JPH0145985B2 - - Google Patents
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- JPH0145985B2 JPH0145985B2 JP58151826A JP15182683A JPH0145985B2 JP H0145985 B2 JPH0145985 B2 JP H0145985B2 JP 58151826 A JP58151826 A JP 58151826A JP 15182683 A JP15182683 A JP 15182683A JP H0145985 B2 JPH0145985 B2 JP H0145985B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/10—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices being sensitive to infrared radiation, visible or ultraviolet radiation, and having no potential barriers, e.g. photoresistors
- H10F30/15—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices being sensitive to infrared radiation, visible or ultraviolet radiation, and having no potential barriers, e.g. photoresistors comprising amorphous semiconductors
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- Light Receiving Elements (AREA)
Description
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。
而乍ら、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、及び耐湿
性等の使用環境特性の点、更には経済的安定性の
点において、結合的な特性向上を計る必要がある
という更に改良される可き点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、この種の光導電
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或いは、高速で繰返
し使用すると応答性が次第に低下する、等の不都
合な点が生ずる場合が少なくなかつた。
更には、a―Siは可視光領域の短波長側に較べ
て、長波長側の波長領域よりも長い波長領域の吸
収係数が比較的小さく、現在実用化されている半
導体レーザとのマツチングに於いて、通常使用さ
れているハロゲンランプや螢光灯を光源とする場
合、長波長側の光を有効に使用し得ていないとい
う点に於いて、夫々改良される余地が残つてい
る。又、別には、照射される光が光導電層中に於
いて、充分吸収されずに、支持体に到達する光の
量が多くなると、支持体自体が光導電層を透過し
て来る光に対する反射率が高い場合には、光導電
層内に於いて多重反射による干渉が起つて、画像
の「ボケ」が生ずる一要因となる。この影響は、
解像度を上げる為に、照射スポツトを小さくする
程大きくなり、殊に半導体レーザを光源とする場
合には大きな問題となつている。
更に、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
特性に問題が生ずる場合がある。
即ち、例えば、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、或いは暗部において、支持体
側よりの電荷の注入の阻止が充分でないこと等が
生ずる場合が少なくない。
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(Si)とゲ
ルマニウム原子(Ge)とを母体とする非晶質材
料、殊にこれ等の原子を母体とし、水素原子(H)又
はハロゲン原子()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
フアスシリコンゲルマニウム、ハロゲン化アモル
フアスシリコンゲルマニウム、或いはハロゲン含
有水素化アモルフアスシリコンゲルマニウム〔以
後これ等の総称的表記として「a―SiGe(H,
X)」を使用する〕から構成される非晶質層を有
する光導電部材の構成を以後に説明される様に特
定化し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及び長波長側に於け
る吸収スペクトル特性に優れていることを見出し
た点に基いている。
本発明は電気的、光学的、光導電的特性が常時
安定していて、殆んど使用環境に制限を受けない
全環境型であり、長波長側の光感度特性に優れる
と共に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、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。
本発明の別の目的は、全可視光域に於いて光感
度が高く、殊に半導体レーザとのマツチングに優
れ、且つ光応答の速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、電子写真用の像形成部材
として適用させた場合、通常の電子写真法が極め
て有効に適用され得る程度に、静電像形成の為の
帯電処理の際の電荷保持能が充分あり、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
像を得る事が容易に出来る電子写真用の光導電部
材を提供することである。
本発明の更にもう他の目的は、暗導電率が充分
高く充分な受容電位が得られる光導電部材を提供
することであり、また各層間の密着性を良くし生
産性を向上させることである。
本発明の更にもう1つの目的は、高光感度性、
高SN比特性を有する光導電部材を提供すること
でもある。
本発明の光導電部材は、光導電部材用の支持体
と、前記支持体側からシリコン原子を母体とする
非晶質材料で構成された第1の非晶質層()と
シリコン原子とゲルマニウム原子とを母体とする
非晶質材料で構成された第2の非晶質層()と
を有し光導電性を示す光受容層と、を備え、該光
受容層は、酸素原子を含有し、且つ前記第2の非
晶質層()に含有されるゲルマニウム原子の層
厚方向の分布濃度は前記第2の非晶質層()上
面及び/又は下面側の方が高くされている事を特
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。
更に、本発明の光導電部材は、全可視光域に於
いて光感度が高く、殊に半導体レーザとのマツチ
ングに優れ、且つ光応答が速い。
更にまた層はがれもなく生産性が向上する。
以下、図面に従つて本発明の光導電部材に就い
て詳細に説明する。
第1図は本発明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構造図である。
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、充分なる体積抵
抗と光導電性を有する光受容層102とを有し、
該光受容層102はa―Si(H,X)から成る第
1の非晶質層()102とその上にa―SiGe
(H,X)から成る第2の非晶質層()103
を有する。
第2の非晶質層()中に含有されるゲルマニ
ウム原子は該第2の非晶質層()中に於いて、
その層厚方向には不均一に含有される。
光導電性は第1及び第2の非晶質層の少なくと
も一方に荷わせれば良いが、入射される光が充分
到達し得る層が入射される光の波長スペクトルに
その吸収スペクトルがよりマツチングする様に層
設計される必要がある。
本発明の光導電部材に於いては、第1の非晶質
層()及び第2の非晶質層()の少なくとも
一方に伝導性を支配する物質(C)を含有させること
によつて含有される層の伝導性を所望に従つて任
意に制御することができる。物質(C)は、光受容
層、又は第1及び第2の非晶質層に於いて、その
層厚方向に均一又は不均一な分布状態となる様に
含有されて良い。又、物質(C)が連続的に含有され
る層領域(PN)に於いて、その層厚方向に均一
分布又は連続的な不均一分布となる様に含有され
て良い。
たとえば第2の非晶質層()の層厚を第1の
非晶質層()の層厚より厚くし、主に第2の非
晶質層()を電荷発生層と電荷輸送層としての
機能を荷わせる様にして用いる場合には伝導性を
支配する物質(C)は、第1の非晶質層()では支
持体側で多くなる分布状態となるようにすること
が望ましく、また伝導性を支配する物質(C)は第2
の非晶質層()では、第1の非晶質層()と
第2の非晶質層()の界面或いは界面近傍で多
くなる分布状態となるようにすることが望まし
い。
他方、第1の非晶質層()の層厚を第2の非
晶質層()の層厚より厚くし主に第2の非晶質
層()を電荷発生層とし第1の非晶質層()
を電荷輸送層としての機能を荷わせて用いる場合
には、伝導性を支配する物質(C)は第1の非晶質層
()の支持体側により多く分布する状態となる
様に含有させることが望ましい。
酸素原子は、支持体及び各層の密着性を主に考
慮する場合は、支持体と第1の非晶質層()と
の界面又は界面近傍または/及び第1の非晶質層
()と第2の非晶質層()の界面又は界面近
傍に多く分布する状態となる様に含有させること
が望ましい。暗導電率を上げるためには第1の非
晶質層()または/及び第2の非晶質層()
内にその層厚方向に均一に分布する様に含有させ
てもよいし、光受容層への電荷の注入を防いで見
掛け上高抵抗化を計る場合には、光受容層の自由
表面近傍又は/及び支持体との界面又は/及び界
面近傍に多く分布する様に含有させてもよい。更
に各層の密着性と高抵抗化を同時に計る為には、
上記の2つの組み合せた含有状態になる様に酸素
原子を含有させてもよい。
層領域(PN)に含有される伝導性を支配する
物質(C)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、
(Si又はGe)に対して、P型伝導特性を与えるP
型不純物及びn型伝導特性を与えるn型不純物を
挙げることが出来る。具体的には、P型不純物と
して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。
n型不純物としては、周期律表第族に属する
原子(第族原子)、例えば、P(燐)、As(砒
素)、Sb(アンチモン)、Bi(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。
本発明に於いて、光受容層中に設けられる伝導
性を支配する物質(C)の含有されている層領域
(PN)に含有される伝導特性を制御する物質(C)
の含有量は、該層領域(PN)に要求される伝導
特性、或いは該層領域(PN)が支持体直に接触
して設けられる場合には、該支持体との接触界面
