。この点、本発明のように、表面側と基板側
を水素を含むアモルフアス・シリコンではさむ形
で使用することが、電子写真用として使用する最
も効果的な方法であるといえる。
Elements that have the effect of reducing the localized level density in amorphous silicon include hydrogen, fluorine, chlorine, bromine, iodine, and other so-called halogen group elements.
Although it has the effect of reducing the localized level density in silicon, it does not significantly change the optical band gap of amorphous silicon. For this reason, for example, fluorine-doped amorphous silicon exhibits high photoconductivity and has an optical band gap of about 1.1 eV, making it suitable as a photoresist film for semiconductor lasers. However, although the localized levels of amorphous silicon doped with 1 atomic percent or more of fluorine are reduced, the specific resistance is lower than that of hydrogen-added silicon, making it difficult to obtain a film of 10 10 Ω·cm. In this respect, it can be said that the most effective method for use in electrophotography is to sandwich the surface side and the substrate side between hydrogen-containing amorphous silicon as in the present invention.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下にアモルフアス・シリコン光導電体層を有
する電子写真感光膜の具体的構造について述べ
る。
The specific structure of an electrophotographic photosensitive film having an amorphous silicon photoconductor layer will be described below.

第3図において、1は基板、2はアモルフア
ス・シリコン層を具備する感光層である。1の基
板はアルミニウム、ステンレス、ニクロム板など
の金属板でも、ポリイミドなどの有機物、あるい
はガラス、セラミツクス等でも差支えないが、基
板が電気的な絶縁膜である場合は11のように基
板上に電極を被着する必要がある。電極はアルミ
ニウム、クロムなどの金属材料の薄膜や、
SnO2In−Sn−Oのような酸化物系の透明電極が
用いられる。この上に感光層2が設けられるが、
基板1が透光性であり、電極11が透明である場
合には感光層2に入射する光は基板1を通して照
射される場合もあり得る。感光層2には、基板側
からの過剰キヤリアの注入を抑制するための層2
2を設けることもできる。層21および層22用
の材料としては、SiO、SiO2、Al2O3、CeO2
V2O3、Ta2O、As2Se3、As2S3などの高抵抗の酸
化物、硫化物、セレン化物の層や、場合によつて
は、ポリビニルカルバゾルなどの有機物の層が用
いられる。これらの層21と層22とは本発明の
感光膜の電子写真特性を改善するためのものでは
あるが、必ずしも必要不可欠のものではない。層
23,24,25はいずれもアモルフアス・シリ
コンを主体とする層であつて、層23,25はい
ずれも1.6eV以上の光学的禁止帯幅を有し、比抵
抗1010Ω・cm以上であり、10nm以上の膜厚を有
する層である。また、層24は光学的禁止帯幅
1.1eV以上であつて層23および層25の光学的
禁止帯幅を越えていないような層であり、膜厚
10nm以上を有する。層24の比抵抗が1010Ω・
cm未満であつても層23および層25の存在によ
つて電子写真感光膜としての暗減衰特性に悪影響
をおよぼすことはない。また膜の電気的光学的特
性を変化させる目的で、アモルフアス・シリコン
層の中に炭素、微量のホウ素、ゲルマニウムなど
を添加したりすることもあり得るが、膜内平均と
して50原子%以上シリコンを含むことが、光導電
特性の確保のために必要であり、その要件が満足
されれば他のいかなる元素を含んでも作成された
膜は本発明の範囲内に含まれる。さらに、層24
の部分に若干の水素を含ませて、光学的禁止帯幅
を制御することも本発明の範囲内である。
In FIG. 3, 1 is a substrate and 2 is a photosensitive layer comprising an amorphous silicon layer. The substrate 1 may be a metal plate such as aluminum, stainless steel, or nichrome plate, or an organic material such as polyimide, or glass or ceramics, but if the substrate is an electrical insulating film, an electrode is placed on the substrate as shown in 11. need to be covered. The electrodes are thin films of metal materials such as aluminum and chromium,
An oxide-based transparent electrode such as SnO 2 In--Sn--O is used. A photosensitive layer 2 is provided on this,
When the substrate 1 is translucent and the electrode 11 is transparent, the light incident on the photosensitive layer 2 may be irradiated through the substrate 1. The photosensitive layer 2 includes a layer 2 for suppressing injection of excessive carriers from the substrate side.
2 can also be provided. Materials for layer 21 and layer 22 include SiO, SiO 2 , Al 2 O 3 , CeO 2 ,
Layers of highly resistive oxides, sulfides, and selenides such as V 2 O 3 , Ta 2 O, As 2 Se 3 , As 2 S 3 and, in some cases, organic layers such as polyvinyl carbazole are added. used. Although these layers 21 and 22 are intended to improve the electrophotographic properties of the photoresist film of the present invention, they are not necessarily essential. Layers 23, 24, and 25 are all layers mainly composed of amorphous silicon, and each layer 23, 25 has an optical band gap of 1.6 eV or more, and a specific resistance of 10 10 Ω・cm or more. It is a layer with a thickness of 10 nm or more. The layer 24 also has an optical bandgap width.
The layer has a voltage of 1.1 eV or more and does not exceed the optical band gap of layers 23 and 25, and has a film thickness of
It has a diameter of 10 nm or more. The specific resistance of the layer 24 is 10 10 Ω・
Even if the thickness is less than cm, the presence of layers 23 and 25 does not adversely affect the dark decay characteristics of the electrophotographic photosensitive film. In addition, carbon, trace amounts of boron, germanium, etc. may be added to the amorphous silicon layer for the purpose of changing the electrical and optical properties of the film; The inclusion of any other element is necessary to ensure photoconductive properties, and as long as the requirement is satisfied, a film prepared even if it contains any other element is included within the scope of the present invention. Furthermore, layer 24
It is also within the scope of the present invention to control the optical band gap by including some hydrogen in the portion.