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。又、前記層領域
(PN)に直に接触して設けられる他の層領域の
特性や、該他の層領域との接触界面に於ける特性
との関係も考慮されて、伝導特性を制御する物質
の含有量が適宜選択される。
本発明に於いて、層領域(PN)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、好
適には、0.001〜5×104atomic ppm、より好適
には0.5〜1×104atomic ppm、最適には1〜5
×103atomic ppmとされるのが望ましい。
本発明に於いて、伝導特性を支配する物質(C)が
含有される層領域(PN)に於ける該物質の含有
量を、好ましくは30atomic ppm以上、より好適
には50atomic ppm以上、最適には100atomic
ppm以上することによつて、例えば該含有させる
物質(C)が前記のP型不純物の場合には、光受容層
の自由表面が極性に帯電処理を受けた際に支持
体側からの光受容層中へ注入される電子の移動を
効果的に阻止することが出来、又、前記含有させ
る物質(C)が前記のn型不純物の場合には、光受容
層の自由表面が極性に帯電処理を受けた際に、
支持体側から光受容層中へ注入される正孔の移動
を効果的に阻止することが出来る。
上記の様な場合には前記層領域(PN)を除い
た部分の層領域(Z)には、層領域(PN)に含
有される伝導特性を支配する物質の極性とは別の
極性の伝導特性を支配する物質を含有させても良
いし、或いは、同極性の伝導特性を支配する物質
を、層領域(PN)に含有される実際の量よりも
一段と少ない量にして含有させても良い。
この様な場合、前記層領域(Z)中に含有され
る前記伝導特性を支配する物質の含有量として
は、層領域(PN)に含有される前記物質の極性
や含有量に応じて所望に従つて適宜決定されるも
のであるが、好ましくは、0.001〜1000atomic
ppm、より好適には0.05〜500atomic ppm、最適
には0.1〜200atomic ppmとされるのが望ましい。
本発明に於いて、層領域(PN)及び層領域
(Z)に同種の伝導性を支配する物質を含有させ
る場合には、層領域(Z)に於ける含有量として
は、好ましくは、30atomic ppm以下とするのが
望ましい。上記した場合の他に、本発明に於いて
は、光受容層中に、一方の極性を有する伝導性を
支配する物質を含有させた層領域と、他方の極性
を有する伝導性を支配する物質を含有させた層領
域とを直に接触する様に設けて、該接触領域に、
所謂空乏層を設けることも出来る。詰り、例えば
光受容層中に、前記のP型不純物を含有する層領
域と前記のn型不純物を含有する層領域とを直に
接触する様に設けて、所謂P―n接合を形成し
て、空乏層を設けることが出来る。
本発明の光導電部材に於いては、高光感度化と
高暗抵抗化、更には、支持体と光受容層との間の
密着性の改良を計る目的の為に、光受容層中に
は、酸素原子が含有される。光受容層中に含有さ
れる酸素原子は、光受容層の全層領域に万偏なく
含有されても良いし、或いは、光受容層の一部の
層領域のみに含有させて偏在させても良い。
又、酸素原子の分布状態は分布濃度C(O)が
光受容層の層厚方向に於いては、均一であつて
も、分布濃度C(O)が層厚方向には不均一であ
つても良い。
本発明に於いて、光受容層に設けられる酸素原
子の含有されている層領域(O)は、光感度と暗
抵抗の向上を主たる目的とする場合には、光受容
層の全層領域を占める様に設けられ、支持体と第
1の非晶質層()又は/及び第1の非晶質層
()と第2の非晶質層()との間の密着性の
強化を計るのを主たる目的とする場合には、第1
の非晶質層()の支持体側端部層領域または、
第1と第2の非晶質層界面近傍の領域を占める様
に設けられる。
前者の場合、層領域(O)中に含有される酸素
原子の含有量は、高光感度を維持するために比較
的少なくされ、後者の場合には、層間の密着性の
強化を確実に計る為に比較的多くされるのが望ま
しい。
又、前者と後者の両方を同時に達成する目的の
為には、支持体側に於いて比較的高濃度に分布さ
せ、光受容層の自由表面側に於いて比較的低濃度
に分布させるか、或いは、光受容層の自由表面側
の表面層領域には、酸素原子を積極的には含有さ
せない様な酸素原子の分布状態を層領域(O)中
に形成すれば追い。
又、帯電時に於ける支持体からの電荷の注入を
効果的に防止して見掛け上光受容層の暗抵抗を上
げることを目的とする場合は、第1の非晶質層
()の支持体側に高濃度に酸素原子を含有させ
るか第1の非晶質層()と第2の非晶質層
()の界面近傍に高濃度に酸素原子を含有させ
る。
本発明に於いて、光受容層に設けられる層領域
(O)に含有される酸素原子の含有量は、層領域
(O)自体に要求される特性、或いは該層領域
(O)が支持体に直に接触して設けられる場合に
は、該支持体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。
又、前記層領域(O)に直に接触して他の層領
域が設けられる場合には、該他の層領域の特性
や、該他の層領域との接触界面に於ける特性との
関係も考慮されて、酸素原子の含有量が適宜選択
される。
層領域(O)中に含有される酸素原子の量は、
形成される光導電部材に要求される特性に応じて
所望に従つて適宜決められるが、好ましくは、
0.001〜50atomic%、より好ましくは、0.002〜
40atomic%、最適には0.003〜30atomic%とされ
るのが望ましい。
本発明において、必要に応じて光受容層中に含
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。
本発明に於いて、第1の非晶質層()に酸素
原子の含有された層領域(O)を設けるには、第
1の非晶質層()の形成の際に酸素原子導入用
の出発物質を第1の非晶質層()形成用の出発
物質と共に使用して、形成される層中にその量を
制御し乍ら含有してやれば良い。
層領域(O)を形成するのにグロー放電法を用
いる場合には、第1の非晶質層()形成用の出
発物質の中から所望に従つて選択されたものに酸
素原子導入用の出発物質が加えられる。その様な
酸素原子導入用の出発物質としては、少なくとも
酸素原子を構成原子とするガス状の物質又はガス
化し得る物質をガス化したものの中の大概のもの
が使用され得る。
例えばシリコン原子(Si)を構成原子とする原
料ガスと、酸素原子(O)を構成原子とする原料
ガスと、必要に応じて水素原子(H)又は及びハロゲ
ン原子(X)を構成原子とする原料ガスとを所望
の混合比で混合して使用するか、又は、シリコン
原子(Si)を構成原子とする原料ガスと、酸素原
子(O)及び水素原子(H)を構成原子とする原料ガ
スとを、これも又所望の混合比で混合するか、或
いは、シリコン原子Si)を構成原子とする原料ガ
スと、シリコン原子(Si)、酸素原子(O)及び
水素原子(H)の3つを構成原子とする原料ガスとを
混合して使用することが出来る。
又、別には、シリコン原子(Si)と水素原子(H)
とを構成原子とする原料ガスに酸素原子(O)を
構成原子とする原料ガスを混合して使用しても良
い。
スパツターリング法によつて、酸素原子を含有
する第1の非晶質層()を形成するには、単結
晶又は多結晶のSiウエーハー又はSiO2ウエーハ
ー、又はSiとSiO2が混合されて含有されている
ウエーハーをターゲツトとして、これ等を種々の
ガス雰囲気中でスパツタリングすることによつて
行えば良い。
例えば、Siウエーハーをターゲツトとして使用
すれば、酸素原子と必要に応じて水素原子は/及
びハロゲン原子を導入する為の原料ガスを、必要
に応じて稀釈ガスで稀釈して、スパツター用の堆
積室中に導入し、これ等のガスのガスプラズマを
形成して前記Siウエーハーをスパツターリングす
れば良い。
又、別には、SiとSiO2とは別々のターゲツト
として、又はSiとSiO2の混合した一枚のターゲ
ツトを使用することによつて、スパツター用のガ
スとしての稀釈ガスの雰囲気中で又は少なくとも
水素原子(H)又は/及びハロゲン原子(X)を構成
原子として含有するガス雰囲気中でスパツタリン
グすることによつて成される。酸素原子導入用の
原料ガスとしては、先述したグロー放電の例で示
した原料ガスの中の酸素原子導入用の原料ガス
が、スパツタリングの場合にも有効なガスとして
使用され得る。
本発明に於いて、酸素原子の含有される層領域
(O)を設ける場合、該層領域(O)に含有され
る酸素原子の分布濃度C(O)を層厚方向に変化
させて所望の層厚方向の分布状態(depth
profile)を有する層領域(O)を形成するには、
グロー放電の場合には、分布濃度C(O)を変化
させるべき酸素原子導入用の出発物質のガスを、
そのガス流量を所望の変化率曲線に従つて適宜変
化させ乍ら、堆積室内に導入することによつて成
される。例えば手動あるいは外部駆動モータ等の
通常用いられている何らかの方法により、ガス流
路系の途中に設けられた所定のニードルバルブの
開口を漸次変化させる操作を行えば良い。このと
き、流量の変化率は線型である必要はなく、例え
ばマイコン等を用いて、あらかじめ設計された変
化率曲線に従つて流量を制御し、所望の含有率曲
線を得ることもできる。
層領域(O)をスパツターリング法によつて形
成する場合、酸素原子の層厚方向の分布濃度C
(O)を層厚方向で変化させて酸素原子の層厚方
向の所望の分布状態(depth profile)を形成す
るには、第一には、グロー放電法による場合と同
様に、酸素原子導入用の出発物質をガス状態で使
用し、該ガスを堆積室中へ導入する際のガス流量
を所望に従つて適宜変化させることによつて成さ
れる。
第二には、スパツターリング用のターゲツト
を、例えばSiとSiO2との混合されたターゲツト
を使用するのであれば、SiとSiO2との混合比を、
ターゲツトの層厚方向に於いて、予め変化させて
おくことによつて成される。
本発明において第1の非晶質層()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、次のものが有効なものとして挙げることが出
来る。
先ずSi供給用の原料ガスとなる出発物質として
は、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。
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第1の非
晶質層()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、上記の水素化硅素の他に、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電荷
注入防止層形成の為の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第1の非晶質層
()中にSiと共にXを導入することが出来る。
本発明において第1の非晶質層()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。
酸素導入用の原料ガスとしては、例えば酸素
(O2),オゾン(O3),一酸化窒素(NO),二酸化
窒素(NO2),一二酸化窒素(N2O),三二酸化
窒素(N2O3),四二酸化窒素(N2O4),五二酸化
窒素(N2O5),三酸化窒素(NO3)シリコン原子
(Si)と酸素原子(O)と水素原子(H)とを構成原
子とする、例えば、ジシロキサン
(H3SiOSiH3),トリシロキサン
(H3SiOSiH2OSiH3)等の低級シロキサン等を挙
げることが出来る。
第1の非晶質層()を構成する層領域中に、
伝導特性を制御する物質(C)、例えば、第族原子
或いは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或いは第
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
(CH3)3,InCl3,TlCl3等も挙げることが出来る。
第族原子導入用の出発物質として、本発明に
おいて有効に使用されるのは、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
ン化燐が挙げられる。この他、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
ことが出来る。
本発明に於いて、第1の非晶質層()中に含
有される水素原子(H)の量又はハロゲン原子(X)
の量又は水素原子とハロゲン原子の量の和(H+
X)は好ましくは1〜40atomic%、より好適に
は5〜30atomic%とされるのが望ましい。
第1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)の量を制御するの
には、例えば支持体温度又は/及び水素原子(H)、
或はハロゲン原子(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。
本発明の第1の非晶質層()の層厚は、該第
1の非晶質層()が主に支持体と第2の非晶質
層()との密着層として働くかまた密着層と電
荷輸送層として働くかによつて適宜決められる。
前者の場合には、好ましくは1000Å〜50μmより
好ましくは2000Å〜30μm、最適には2000Å〜
10μmとされるのが望ましい。後者の場合には好
ましくは1〜100μmより好ましくは1〜80μm、
最適には2〜50μmとされるのが望ましい。
本発明の光導電部材に於いては、第1の非晶質
層の層厚が充分薄い場合にはゲルマニウム原子の
含有される第2の非晶質層()には、伝導特性
を支配する物質を含有させた層領域(PN)を第
1の非晶質層()側に局在的に設けることによ
り、支持体側より第2の非晶質層()に注入さ
れる電荷の移動を効果的に阻止することが出来
る。
本発明の光導電部材に於いては、高光感度化と
高暗抵抗化、更には、第1の非晶質層()と第
2の非晶質層()との間の密着性の改良を図る
目的の為に、第2の非晶質層()中には、酸素
原子が含有される。第2の非晶質層()中に含
有される酸素原子は、第2の非晶質層()の全
層領域に万偏なく含有されても良いし、或いは、
第2の非晶質層()の一部の層領域のみに含有
させて偏在させても導電部材の第2の非晶質層
()中に含有されるゲルマニウム原子の層厚方
向の分布状態の典型的例が示される。
第2図乃至第13図において、横軸はゲルマニ
ウム原子の分布濃度Cを、縦軸は、第2の非晶質
層()の層厚を示し、tBは第1の非晶質層
()の第2の非晶質層()の端面の位置を、
tTは支持体側とは反対側の第2の非晶質層()
の端面の位置を示す。即ち、ゲルマニウム原子の
含有される第2の非晶質層()はtB側よりtT側
に向つて層形成がなされる。
第2図には、第2の非晶質層()中に含有さ
れるゲルマニウム原子の層厚方向の分布状態の第
1の典型例が示される。
第2図に示される例では、ゲルマニウム原子の
含有される第2の非晶質層()が形成される表
面と該第2の非晶質層()の表面とが接する界
面位置tBよりt1の位置までは、ゲルマニウム原子
の分布濃度CがC1なる一定の値を取り乍らゲル
マニウム原子が形成される第2の非晶質層()
に含有され、位置t1よりは濃度C2より界面位置tT
に至るまで徐々に連続的に減少されている。界面
位置tTにおいてはゲルマニウム原子の分布濃度C
はC3とされる。
第3図に示される例においては、含有されるゲ
ルマニウム原子の分布濃度Cは位置tBより位置tT
に至るまで濃度C4から徐々に連続的に減少して
位置tTにおいて濃度C5となる様な分布状態を形成
している。
第4図の場合には、位置tBより位置t2まではゲ
ルマニウム原子の分布濃度Cは濃度C6と一定値
とされ、位置t2と位置tTとの間において、徐々に
連続的に減少され、位置tTにおいて、分布濃度C
は実質的に零とされている(ここで実質的に零と
は検出限界量未満の場合である)。
第5図の場合には、ゲルマニウム原子の分布濃
度Cは位置tBより位置tTに至るまで、濃度C8より
連続的に徐々に減少され、位置tTにおいて実質的
に零とされている。
第6図に示す例においては、ゲルマニウム原子
の分布濃度Cは、位置tBと位置t3間においては、
濃度C9と一定値であり、位置tTにおいては濃C10
される。位置t3と位置tTとの間では、分布濃度C
は一次関数的に位置t3より位置tTに至るまで減少
されている。
第7図に示される例においては、分布濃度Cは
位置tBより位置t4までは濃度C11の一定値を取り、
位置t4より位置tTまでは濃度C12より濃度C13まで
一次関数的に減少する分布状態とされている。
第8図に示す例においては、位置tBより位置tT
に至るまで、ゲルマニウム原子の分布濃度Cは濃
度C14より実質的に零に至る様に一次関数的に減
少している。
第9図においては、位置tBより位置t5に至るま
ではゲルマニウム原子の分布濃度Cは、濃度C15
より濃度C16まで一次関数的に減少され、位置t5
と位置tTとの間においては、濃度C16の一定値と
された例が示されている。
第10図に示される例においては、ゲルマニウ
ム原子の分布濃度Cは位置tBにおいて濃度C17で
あり、位置t6に至るまではこの濃度C17より初め
はゆつくりと減少され、t6の位置付近において
は、急激に減少されて位置t6では濃度C18とされ
る。
位置t6と位置t7との間においては、初め急激に
減少されて、その後は、緩かに徐々に減少されて
位置t7で濃度C19となり、位置t7と位置t8との間で
は、極めてゆつくりと徐々に減少されて位置t8に
おいて、濃度C20に至る。位置t8と位置tTの間にお
いては、濃度C20より実質的に零になる様に図に
示す如き形状の曲線に従つて減少されている。
第11図に示す例においては、位置tBよりt9ま
でゲルマニウム濃度C22で一定で位置t9から位置tB
までゲルマニウム濃度C23にされている。
第12図に示す例においては、位置tBではゲル
マニウム濃度は実質的に零で位置tTでゲルマニウ
ム濃度がC23に図のように増加している。
第13図においては、位置tBではゲルマニウム
濃度は実質的に零で位置tBから位置t10での濃度
C24まで図のようにゲルマニウム濃度が増加し位
置t10から位置tTまでゲルマニウム濃度C24で一定
である。
以上第2図から第13図までのゲルマニウム濃
度で第2図から第10図までの第1の非晶質層
()側近傍でゲルマニウム濃度が多い分布と第
11図から第13図までの第2の非晶質層()
の自由表面近傍でゲルマニウム濃度の多い分布と
の組み合せのゲルマニウム濃度分布にしてもよい
ものである。
以上、第2図乃至第13図により、第2の非晶
質層()中に含有されるゲルマニウム原子の層
厚方向の分布状態の典型例の幾つかを説明した様
に、本発明においては、第1の非晶質層()側
および第2の非晶質層()の自由表面側におい
て、ゲルマニウム原子の分布濃度Cの高い部分を
有し、第2の非晶質層()の中央においては、
前記分布濃度Cは第1の非晶質層()および第
2の非晶質層()の自由表面側に較べて可成り
低くされた部分を有するゲルマニウム原子の分布
状態が第2の非晶質層()に設けられている。
本発明に於ける光導電部材を構成する非晶質層
を構成する第2の非晶質層()は好ましくは上
記した様に第1の非晶質層()側および/また
は第2の非晶質層()の自由表面側の方にゲル
マニウム原子が比較的高濃度で含有されている局
在領域(A)を有するのが望ましい。
本発明に於いては局在領域(A)は、第2図乃至第
13図に示す記号を用いて説明すれば界面位置tB
またはtTより5μ以内に設けられるのが望ましいも
のである。
本発明においては、上記局在領域(A)は、界面位
置tBまたはtTより5μ厚までの全層領域(LT)とさ
れる場合もあるし、又、層領域(LT)の一部と
される場合もある。
局在領域(A)を層領域(LT)の一部とするか又
は全部とするかは、形成される非晶質層に要求さ
れる特性に従つて適宜決められる。
局在領域(A)はその中に含有されるゲルマニウム
原子の層厚方向の分布状態としてゲルマニウム原
子の分布濃度の最大値Cmaxがシリコン原子に対
して、好ましくは1000atomic ppm以上、より好
適には5000atomic ppm以上、最適には1×
104atomic ppm以上とされる様な分布状態とな
り得る様に層形成されるのが望ましい。
即ち、本発明においては、ゲルマニウム原子の
含有される非晶質層は、第1の非晶質層()側
または第2の非晶質層()の自由表面からの層
厚で5μ以内(tBから5μ厚の層領域)に分布濃度の
最大値Cmaxが存在する様に形成されるのが好ま
しいものである。
本発明において、第2の非晶質層()に含有
されるゲルマニウム原子の含有量としては、本発
明の目的が効果的に達成される様に所望に従つて
適宜決められるが、好ましくは1〜9.5×
105atomic ppm、より好ましくは100〜8×
105atomic ppm、最適には、500〜7×
105atomic ppmとされるのが望ましいものであ
る。
本発明において、第2の非晶質層()中に含
有されるゲルマニウム原子の含有量としては、本
発明の目的が効果的に達成される様に所望に従つ
て適宜決められるが、好ましくは1〜9.5×
105atomic ppm、より好ましくは100〜8.0×
105atomic ppm、最適には、500〜7×
105atomic ppmとされるのが望ましいものであ
る。
本発明において、必要に応じて第2の非晶質層
()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。
本発明において、a―SiGe(H,X)で構成さ
れる第2の非晶質層()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―SiGe(H,X)で構成される第2の
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
とゲルマニウム原子(Ge)を供給し得るGe供給
用の原料ガスと、必要に応じて水素原子(H)導入用
の原料ガス又は/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所