水素を含有するアモルフアス・シリコン膜の形
成方法としては、最初に述べたように、グロー放
電によるSiH4の分解を用いる方法、反性能スパ
ツタリング法、イオンプレーテイング法などが知
られている。いずれの方法による場合でも、膜形
成中の基板温度が150−250℃である時に最も光電
変換特性の良好な膜が得られるが、グロー放電法
の場合、光電変換特性の良好な膜は比抵抗が106
〜107Ω・cmと低く、電子写真用としては適さな
いのでホウ素を微量ドープして比抵抗を高めるよ
うな配慮が必要である。これに対し、反応性スパ
ツタリング法によれば、光電変換特性が良好なう
えに比抵抗1010Ω・cm以上ある膜が得られ、しか
も充分に大面積のスパツタリングターゲツトを用
いることによつて均一で大面積の膜形成ができる
ので、電子写真用の感光膜を形成するためには特
に有用であるといえる。
As mentioned at the beginning, known methods for forming an amorphous silicon film containing hydrogen include a method using decomposition of SiH 4 by glow discharge, anti-performance sputtering method, and ion plating method. Regardless of the method used, a film with the best photoelectric conversion properties can be obtained when the substrate temperature during film formation is 150-250°C, but in the case of the glow discharge method, the film with good photoelectric conversion properties has a specific resistance. is 10 6
Since it is low at ~10 7 Ω·cm and is not suitable for electrophotography, consideration must be given to doping a small amount of boron to increase the resistivity. On the other hand, according to the reactive sputtering method, a film with good photoelectric conversion properties and a specific resistance of 10 10 Ωcm or more can be obtained, and by using a sputtering target with a sufficiently large area. Since it is possible to form a uniform film over a large area, it can be said to be particularly useful for forming photosensitive films for electrophotography.

通常、反応性スパツタリングは第4図のような
装置を用いて行ない、同図において31はベルジ
ヤー、32は排気系、33は高周波電源、34は
スパツタリングターゲツト、35は基板ホルダ、
36は基板である。なお、スパツタリング装置の
中には本図のように平板状の基板にスパツタ蒸着
するためのものばかりでなく、円筒のドラム状基
体上にスパツタ蒸着できるような構造のものもあ
るので、用途に応じて使い分ければよい。
Usually, reactive sputtering is carried out using an apparatus as shown in Fig. 4, in which 31 is a bell gear, 32 is an exhaust system, 33 is a high frequency power supply, 34 is a sputtering target, 35 is a substrate holder,
36 is a substrate. Note that some sputtering equipment is not only for sputter deposition on a flat substrate as shown in this figure, but also has a structure that allows sputter deposition on a cylindrical drum-shaped substrate. You can use it properly.