望のガス圧状態で導入して、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―SiGe(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、或いは、
該ターゲツトとGeで構成されたターゲツトの二
枚を使用して、又は、SiとGeの混合されたター
ゲツトを使用して、必要に応じてHe,Ar等の稀
釈ガスで稀釈されたGe供給用の原料ガスを、必
要に応じて、水素原子(H)又は/及びハロゲン原子
(X)導入用のガスをスパツタリング用の堆積室
に導入し、所望のガスプラズマ雰囲気を形成して
前記のターゲツトをスパツタリングしてやれば良
い。イオンプレーテイング法の場合には、例えば
多結晶シリコン又は単結晶シリコンと多結晶ゲル
マニウム又は単結晶ゲルマニウムとを夫々蒸発源
として蒸着ボートに収容し、この蒸発源を抵抗加
熱法、或いはエレクトロンビーム法(EB法)等
によつて加熱蒸発させ飛翔蒸発物を所望のガスプ
ラズマ雰囲気中を通過させる以外はスパツタリン
グの場合と同様にする事で行う事が出来る。
本発明において使用されるSi供給用の原料ガス
と成り得る物質としては、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、層作成作業時の取扱い易さ、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。Ge供給用の原料ガスと成
り得る物質としては、GeH4,Ge2H6,Ge3H8,
Ge4H10,Ge5H12,Ge6H14,Ge7H16,Ge8H18,
Ge9H20等のガス状態の又はガス化し得る水素化
ゲルマニウムが有効に使用されるものとして挙げ
られ、殊に、層作成作業時の取扱い易さ、Ge供
給効率の良さ等の点で、GeH4,Ge2H6,Ge3H8
が好ましいものとして挙げられる。
本発明において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、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、シリコン原子とハロゲン原子とを
構成要素とするガス状態の又はガス化し得る、ハ
ロゲン原子を含む水素化硅素化合物も有効なもの
として本発明においては挙げることが出来る。
本発明において好適に使用し得るハロゲン化合
物としては、具体的には、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
間化合物を挙げることが出来る。
ハロゲン原子を含む硅素化合物、所謂、ハロゲ
ン原子で置換されたシラン誘導体としては、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
出来る。
この様なハロゲン原子を含む硅素化合物を採用
してグロー放電法によつて本発明の特徴的な光導
電部材を形成する場合には、Ge供給用の原料ガ
スと共にSiを供給し得る原料ガスとしての水素化
硅素ガスを使用しなくとも、所望の支持体上にハ
ロゲン原子を含むa―SiGeから成る非晶質層を
形成する事が出来る。
グロー放電法に従つて、ハロゲン原子を含む第
2の非晶質層()を製造する場合、基本的に
は、例えばSi供給用の原料ガスとなるハロゲン化
硅素とGe供給用の原料ガスとなる水素化ゲルマ
ニウムとAr,H2,He等のガス等を所定の混合比
とガス流量になる様にして第2の非晶質層()
を形成する堆積室に導入し、グロー放電を生起し
てこれ等のガスのプラズマ雰囲気を形成すること
によつて、第2の非晶質層()を形成し得るも
のであるが、水素原子の導入割合の制御を一層容
易になる様に計る為にこれ等のガスに更に水素ガ
ス又は水素原子を含む硅素化合物のガスも所望量
混合して層形成しても良い。
又、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で
複数種混合して使用しても差支えないものであ
る。
スパツタリング法、イオンプレーテイング法の
何れの場合にも形成される層中にハロゲン原子を
導入するには、前記のハロゲン化合物又は前記の
ハロゲン原子を含む硅素化合物のガスを堆積室中
に導入して該ガスのプラズマ雰囲気を形成してや
れば良いものである。
又、水素原子を導入する場合には、水素原子導
入用の原料ガス、例えば、H2、或いは前記した
シラン類又は/及び水素化ゲルマニウム等のガス
類をスパツタリング用の堆積室中に導入して該ガ
ス類のプラズマ雰囲気を形成してやれば良い。
本発明においては、ハロゲン原子導入用の原料
ガスとして上記されたハロゲン化合物或いはハロ
ゲンを含む硅素化合物が有効なものとして使用さ
れるものであるが、その他に、HF,HCl,
HBr,HI等のハロゲン化水素、SiH2F2,
SiH2I2,SiH2Cl2,SiHCl3,SiH2Br2,SiHBr3等
のハロゲン置換水素化硅素、及びGeHF3,
GeH2F2,GeH3F,GeHCl3,GeH2Cl2,
GeH3Cl,GeHBr3,GeH2Br2,GeH3Br,
GeHI3,GeH2I2,GeH3I等の水素化ハロゲン化
ゲルマニウム、等の水素原子を構成要素の1つと
するハロゲン化物、GeF4,GeCl4,GeBr4,
GeI4,GeF2,GeCl2,GeBr2,GeI2,等のハロゲ
ン化ゲルマニウム、等等のガス状態の或いはガス
化し得る物質も有効な第2の非晶質層()形成
用の出発物質として挙げる事が出来る。
これ等の物質の中水素原子を含むハロゲン化物
は、第2の非晶質層()形成の際に層中にハロ
ゲン原子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も導入されるの
で、本発明においては好適なハロゲン導入用の原
料として使用される。
水素原子を第2の非晶質層()中に構造的に
導入するには、上記の他にH2、或いはSiH4,
Si2H6,Si3H8,Si4H10等の水素化硅素をGeを供
給する為のゲルマニウム又はゲルマニウム化合物
と或いは、GeH4,Ge2H6,Ge3H8,Ge4H10,
Ge5H12,Ge6H14,Ge7H16,Ge8H18,Ge9H20等
の水素化ゲルマニウムとSiを供給する為のシリコ
ン又はシリコン化合物とを堆積室中に共存させて
放電を生起させる事でも行う事が出来る。
本発明の好ましい例において、形成される光導
電部材の第2の非晶質層()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
素原子とハロゲン原子の量の和(H+X)は好ま
しくは0.01〜40atomic%、より好適には0.05〜
30atomic%、最適には0.1〜25atomic%とされる
のが望ましい。
第2の非晶質層()中に含有される水素原子
(H)又は/及びハロゲン原子(X)の量を制御する
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
電電力等を制御してやれば良い。
第2の非晶質層()を構成する層領域中に、
伝導特性を制御する物質、例えば、第族原子或
いは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或いは第
族原子導入用の出発物質をガス状態で堆積室中
に、第2の非晶質層()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。
本発明の光導電部材に於ける第2の非晶質層
()の層厚は、第2の非晶質層()を主にフ
オトキヤリアの発生層として用いる場合には、フ
オトキヤリアの励起光源に対する第2の非晶質層
()の吸収係数を考慮して適宜決められ、好ま
しくは1000Å〜50μm、より好ましくは1000Å〜
30μm、最適には1000Å〜20μmとされるのが望ま
しい。
また第2の非晶質層()を主にフオトキヤリ
アの発生と輸送の層として用いる場合は、フオト
キヤリアが効率よく発生され輸送される様に所望
に従つて適宜決められ好ましくは1〜100μm、よ
り好ましくは1〜80μm、最適には2〜50μmとさ
れるのが望ましい。
本発明に於いて、伝導特性を支配する物質を含
有して支持体側に偏在して設けられる層領域の層
厚としては、該層領域と該層領域上に形成される
非晶質層を構成する他の層領域とに要求される特
性に応じて所望に従つて適宜決定されるものであ
るが、その下限としては好ましくはには、30Å以
上、より好適には40Å以上、最適には50Å以上と
されるのが望ましいものである。
又、上記層領域中に含有される伝導特性を制御
する物質の含有量が30atomic ppm以上とされる
場合には、該層領域の層厚の上限としては、好ま
しくは10μ以下、より好適には8μ以下、最適には
5μ以下とされるのが望ましい。
本発明に於いて、第2の非晶質層()に酸素
原子の含有された層領域(O)を設けるには、第
2の非晶質層()の形成の際に酸素原子導入用
の出発物質を前記した第2の非晶質層()形成
用の出発物質と共に使用して、形成される層中に
その量を制御し乍ら含有してやれば良い。
層領域(O)を形成するのにグロー放電法を用
いる場合には、前記した第2の非晶質層()形
成用の出発物質の中から所望に従つて選択された
ものに酸素原子導入用の出発物質が加えられる。
その様な酸素原子導入用の出発物質としては、少
なくとも酸素原子を構成原子とするガス状の物質
又はガス化し得る物質をガス化したものの中の大
概のものが使用され得る。
例えばシリコン原子(Si)を構成原子とする原
料ガスと、酸素原子(O)を構成原子とする原料
ガスと、必要に応じて水素原子(H)又は及びハロゲ
ン原子(X)を構成原子とする原料ガスとを所望
の混合比で混合して使用するか、又は、シリコン
原子(Si)を構成原子とする原料ガスと、酸素原
子(O)及び水素原子(H)を構成原子とする原料ガ
スとを、これも又所望の混合比で混合するか、或
いは、シリコン原子(Si)を構成原子とする原料
ガスと、シリコン原子(Si)、酸素原子(O)及
び水素原子(H)の3つを構成原子とする原料ガスと
を混合して使用することが出来る。
又、別には、シリコン原子(Si)と水素原子(H)
とを構成原子とする原料ガスに酸素原子(O)を
構成原子とする原料ガスを混合して使用しても良
い。
スパツタリング法によつて、酸素原子を含有す
る第1の非晶質層()を形成するには、単結晶
又は多結晶のSiウエーハー又はSiO2ウエーハー、
又はSiとSiO2が混合されて含有されているウエ
ーハーをターゲツトとして、これ等を種々のガス
雰囲気中でスパツタリングすることによつて行え
ば良い。
例えば、Siウエーハーをターゲツトとして使用
すれば、酸素原子と必要に応じて水素原子又は/
及びハロゲン原子を導入する為の原料ガスを、必
要に応じて稀釈ガスで稀釈して、スパツター用の
堆積室中に導入し、これ等のガスのガスプラズマ
を形成して前記Siウエーハーをスパツタリングす
れば良い。
又、別には、SiとSiO2とは別々のターゲツト
として、又はSiとSiO2の混合した一枚のターゲ
ツトを使用することによつて、スパツター用のガ
スとしての稀釈ガスの雰囲気中で又は少なくとも
水素原子(H)又は/及びハロゲン原子(X)を構成
原子として含有するガス雰囲気中でスパツタリン
グすることによつて成される。酸素原子導入用の
原料ガスとしては、先述したグロー放電の例で示
した原料ガスの中の酸素原子導入用の原料ガス
が、スパツタリングの場合にも有効なガスとして
使用され得る。
本発明に於いて、第2の非晶質層()の形成
の際に、酸素原子の含有される層領域(O)を設
ける場合、該層領域(O)に含有される酸素原子
の分布濃度C(O)を層厚方向に変化させて、所
望の層厚方向の分布状態(depth profile)を有
する層領域(O)を形成するには、グロー放電の
場合には、分布濃度C(O)を変化させるべき酸
素原子導入用の出発物質のガスを、そのガス流量
を所望の変化率曲線に従つて適宜変化させ乍ら、
堆積室内に導入することによつて成される。
例えば手動あるいは外部駆動モータ等の通常用
いられている何らかの方法により、ガス流路系の
途中に設けられた所定のニードルバルブの開口を
漸次変化させる操作を行えば良い。このとき、流
量の変化率は線型である必要はなく、例えばマイ
コン等を用いて、あらかじめ設計された変化率曲
線に従つて流量を制御し、所望の含有率曲線を得
ることもできる。
層領域(O)をスパツタリング法によつて形成
する場合、酸素原子の層厚方向の分布濃度C(O)
を層厚方向で変化させて、酸素原子の層厚方向の
所望の分布状態(depth profile)を形成するに
は、第一には、グロー放電法による場合と同様
に、酸素原子導入用の出発物質をガス状態で使用
し、該ガスを堆積室中へ導入する際のガス流量を
所望に従つて適宜変化させることによつて成され
る。
第二には、スパツタリング用のターゲツトを、
例えばSiとSiO2との混合されたターゲツトを使
用するのであれば、SiとSiO2との混合比を、タ
ーゲツトの層厚方向に於いて、予め変化させてお
くことによつて成される。
本発明にお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、好ましくは10μ
以上とされる。
次に本発明の光導電部材の製造方法の一例の概
略について説明する。
第20図に光導電部材の製造装置の一例を示
す。
図中の1102〜1106のガスボンベには、
本発明の光導電部材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110
2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、1103はHe
で稀釈されたGeH4ガス(純度99.999%、以下
GeH4/Heと略す。)ボンベ、1104はHeで希
釈されたSiF4ガス(純度99.99%、以下SiF4/He
と略す。)ボンベ、1105はHeで稀釈された
B2H6ガス(純度99.999%、以下、B2H6/Heと略
す。)ボンベ、1106はNOガス(純度99.999
%)ボンベである。
これらのガスを反応室1101に流入させるに
はガスボンベ1102〜1106のバルブ112
2〜1126、リークバルブ1135が閉じられ
ていることを確認し、又、流入バルブ1112〜
1116、流出バルブ1117〜1121、補助
バルブ1132,1133が開かれていることを
確認して、先づメインバルブ1134を開いて反
応室1101、及び各ガス配管内を排気する。次
に真空計1136の読みが約5×10-6torrになつ
た時点で補助バルブ1132,1133、流出バ
ルブ1117〜1121を閉じる。
次にシリンダー状基体1137上に第1の非晶
質層()を形成する場合の1例をあげると、ガ
スボンベ1102よりSiH4/Heガス、ガスボン
ベ1106よりNOガス、ガスボンベ1105よ
りB2H6/Heガスをバルブ1122,1126,
1125を夫々開いて出口圧ゲージ1127,1
131,1130の圧を1Kg/cm2に調整し、流入
バルブ1112,1116,1115を徐々に開
けて、マスフロコントローラ1107,111
1,1110内に夫々流入させる。引き続いて流
出バルブ1117,1121,1120、補助バ
ルブ1132を徐々に開いて夫々のガスを反応室
1101に流入させる。このときSiH4/Heガス
流量とNOガス流量とB2H6/Heガス流量との比
が所望の値になるように流出バルブ1117,1
121,1120を調整し、又、反応室1101
内の圧力が所望の値になるように真空計1136
の読みを見ながらメインバルブ1134の開口を
調整する。そして基体1137の温度が加熱ヒー
ター1138により50〜400℃の範囲の温度に設
定されていることを確認された後、電源1140
を所望の電力に設定して反応室1101内にグロ
ー放電を生起させて基体1137上に第1の非晶
質層()を形成する。
次に第1の非晶質層()上に第2の非晶質層
()を形成する場合の1例をあげると、ガスボ
ンベ1102よりSiH4/Heガス、ガスボンベ1
103よりGeH4/Heガス、ガスボンベ1106
よりNOガス、ガスボンベ1105よりB2H6/
Heガスをバルブ1122,1123,1126,
1125を夫々開いて出口圧ゲージ1127,1
128,1131,1130の圧を1Kg/cm2に調
整し、流入バルブ1112,1113,111
6,1115を徐々に開けて、マスフロコントロ
ーラ1107,1108,1111,1110内
に夫々流入させる。引き続いて流出バルブ111
7,1118,1121,1120、補助バルブ
1132を徐々に開いて夫々のガスを反応室11
01に流入させる。このときSiH4/Heガス流量
とGeH4/Heガス流量NOガス流量とB2H6/He
ガス流量との比が所望の値になるように流出バル
ブ1117,1118,1121,1120を調
整し、又、反応室1101内の圧力が所望の値に
なるように真空計1136の読みを見ながらメイ
ンバルブ1134の開口を調整する。そして基体
1137の温度が加熱ヒーター1138により50
〜400℃の範囲の温度に設定されていることを確
認された後、電源1140を所望の電力に設定し
て反応室1101内にグロー放電を生起させて第
2の非晶質層()を形成する。
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1137はモータ1139により一
定速度で回転させてやるのが望ましい。
以下実施例について説明する。
こうして得られた各試料を、帯電露光実験装置
に設置し5.0KVで0.3sec間コロナ放電を行い、
直ちに光像を照射した。光像はタングステンラン
プ光源を用い、2lux・secの光量を透過型のテス
トチヤートを通して照射させた。
その後直ちに、荷電性の現像剤(トナーとキ
ヤリアーを含む)を像形成部材表面をカスケード
することによつて、像形成部材表面上に良好なト
ナー画像を得た。像形成部材上のトナー画像を、
5.0KVのコロナ帯電で転写紙上に転写した所、
解像力に優れ、階調再現性のよい鮮明な高濃度の
画像が得られた。
上記に於いて、光源をタングステンランプの代
りに810nmのGaAs系半導体レーザ(10mW)を
用いて、静電像の形成を行つた以外は、上記と同
様のトナー画像形成条件にして各試料に就てトナ
ー転写画像の画質評価を行つたところ、解像力に
優れ、階調再現性の良い鮮明な高品位の画像が得
られた。
実施例 1
第20図に示した製造装置により、シリンダー
状Al基体上に第1表に示す条件で電子写真用像
形成部材としての各試料(試料1−1−1〜1−
10−1〜16−10−6)を作成した。この際各試料
の光受容層中に含有される硼素原子、酸素原子及
びゲルマニウム原子の分布状態が第14A図、第
14B図、第15図に夫々示される。各試料中の
硼素原子、酸素原子及びゲルマニウム原子の分布
状態は、予め定められたガス流量の変化率曲線に
従つて、該当するバルブの開閉状態を自動的に操
作することによつてB2H6、NO及びGeF4のガス
流量を調節することによつて形成した。各試料に
於ける硼素原子及び酸素原子の分布状態は、第3
表に示される。又、各試料に於けるゲルマニウム
原子の分布状態は第3表に示される1つの試料No.
の試料に就て、第15図に示される6つの分布状
態(501〜506)を取る様にして試料の夫々を作成
した(試料数は960ケ)。
実施例 2
第20図に示した製造装置により、シリンダー
状Al基体上に第2表に示す条件で電子写真用像
形成部材としての各試料(試料21−1−21−1〜
10−1〜28−9−6)を作成した。この際各試料
の光受容層中に含有される硼素原子、酸素原子及
びゲルマニウム原子の分布状態が第17図、第1
8図、第19図に夫々示される。各試料中の硼素
原子、酸素原子及びゲルマニウム原子の分布状態
は、予め定められたガス流量の変化率曲線に従つ
て、該当するバルブの開閉状態を自動的に操作す
ることによつてB2H6、NO及びGeF4のガス流量
を調節することによつて形成した。各試料に於け
る硼素原子及び酸素原子の分布状態は、第4表に
示される。又、各試料に於けるゲルマニウム原子
の分布状態は、第4表に示される1つの試料No.の
試料に就て、第19図に示される6つの分布状態
(601〜606)を取る様にして試料の夫々を作成し
た(試料数は432ケ)。
これ等の各試料に就て実施例1と同様の画像評
価を適用したところ、いずれの場合も高品質の画
像が得られ、又、10万回の繰返し使用に於いても
画質の低下は見られなかつた。
The present invention relates to light (here, light in a broad sense, including ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, X-rays, γ-rays, etc.)
It relates to photoconductive members sensitive to electromagnetic waves such as. As a photoconductive material for forming a photoconductive layer in a solid-state imaging device, an electrophotographic image forming member in the image forming field, or a document reading device, it is highly sensitive,
Must have a high signal-to-noise ratio [photocurrent (Ip)/dark current (Id)], have absorption spectral characteristics that match the spectral characteristics of the irradiated electromagnetic waves, have fast photoresponsiveness, and have the desired dark resistance value. At times, solid-state imaging devices are required to have characteristics such as being non-polluting to the human body and being able to easily process afterimages within a predetermined time.