さて、反応性スパツタリングはベルジヤー31
の内部を排気し、その中へ水素、四フツ化ケイ素
およびアルゴンなどの不活性ガスを導入して、高
周波電源33から高周波電圧を供給して放電させ
ることによつて行なう。このとき形成される膜中
に含有される水素の量は、放電時の雰囲気ガス中
に存在する水素の分圧によつてほぼ決定され、本
発明に適した水素を含有するアモルフアス・シリ
コン膜は、スパツタ時の水素分圧が5×
10-5Torrから5×10-2Torrの範囲のときに得ら
れ、層24の部分は、四フツ化ケイ素を5×
10-5Torrから1×10-2Torrの範囲に分圧にした
ときに得られる。
Well, reactive sputtering is Bergier 31.
This is carried out by evacuating the inside of the chamber, introducing an inert gas such as hydrogen, silicon tetrafluoride, and argon into the chamber, and supplying a high frequency voltage from the high frequency power source 33 to cause discharge. The amount of hydrogen contained in the film formed at this time is approximately determined by the partial pressure of hydrogen present in the atmospheric gas during discharge, and the amorphous silicon film containing hydrogen suitable for the present invention is , hydrogen partial pressure during sputtering is 5×
10 -5 Torr to 5×10 -2 Torr, and the layer 24 is made of silicon tetrafluoride at 5×
It is obtained when the partial pressure is set in the range of 10 -5 Torr to 1×10 -2 Torr.

以下に本発明を実施例によつて具体的に説明す
る。
The present invention will be specifically explained below using examples.

実施例 1 表面を鏡面研磨したアルミニウム円筒を酸素雰
囲気中で300℃2時間加熱して、円筒表面に
Al2O3膜を形成する。その円筒の回転式のマグネ
トロンスパツタ装置中に設置し、1×10-6Torr
まで排気した後、円筒を200℃に保ちつつ2×
10-3Torrの水素および3×10-3Torrのアルゴン
の混合雰囲気中で、350Wの高周波出力により2
Å/secの堆積速度で500Åの厚みに光学的禁止帯
幅1.95eVで比抵抗1010Ω・cmのアモルフアス・シ
リコン膜を堆積する。その後5分間にわたつて、
アルゴンの分圧を一定に保ちながら水素の分圧を
徐々に下げ1×10-5Torrとし、それと同時に四
フツ化ケイ素の分圧を徐々に上げて1×
10-4Torrとする。四フツ化ケイ素最大時におけ
るアモルフアス・シリコンの光学的禁止帯幅は
1.3eVである。さらに5分間にわたつて再びアル
ゴン分圧一定のまま水素分圧を徐々に上げ、四フ
ツ化ケイ素の分圧を下げ、それぞれを最初の状態
にもどす、そのままスパツタリングを続行して全
体の膜厚を24μnとする。この円筒を電子写真用
感光ドラムとして使用する。
Example 1 An aluminum cylinder with a mirror-polished surface was heated at 300°C for 2 hours in an oxygen atmosphere, and the surface of the cylinder was heated to a mirror-polished surface.
Forms an Al 2 O 3 film. Installed in the cylindrical rotary magnetron sputtering device, 1×10 -6 Torr
After evacuating the cylinder to 200°C,
In a mixed atmosphere of hydrogen at 10 -3 Torr and argon at 3 × 10 -3 Torr, a high frequency power of 350W
An amorphous silicon film with a resistivity of 10 10 Ω·cm and an optical band gap of 1.95 eV is deposited to a thickness of 500 Å at a deposition rate of Å/sec. Over the next five minutes,
While keeping the partial pressure of argon constant, the partial pressure of hydrogen was gradually lowered to 1×10 -5 Torr, and at the same time, the partial pressure of silicon tetrafluoride was gradually increased to 1×
10 -4 Torr. The optical band gap of amorphous silicon at the maximum silicon tetrafluoride is
It is 1.3eV. Over a further 5 minutes, the hydrogen partial pressure was gradually increased while keeping the argon partial pressure constant, and the silicon tetrafluoride partial pressure was lowered to return each to the initial state. Sputtering was continued to reduce the overall film thickness. Set to 24 μn. This cylinder is used as a photosensitive drum for electrophotography.