Particularly in the case of an electrophotographic image forming member incorporated into an electrophotographic apparatus used in an office as a business machine, the above-mentioned non-polluting property during use is an important point. Based on these points, amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si) is a photoconductive material that has recently attracted attention. As a photographic image forming member, application to a photoelectric conversion reader is described in DE 2933411. However, conventional photoconductive members having a photoconductive layer composed of a-Si have poor electrical, optical, and photoconductive properties such as dark resistance, photosensitivity, and photoresponsiveness, as well as moisture resistance. The reality is that there are points that can be further improved in terms of usage environment characteristics and economic stability, and it is necessary to improve the combined characteristics. For example, when applied to an electrophotographic image forming member, when trying to achieve high photosensitivity and high dark resistance at the same time, in the past, it was often observed that residual potential remained during use. When a conductive member is used repeatedly for a long period of time, fatigue accumulates due to repeated use, resulting in the so-called ghost phenomenon that causes afterimages, or when used repeatedly at high speeds, the response gradually decreases. There were many cases where spots appeared. Furthermore, a-Si has a relatively smaller absorption coefficient in the long wavelength region than in the short wavelength region of the visible light region, which makes it difficult to match with semiconductor lasers currently in practical use. However, when a commonly used halogen lamp or fluorescent lamp is used as a light source, there is still room for improvement in that the light on the longer wavelength side cannot be used effectively. In addition, if the irradiated light is not absorbed sufficiently in the photoconductive layer and the amount of light that reaches the support increases, the support itself will absorb the light that passes through the photoconductive layer. When the reflectance is high, interference due to multiple reflections occurs within the photoconductive layer, which is one of the causes of "blurring" of images. This effect is
In order to increase the resolution, the smaller the irradiation spot is, the larger the irradiation spot becomes, which is a big problem especially when a semiconductor laser is used as the light source. Furthermore, when the photoconductive layer is composed of a-Si material, in order to improve its electrical and photoconductive properties, hydrogen atoms, halogen atoms such as fluorine atoms and chlorine atoms, and electrically conductive type Boron atoms, phosphorus atoms, etc. are included for control purposes, and other atoms are included as constituent atoms in the photoconductive layer for the purpose of improving other properties. In this case, problems may arise in the electrical or photoconductive properties of the formed layer. That is, for example, the lifetime of photocarriers generated by light irradiation in the formed photoconductive layer is not sufficient, or the injection of charge from the support side is not sufficiently prevented in dark areas, etc. This often occurs. Therefore, while efforts are being made to improve the properties of the a-Si material itself, it is necessary to take measures to solve all of the above-mentioned problems when designing photoconductive members. The present invention has been made in view of the above points, and includes a
-As a result of intensive research and study on Si from the viewpoint of its applicability as a photoconductive material used in electrophotographic image forming members, solid-state imaging devices, reading devices, etc., we found that silicon atoms (Si) and a germanium atom (Ge) as a matrix, especially an amorphous material that uses these atoms as a matrix and contains at least either a hydrogen atom (H) or a halogen atom (); So-called hydrogenated amorphous silicon germanium, halogenated amorphous silicon germanium, or halogen-containing hydrogenated amorphous silicon germanium [hereinafter referred to generically as "a-SiGe (H,
A photoconductive member manufactured by specifying the structure of a photoconductive member having an amorphous layer composed of " It is superior in all respects to conventional photoconductive materials, especially as a photoconductive material for electrophotography, and has an absorption spectrum on the long wavelength side. This is based on the fact that it has been found to have excellent characteristics. The present invention has stable electrical, optical, and photoconductive properties at all times, is suitable for all environments with almost no restrictions on usage environments, and has excellent photosensitivity on the long wavelength side and is extremely resistant to light fatigue. The main object of the present invention is to provide a photoconductive member that is durable, does not cause deterioration even after repeated use, and has no or almost no residual potential observed. Another object of the present invention is to provide a photoconductive member that has high photosensitivity in the entire visible light range, has excellent matching with semiconductor lasers in particular, and has fast photoresponse. Another object of the present invention is to maintain charge retention during charging processing for electrostatic image formation to such an extent that ordinary electrophotography can be applied very effectively when applied as an image forming member for electrophotography. It is an object of the present invention to provide a photoconductive member having sufficient performance and excellent electrophotographic properties. Still another object of the present invention is to provide a photoconductive member for electrophotography that can easily produce high-quality images with high density, clear halftones, and high resolution. Still another object of the present invention is to provide a photoconductive member with sufficiently high dark conductivity and sufficient acceptance potential, and to improve productivity by improving adhesion between each layer. . Yet another object of the present invention is high photosensitivity,
Another object of the present invention is to provide a photoconductive member having high signal-to-noise ratio characteristics. The photoconductive member of the present invention includes a support for the photoconductive member, a first amorphous layer ( ) made of an amorphous material having silicon atoms as a host from the support side, and silicon atoms and germanium atoms. a second amorphous layer made of an amorphous material having a matrix of , and the distribution concentration of germanium atoms contained in the second amorphous layer () in the layer thickness direction is higher on the upper surface and/or lower surface side of the second amorphous layer (). It is characterized by The photoconductive member of the present invention designed to have the above-mentioned layer structure can solve all of the above-mentioned problems, and has extremely excellent electrical, optical, and photoconductive properties, and high pressure resistance. and usage environment characteristics. In particular, when applied as an electrophotographic image forming member, there is no influence of residual potential on image formation, its electrical characteristics are stable, and it is highly sensitive and has high
It has a high signal-to-noise ratio, has excellent light fatigue resistance and repeated use characteristics, and can stably and repeatedly produce high-quality images with high density, clear halftones, and high resolution. Further, the photoconductive member of the present invention has high photosensitivity in the entire visible light range, is particularly excellent in matching with semiconductor lasers, and has fast photoresponse. Furthermore, there is no layer peeling and productivity is improved. Hereinafter, the photoconductive member of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a structural diagram schematically shown to explain the layer structure of the photoconductive member of the present invention. A photoconductive member 100 shown in FIG. 1 has a photoreceptive layer 102 having sufficient volume resistance and photoconductivity on a support 101 for the photoconductive member,
The photoreceptive layer 102 has a first amorphous layer ( ) 102 made of a-Si(H,X) and a-SiGe layer thereon.
Second amorphous layer ( ) 103 consisting of (H,X)
has. The germanium atoms contained in the second amorphous layer () are in the second amorphous layer (),
It is contained non-uniformly in the layer thickness direction. Photoconductivity may be imparted to at least one of the first and second amorphous layers, but a layer that can be sufficiently reached by incident light has an absorption spectrum that better matches the wavelength spectrum of incident light. It is necessary to design the layers so that In the photoconductive member of the present invention, at least one of the first amorphous layer () and the second amorphous layer () contains a substance (C) that controls conductivity. The conductivity of the included layers can be controlled as desired. The substance (C) may be contained in the photoreceptive layer or the first and second amorphous layers so as to be uniformly or non-uniformly distributed in the layer thickness direction. Further, in the layer region (PN) in which the substance (C) is continuously contained, the substance (C) may be contained so as to have a uniform distribution or a continuous non-uniform distribution in the layer thickness direction. For example, the layer thickness of the second amorphous layer () is made thicker than the layer thickness of the first amorphous layer (), and the second amorphous layer () is mainly used as a charge generation layer and a charge transport layer. When used in such a way that the substance (C) that controls conductivity is loaded with the function of Also, the substance (C) that controls conductivity is the second
In the amorphous layer (), it is desirable that the distribution state is increased at or near the interface between the first amorphous layer () and the second amorphous layer (). On the other hand, the layer thickness of the first amorphous layer ( ) is made thicker than the layer thickness of the second amorphous layer ( ), and the second amorphous layer ( ) is mainly used as a charge generation layer. crystalline layer ()
When used with a function as a charge transport layer, the substance (C) governing conductivity should be contained in a state where it is more distributed on the support side of the first amorphous layer (2). is desirable. When considering the adhesion between the support and each layer, oxygen atoms are present at or near the interface between the support and the first amorphous layer () or/and between the first amorphous layer (). It is desirable to contain it so that it is largely distributed at or near the interface of the second amorphous layer (). In order to increase the dark conductivity, the first amorphous layer () or/and the second amorphous layer ()
It may be contained in the photoreceptive layer so as to be uniformly distributed in the layer thickness direction, or in the case of preventing charge injection into the photoreceptive layer and increasing the apparent resistance, it may be contained near the free surface of the photoreceptor layer or It may be contained in a large amount at the interface with the support and/or in the vicinity of the interface. Furthermore, in order to simultaneously measure the adhesion and high resistance of each layer,
Oxygen atoms may be contained in a combination of the above two states. As the substance (C) that controls conductivity contained in the layer region (PN), so-called impurities in the semiconductor field can be mentioned, and in the present invention,
(Si or Ge), P gives P-type conduction characteristics
Mention may be made of n-type impurities and n-type impurities that provide n-type conductivity properties. Specifically, P-type impurities include atoms belonging to Group 3 of the periodic table (Group atoms), such as B (boron), Al (aluminum), and Ga.
(gallium), In (indium), Tl (thallium), etc., and B and Ga are particularly preferably used. Examples of n-type impurities include atoms belonging to a group of the periodic table (group atoms), such as P (phosphorus), As (arsenic), Sb (antimony), Bi (bismuth), etc.
In particular, P and As are preferably used. In the present invention, a substance (C) that controls conductivity contained in a layer region (PN) containing a substance (C) that controls conductivity provided in the photoreceptive layer
The content of is determined by the conductive properties required for the layer region (PN) or, if the layer region (PN) is provided in direct contact with the support, the properties at the contact interface with the support. It can be selected as appropriate depending on the organic relationship, such as the relationship with Furthermore, the conduction characteristics are controlled by taking into account the characteristics of other layer regions provided in direct contact with the layer region (PN) and the relationship with the characteristics at the contact interface with the other layer regions. The content of the substance is selected appropriately. In the present invention, the content of the substance controlling conduction properties contained in the layer region (PN) is preferably 0.001 to 5×10 4 atomic ppm, more preferably 0.5 to 1×10 atomic ppm. 4 atomic ppm, optimally 1-5
It is desirable to set it to ×10 3 atomic ppm. In the present invention, the content of the substance (C) that governs the conduction characteristics in the layer region (PN) containing the substance (C) is preferably set to 30 atomic ppm or more, more preferably 50 atomic ppm or more, to an optimal value. is 100atomic
ppm or more, for example, when the substance (C) to be contained is the above-mentioned P-type impurity, when the free surface of the photoreceptive layer is subjected to polar charging treatment, the photoreceptor layer from the support side It is possible to effectively block the movement of electrons injected into the photoreceptor layer, and when the substance (C) to be contained is the n-type impurity, the free surface of the photoreceptive layer is charged to be polar. When you receive it,
The movement of holes injected from the support side into the photoreceptive layer can be effectively prevented. In the above case, the layer region (Z) excluding the layer region (PN) has conduction of a polarity different from the polarity of the substance that controls the conduction characteristics contained in the layer region (PN). A substance that controls the properties may be contained, or a substance that controls the conduction properties of the same polarity may be contained in an amount much smaller than the actual amount contained in the layer region (PN). . In such a case, the content of the substance controlling the conduction characteristics contained in the layer region (Z) may be determined as desired depending on the polarity and content of the substance contained in the layer region (PN). Therefore, it should be determined appropriately, but preferably 0.001 to 1000 atomic