実施例 2 硬質ガラス円筒上に450℃におけるSnCl4の熱
分解によつてSnO2透明電極を形成する。その円
筒をグロー放電蒸着槽内に固定する。槽内を5×
10-6Torrまで排気し、円筒を200℃に加熱する。
次に槽内にシランガスを1×10-2Torrの分圧で
導入し、排気バルブを調整して槽内を1Torrの圧
力にする。この状態で高周波電力を投入して槽内
にグロー放電を発生させ、この状態で1μmの膜
堆積を行なう。このようにするとホウ素(B)が非晶
質シリコン中にとりこまれるため、比抵抗が1010
Ω・cm以上で、光導電性を有するa−Siが得られ
る。その後、ジボランおよびシランガスを徐々に
しぼり、四フツ化ケイ素をシランガスの最初の分
圧と同じ値まで増加導入しながら反応を継続し、
光学的禁止帯幅のくびれた部分を3000Aの厚さに
わたつて形成する。その後、再び四フツ化ケイ素
をしぼり、シランガスおよびジボランガスを当初
のレベルまで導入して堆積反応を継続し、全体の
膜厚を20μmとする。この円筒を電子写真用感光
ドラムとして使用する。
Example 2 A SnO 2 transparent electrode is formed on a hard glass cylinder by thermal decomposition of SnCl 4 at 450°C. The cylinder is fixed in a glow discharge deposition tank. Inside the tank 5x
Evacuate to 10 -6 Torr and heat the cylinder to 200°C.
Next, silane gas is introduced into the tank at a partial pressure of 1×10 -2 Torr, and the exhaust valve is adjusted to bring the pressure inside the tank to 1 Torr. In this state, high-frequency power is applied to generate a glow discharge in the tank, and a 1 μm film is deposited in this state. In this way, boron (B) is incorporated into the amorphous silicon, so the resistivity decreases to 10 10
When the resistance is Ω·cm or more, a-Si having photoconductivity can be obtained. Thereafter, the diborane and silane gases are gradually squeezed out, and the reaction is continued while increasing silicon tetrafluoride to the same value as the initial partial pressure of the silane gas.
A constricted part of the optical forbidden band width is formed over a thickness of 3000A. Thereafter, the silicon tetrafluoride is squeezed out again, and the silane gas and diborane gas are introduced to the initial level to continue the deposition reaction, so that the total film thickness is 20 μm. This cylinder is used as a photosensitive drum for electrophotography.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のアモルフアス・シリコン感光
膜のバンドモデルを示す図、第2図は反応性スパ
ツタリング法において雰囲気ガス中の水素分圧
と、作成されたアモルフアス・シリコン膜の光学
的禁止帯幅との関係を示す図、第3図は本発明の
電子写真感光膜の構造を示す断面図、第4図は反
応性スパツタリング装置の説明図である。 1:基板、2:感光層、11:電極、21:過
剰キヤリア注入抑制層、22,23,24:アモ
ルフアス・シリコンを主体とする層、25:電荷
注入制御層。
Figure 1 shows the band model of the amorphous silicon photoresist film of the present invention, and Figure 2 shows the hydrogen partial pressure in the atmospheric gas and the optical band gap of the amorphous silicon film created in the reactive sputtering method. FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the electrophotographic photosensitive film of the present invention, and FIG. 4 is an explanatory diagram of a reactive sputtering apparatus. 1: Substrate, 2: Photosensitive layer, 11: Electrode, 21: Excess carrier injection suppressing layer, 22, 23, 24: Layer mainly composed of amorphous silicon, 25: Charge injection controlling layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくとも50原子%以上のシリコンを膜内平
均として含有するアモルフアスシリコン光導電体
層を有する電子写真感光膜であつて、上記光導電
体層の表面若しくは表面及び界面から少なくとも
10nmの領域は1原子%以上の水素を膜内平均と
して含有しておりかつ光学的禁止帯幅が1.6eV以
上で比抵抗1010Ω・cm以上であり、上記光導電体
層はその内部に厚さ10nm以上の光学的禁止帯幅
のくびれを有し、この光学的禁止帯幅のくびれは
0.1%以上のハロゲン元素を膜内平均として含有
しており、かつ光学的禁止帯幅が1.1eV以上で上
記光導電体層の表面を形成しているアモルフアス
シリコンの光学的禁止帯幅を越えず、膜厚10nm
以上のアモルフアスシリコン領域であることを特
徴とする電子写真感光膜。 2 特許請求の範囲第1項に記載の電子写真感光
膜において、前記ハロゲン元素はフツ素である電
子写真感光膜。
[Scope of Claims] 1. An electrophotographic photosensitive film having an amorphous silicon photoconductor layer containing at least 50 atomic % or more of silicon on average within the film, wherein the photoconductor layer has an amorphous silicon photoconductor layer containing at least 50 atomic % or more of silicon on the surface or from the surface and interface of the photoconductor layer. at least
The 10 nm region contains 1 atomic % or more of hydrogen on average within the film, has an optical band gap of 1.6 eV or more, and has a specific resistance of 10 10 Ω cm or more, and the photoconductor layer has a It has a constriction with an optical bandgap width of 10 nm or more in thickness, and the constriction of the optical bandgap width is
The film contains an average of 0.1% or more of a halogen element, and has an optical band gap of 1.1 eV or more, which exceeds the optical band gap of the amorphous silicon forming the surface of the photoconductor layer. 10nm film thickness
An electrophotographic photosensitive film characterized in that it is an amorphous silicon region as described above. 2. The electrophotographic photosensitive film according to claim 1, wherein the halogen element is fluorine.
JP7084684A 1984-04-11 1984-04-11 Electrophotographic sensitive film Granted JPS59210446A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7084684A JPS59210446A (en) 1984-04-11 1984-04-11 Electrophotographic sensitive film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7084684A JPS59210446A (en) 1984-04-11 1984-04-11 Electrophotographic sensitive film