ppm, more preferably 0.05 to 500 atomic ppm, optimally 0.1 to 200 atomic ppm. In the present invention, when the layer region (PN) and the layer region (Z) contain the same type of substance governing conductivity, the content in the layer region (Z) is preferably 30 atomic It is desirable to keep it below ppm. In addition to the above-mentioned cases, in the present invention, the photoreceptive layer contains a layer region containing a substance controlling conductivity having one polarity, and a substance controlling conductivity having the other polarity. is provided in direct contact with a layer region containing
A so-called depletion layer can also be provided. For example, the layer region containing the P-type impurity and the layer region containing the N-type impurity are provided in the photoreceptor layer so as to be in direct contact with each other to form a so-called P-n junction. , a depletion layer can be provided. In the photoconductive member of the present invention, for the purpose of increasing photosensitivity and dark resistance, and further improving the adhesion between the support and the photoreceptive layer, the photoreceptive layer contains , contains an oxygen atom. The oxygen atoms contained in the photoreceptive layer may be uniformly contained in the entire layer area of the photoreceptive layer, or may be contained and unevenly distributed only in some layer areas of the photoreceptive layer. good. In addition, the distribution state of oxygen atoms is such that even if the distribution concentration C(O) is uniform in the layer thickness direction of the photoreceptive layer, the distribution concentration C(O) is non-uniform in the layer thickness direction. Also good. In the present invention, when the main purpose of the layer region (O) containing oxygen atoms provided in the photoreceptive layer is to improve photosensitivity and dark resistance, the entire layer region of the photoreceptive layer is The layer is provided so as to occupy the same area, and is intended to strengthen the adhesion between the support and the first amorphous layer () or/and between the first amorphous layer () and the second amorphous layer (). If the main purpose is to
the support side end layer region of the amorphous layer (), or
It is provided so as to occupy a region near the interface between the first and second amorphous layers. In the former case, the content of oxygen atoms contained in the layer region (O) is relatively small in order to maintain high photosensitivity, and in the latter case, to ensure enhanced adhesion between the layers. It is desirable that a relatively large amount be used. In addition, in order to achieve both the former and the latter at the same time, it is necessary to distribute it at a relatively high concentration on the support side and at a relatively low concentration on the free surface side of the photoreceptive layer, or In the surface layer region on the free surface side of the photoreceptive layer, a distribution state of oxygen atoms is formed in the layer region (O) so that oxygen atoms are not actively contained. In addition, when the purpose is to effectively prevent charge injection from the support during charging and increase the apparent dark resistance of the photoreceptive layer, the support side of the first amorphous layer () Oxygen atoms are contained in a high concentration in the first amorphous layer ( ) or in the vicinity of the interface between the first amorphous layer ( ) and the second amorphous layer ( ). In the present invention, the content of oxygen atoms contained in the layer region (O) provided in the photoreceptive layer depends on the characteristics required for the layer region (O) itself, or when the layer region (O) is a support. When provided in direct contact with the support, it can be appropriately selected depending on the organic relationship, such as the relationship with the properties at the contact interface with the support. In addition, when another layer region is provided in direct contact with the layer region (O), the relationship with the characteristics of the other layer region and the characteristics at the contact interface with the other layer region. The content of oxygen atoms is appropriately selected taking into account the following. The amount of oxygen atoms contained in the layer region (O) is
It can be determined as desired depending on the characteristics required of the photoconductive member to be formed, but preferably,
0.001~50atomic%, more preferably 0.002~
It is desirable that it be 40 atomic%, optimally 0.003 to 30 atomic%. In the present invention, specific examples of the halogen atom (X) contained in the light-receiving layer if necessary include fluorine, chlorine, bromine, and iodine, with fluorine and chlorine being particularly preferred. It can be mentioned as. In the present invention, in order to provide the layer region (O) containing oxygen atoms in the first amorphous layer (), it is necessary to prepare a layer region (O) containing oxygen atoms during the formation of the first amorphous layer (). The starting material may be used together with the starting material for forming the first amorphous layer (), and may be contained in the formed layer while controlling its amount. When the glow discharge method is used to form the layer region (O), a material for introducing oxygen atoms is added to a starting material selected as desired from among the starting materials for forming the first amorphous layer (). Starting materials are added. As such a starting material for introducing oxygen atoms, most of the gaseous substances containing at least oxygen atoms or gasified substances that can be gasified can be used. For example, a raw material gas containing silicon atoms (Si), a raw material gas containing oxygen atoms (O), and hydrogen atoms (H) or halogen atoms (X) as necessary. Either a raw material gas is mixed at a desired mixing ratio, or a raw material gas whose constituent atoms are silicon atoms (Si) and a raw material gas whose constituent atoms are oxygen atoms (O) and hydrogen atoms (H) are used. , also in a desired mixing ratio, or a raw material gas whose constituent atoms are silicon atoms (Si) and three atoms of silicon atoms (Si), oxygen atoms (O), and hydrogen atoms (H). It can be used in combination with a raw material gas having constituent atoms. Also, separately, silicon atoms (Si) and hydrogen atoms (H)
You may mix and use the raw material gas which has an oxygen atom (O) as a constituent atom with the raw material gas whose constituent atoms are . To form the first amorphous layer () containing oxygen atoms by the sputtering method, a single crystal or polycrystalline Si wafer or SiO 2 wafer, or a mixture of Si and SiO 2 is used. This can be done by sputtering the contained wafers in various gas atmospheres, using them as targets. For example, if a Si wafer is used as a target, the source gas for introducing oxygen atoms and optionally hydrogen atoms/and halogen atoms is diluted with a diluent gas as necessary, and the material gas is prepared in a deposition chamber for sputtering. The Si wafer may be sputtered by introducing these gases into the Si wafer and forming a gas plasma of these gases. Alternatively, Si and SiO 2 may be used as separate targets or by using a single mixed target of Si and SiO 2 in an atmosphere of diluent gas as a sputtering gas or at least This is accomplished by sputtering in a gas atmosphere containing hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) as constituent atoms. As the raw material gas for introducing oxygen atoms, the raw material gas for introducing oxygen atoms among the raw material gases shown in the glow discharge example described above can be used as an effective gas also in the case of sputtering. In the present invention, when a layer region (O) containing oxygen atoms is provided, the distribution concentration C(O) of oxygen atoms contained in the layer region (O) is changed in the layer thickness direction to obtain a desired value. Distribution state in the layer thickness direction (depth
To form a layer region (O) having a
In the case of glow discharge, the starting material gas for introducing oxygen atoms whose distribution concentration C(O) should be changed is
This is accomplished by introducing the gas into the deposition chamber while appropriately changing the gas flow rate according to a desired rate of change curve. For example, the opening of a predetermined needle valve provided in the middle of the gas flow path system may be gradually changed by any commonly used method such as manually or by using an externally driven motor. At this time, the rate of change in the flow rate does not need to be linear; for example, a microcomputer or the like may be used to control the flow rate according to a rate of change curve designed in advance to obtain a desired content rate curve. When the layer region (O) is formed by the sputtering method, the distribution concentration C of oxygen atoms in the layer thickness direction
In order to change (O) in the layer thickness direction to form a desired distribution state (depth profile) of oxygen atoms in the layer thickness direction, firstly, as in the case of the glow discharge method, a method for introducing oxygen atoms is required. This is accomplished by using a starting material in a gaseous state and appropriately varying the gas flow rate when introducing the gas into the deposition chamber as desired. Second, if a sputtering target is used, for example, a mixture of Si and SiO 2 , the mixing ratio of Si and SiO 2 should be
This is accomplished by changing the layer thickness of the target in advance. In the present invention, the following can be listed as effective starting materials that serve as raw material gases used to form the first amorphous layer (2). First, silicon hydride (silanes) in a gaseous state or capable of being gasified, such as SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 , etc., is effectively used as the starting material for supplying Si. It is commonly used, especially in terms of ease of layer creation work and good Si supply efficiency.
Preferred examples include SiH 4 and Si 2 H 6 . By using these starting materials, it is possible to introduce H as well as Si into the first amorphous layer ( ) formed by appropriately selecting the layer forming conditions. In addition to the above-mentioned silicon hydride, effective starting materials that serve as raw material gas for supplying Si include silicon compounds containing a halogen atom (X), so-called silane derivatives substituted with a halogen atom, specifically, for example,
Silicon halides such as SiF 4 , Si 2 F 6 , SiCl 4 , SiBr 4 and the like can be mentioned as preferred, and furthermore, SiH 2 F 2 , SiH 2 I 2 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 ,
Halogen-substituted silicon hydrides such as SiH 2 Br 2 and SiHBr 3 ,
Gaseous or gasifiable halides containing hydrogen atoms as one of their constituents can also be cited as starting materials for supplying Si for forming an effective charge injection prevention layer. Even when these silicon compounds containing halogen atoms (X) are used, X together with Si can be added to the first amorphous layer () formed by appropriately selecting the layer formation conditions as described above. It can be introduced. In addition to the above-mentioned materials, effective starting materials that serve as raw material gas for introducing halogen atoms (X) used in forming the first amorphous layer () in the present invention include, for example, fluorine, Halogen gases of chlorine, bromine, and iodine, BrF, ClF, ClF 3 , BrF 5 ,
Examples include interhalogen compounds such as BrF 3 , IF 3 , IF 7 , ICl and IBr, and hydrogen halides such as HF, HCl, HBr and HI. Examples of raw material gases for oxygen introduction include oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), nitrogen monoxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), nitrogen monooxide (N 2 O), and nitrogen sesquioxide (N 2 O 3 ), nitrogen tetroxide (N 2 O 4 ), nitrogen pentoxide (N 2 O 5 ), nitrogen trioxide (NO 3 ) silicon atom (Si), oxygen atom (O), hydrogen atom (H) For example, lower siloxanes such as disiloxane (H 3 SiOSiH 3 ) and trisiloxane (H 3 SiOSiH 2 OSiH 3 ) can be mentioned. In the layer region constituting the first amorphous layer (),
In order to structurally introduce a substance (C) that controls conduction properties, such as a group atom or a group atom, a starting material for introducing a group atom or a starting material for introducing a group atom is used during layer formation. The substance may be introduced in gaseous form into the deposition chamber together with other starting materials for forming the amorphous layer. As a starting material for such introduction of group atoms, it is desirable to employ a material that is gaseous at room temperature and pressure, or that can be easily gasified at least under layer-forming conditions. Specifically, starting materials for introducing such group group atoms include B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 4 H 10 ,
Examples include boron hydrides such as B 5 H 9 , B 5 H 11 , B 6 H 10 , B 6 H 12 , B 6 H 14 and boron halides such as BF 3 , BCl 3 , BBr 3 and the like. In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , Ga
(CH 3 ) 3 , InCl 3 , TlCl 3 and the like can also be mentioned. In the present invention, effective starting materials for introducing a group atom include hydrogenated phosphorus such as PH 3 , P 2 H 4 , PH 4 I, PF 3 ,
Examples include phosphorus halides such as PF5 , PCl3 , PCl5 , PBr3 , PBr5 , PI3 . In addition, AsH 3 , AsF 3 ,
AsCl 3 , AsBr 3 , AsF 5 , SbH 3 , SbF 3 , SbF 5 ,
SbCl 3 , SbCl 5 , BiH 3 , BiCl 3 , BiBr 3 and the like can also be mentioned as effective starting materials for the introduction of group atoms. In the present invention, the amount of hydrogen atoms (H) or halogen atoms (X) contained in the first amorphous layer ()
or the sum of the amounts of hydrogen atoms and halogen atoms (H+
X) is preferably 1 to 40 atomic %, more preferably 5 to 30 atomic %. Hydrogen atoms (H) contained in the first amorphous layer ()
Or/and to control the amount of halogen atoms (X), for example, the support temperature or/and hydrogen atoms (H),
Alternatively, the amount of the starting material used to contain the halogen atoms (X) introduced into the deposition system, the discharge force, etc. may be controlled. The layer thickness of the first amorphous layer ( ) of the present invention is determined whether the first amorphous layer ( ) mainly functions as an adhesion layer between the support and the second amorphous layer ( ). It is determined as appropriate depending on whether it functions as an adhesion layer or a charge transport layer.