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59210446A JPS59210446A (en) 1984-11-29
JPH0117145B2 true JPH0117145B2 (en) 1989-03-29

Family

ID=13443335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7084684A Granted JPS59210446A (en) 1984-04-11 1984-04-11 Electrophotographic sensitive film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59210446A (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54121743A (en) * 1978-03-14 1979-09-21 Canon Inc Electrophotographic image forming member
JPS6415866A (en) * 1987-07-09 1989-01-19 Nec Corp Detecting device for autocorrelation degree

Also Published As

Publication number Publication date
JPS59210446A (en) 1984-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0115866B2 (en)
JPH0115867B2 (en)
JPS62115456A (en) Electrophotographic sensitive body
WO1985002691A1 (en) Photosensitive member for electrophotography
JPS6410068B2 (en)
JPH0117145B2 (en)
JPH0426106B2 (en)
JPH0117144B2 (en)
JPH0740138B2 (en) Electrophotographic photoreceptor
JPS6161387B2 (en)
US4762761A (en) Electrophotographic photosensitive member and the method of manufacturing the same comprises micro-crystalline silicon
US4704343A (en) Electrophotographic photosensitive member containing amorphous silicon and doped microcrystalline silicon layers
JPS6273275A (en) Photoconductive body
JPS63135954A (en) Electrophotographic sensitive body
JPH0220102B2 (en)
JP2532829B2 (en) Light receiving member
JPH0454941B2 (en)
JPS6093450A (en) Photoconductive member
JPH01295266A (en) Photoconductive member
JPH0548912B2 (en)
JPS60140246A (en) photoconductive member
JPS59204047A (en) photoconductive member
JPH0454946B2 (en)
JPH06194856A (en) Electrophotographic photoreceptor
JPH058422B2 (en)