In the former case, preferably 1000 Å to 50 μm, more preferably 2000 Å to 30 μm, optimally 2000 Å to
It is desirable that the thickness be 10 μm. In the latter case, preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 80 μm,
The optimum thickness is preferably 2 to 50 μm. In the photoconductive member of the present invention, when the first amorphous layer is sufficiently thin, the second amorphous layer containing germanium atoms has a property that controls the conduction properties. By locally providing a layer region (PN) containing a substance on the first amorphous layer ( ), the movement of charges injected from the support side to the second amorphous layer ( ) can be prevented. can be effectively prevented. In the photoconductive member of the present invention, high photosensitivity and high dark resistance are achieved, as well as improved adhesion between the first amorphous layer () and the second amorphous layer (). For the purpose of achieving this, the second amorphous layer ( ) contains oxygen atoms. The oxygen atoms contained in the second amorphous layer () may be evenly contained in the entire layer region of the second amorphous layer (), or,
Distribution state of germanium atoms contained in the second amorphous layer ( ) of the conductive member in the layer thickness direction even if they are contained in only a part of the layer region of the second amorphous layer ( ) and unevenly distributed. A typical example is shown. In FIGS. 2 to 13, the horizontal axis shows the distribution concentration C of germanium atoms, the vertical axis shows the layer thickness of the second amorphous layer ( ), and t B shows the distribution concentration C of germanium atoms ( ), the position of the end face of the second amorphous layer () is
t T is the second amorphous layer on the side opposite to the support side ( )
Indicates the position of the end face. That is, the second amorphous layer ( ) containing germanium atoms is formed from the t B side toward the t T side. FIG. 2 shows a first typical example of the distribution state of germanium atoms contained in the second amorphous layer ( ) in the layer thickness direction. In the example shown in FIG. 2, from the interface position t B where the surface on which the second amorphous layer ( ) containing germanium atoms is formed contacts the surface of the second amorphous layer ( ). Up to the position t1 , the distribution concentration C of germanium atoms takes a constant value C1 , and the second amorphous layer () where germanium atoms are formed is formed.
The concentration C2 is higher than the concentration C2 than the position t1 , and the interface position tT is higher than the concentration C2 .
has been gradually and continuously reduced until . At the interface position tT , the distribution concentration of germanium atoms C
is assumed to be C 3 . In the example shown in FIG. 3, the distribution concentration C of the germanium atoms contained is from the position t B to the position t T
A distribution state is formed in which the concentration gradually and continuously decreases from C 4 until reaching C 5 at position t T . In the case of Fig. 4, the distribution concentration C of germanium atoms is constant at a concentration C6 from position t B to position t 2 , and gradually and continuously between position t 2 and position t T. reduced, and at position t T , the distribution concentration C
is substantially zero (substantially zero here means less than the detection limit amount). In the case of Fig. 5, the distribution concentration C of germanium atoms is gradually decreased continuously from the concentration C 8 from position t B to position t T , and becomes substantially zero at position t T. . In the example shown in FIG. 6, the distribution concentration C of germanium atoms between position t B and position t 3 is as follows:
The concentration is a constant value C 9 , and at the position t T the concentration C 10
be done. Between position t3 and position tT , the distribution concentration C
is linearly decreased from position t 3 to position t T . In the example shown in FIG. 7, the distribution concentration C takes a constant value of concentration C 11 from position t B to position t 4 ,
From position t4 to position tT , the distribution state is such that the concentration decreases linearly from C12 to C13 . In the example shown in FIG. 8, from position t B to position t T
Up to , the distribution concentration C of germanium atoms decreases linearly from the concentration C 14 to substantially zero. In FIG. 9, the distribution concentration C of germanium atoms from position t B to position t 5 is the concentration C 15
The concentration C is linearly decreased to 16 , and the position t 5
An example is shown in which the concentration C 16 is kept at a constant value between and the position t T . In the example shown in FIG. 10, the distribution concentration C of germanium atoms is a concentration C 17 at the position t B , and is gradually decreased from this concentration C 17 until reaching the position t 6 , and then at t 6 . Near the position, the concentration decreases rapidly to a concentration C18 at position t6 . Between position t 6 and position t 7 , the concentration is decreased rapidly at first, then slowly and gradually decreased to reach C 19 at position t 7 , and then between position t 7 and position t 8 Then, it is gradually decreased very slowly to reach the concentration C 20 at position t 8 . Between position t8 and position tT , the concentration is reduced from C20 to substantially zero according to a curve shaped as shown in the figure. In the example shown in FIG. 11, the germanium concentration C is constant at 22 from position t B to t 9 , and from position t 9 to position t B
The germanium concentration has been up to C23 . In the example shown in FIG. 12, the germanium concentration is substantially zero at position t B and increases to C 23 at position t T as shown. In Figure 13, the germanium concentration at position t B is substantially zero, and the concentration from position t B to position t 10 is
The germanium concentration increases until C 24 as shown in the figure, and remains constant at C 24 from position t 10 to position t T. Above, the germanium concentration shown in Figures 2 to 13 is the distribution where the germanium concentration is high near the first amorphous layer ( ) side in Figures 2 to 10, and the distribution in which the germanium concentration is high near the first amorphous layer ( ) side in Figures 2 to 10, and 2 amorphous layer ()
The germanium concentration distribution may be combined with a distribution in which the germanium concentration is high near the free surface of the . As described above with reference to FIGS. 2 to 13, some typical examples of the distribution state of germanium atoms contained in the second amorphous layer ( ) in the layer thickness direction, in the present invention, , on the first amorphous layer () side and on the free surface side of the second amorphous layer (), there are parts with a high distribution concentration C of germanium atoms, and the second amorphous layer () has a high distribution concentration C. In the center,
The distribution concentration C has a portion that is considerably lower than the free surface side of the first amorphous layer () and the second amorphous layer (). It is provided in the quality layer (). The second amorphous layer ( ) constituting the amorphous layer constituting the photoconductive member in the present invention is preferably on the first amorphous layer ( ) side and/or on the second amorphous layer ( ) side as described above. It is desirable to have a localized region (A) containing germanium atoms at a relatively high concentration on the free surface side of the amorphous layer (2). In the present invention, the localized region (A) can be explained using the symbols shown in FIGS. 2 to 13 at the interface position t B
Alternatively, it is preferable that it be provided within 5μ from tT . In the present invention, the localized region (A) may be the entire layer region (L T ) up to 5μ thick from the interface position t B or t T , or may be the entire layer region (L T ) of the layer region (L T ). Sometimes it is considered a part. Whether the localized region (A) is a part or all of the layer region (L T ) is determined as appropriate depending on the characteristics required of the amorphous layer to be formed. The localized region (A) has a distribution state of germanium atoms contained therein in the layer thickness direction, and the maximum distribution concentration Cmax of germanium atoms is preferably 1000 atomic ppm or more, more preferably 5000 atomic ppm or more relative to silicon atoms. ppm or more, optimally 1×
It is desirable to form a layer so that a distribution state of 10 4 atomic ppm or more can be obtained. That is, in the present invention, the amorphous layer containing germanium atoms has a layer thickness within 5 μm from the free surface of the first amorphous layer () or the second amorphous layer (). It is preferable to form the layer so that the maximum value Cmax of the distribution concentration exists in a layer region with a thickness of 5 μm from tB . In the present invention, the content of germanium atoms contained in the second amorphous layer (2) is appropriately determined as desired so as to effectively achieve the object of the present invention, but is preferably 1. ~9.5×
105 atomic ppm, more preferably 100-8×
10 5 atomic ppm, optimally 500-7×
It is preferable to set it at 10 5 atomic ppm. In the present invention, the content of germanium atoms contained in the second amorphous layer (2) is appropriately determined as desired so as to effectively achieve the object of the present invention, but is preferably 1~9.5×
105 atomic ppm, more preferably 100-8.0×
10 5 atomic ppm, optimally 500-7×
It is preferable to set it at 10 5 atomic ppm. In the present invention, specific examples of the halogen atom (X) contained in the second amorphous layer (X) as required include fluorine, chlorine, bromine, and iodine, particularly fluorine. , chlorine can be mentioned as suitable. In the present invention, a discharge phenomenon such as a glow discharge method, a sputtering method, or an ion plating method is used to form the second amorphous layer ( ) composed of a-SiGe (H,X). It is made by vacuum deposition method. For example, to form the second amorphous layer () made of a-SiGe (H, Raw material gas for supply, raw material gas for Ge supply that can supply germanium atoms (Ge), and raw material gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or raw material gas for introducing halogen atoms (X) as necessary. is introduced at a desired gas pressure into a deposition chamber whose interior can be reduced in pressure, a glow discharge is generated in the deposition chamber, and a-SiGe (H , X) may be formed. In addition, when forming by sputtering method, for example, a target composed of Si in an atmosphere of an inert gas such as Ar or He or a mixed gas based on these gases, or
For supplying Ge diluted with a diluent gas such as He or Ar as necessary, using two targets consisting of this target and Ge, or using a mixed target of Si and Ge. If necessary, a gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) is introduced into the deposition chamber for sputtering to form a desired gas plasma atmosphere and target the target. Just spat it out. In the case of the ion plating method, for example, polycrystalline silicon or single crystal silicon and polycrystalline germanium or single crystal germanium are housed in a deposition boat as evaporation sources, and the evaporation sources are heated using resistance heating method or electron beam method ( This can be carried out in the same manner as in the case of sputtering, except that the flying evaporates are heated and evaporated by EB method or the like and passed through a desired gas plasma atmosphere. Substances that can be used as raw material gas for supplying Si used in the present invention include SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 ,
Gaseous or gasifiable silicon hydride (silanes) such as Si 4 H 10 can be effectively used, especially because of its ease of handling during layer creation work and good Si supply efficiency. In this respect, SiH 4 and Si 2 H 6 are preferred. Substances that can be used as raw material gas for supplying Ge include GeH 4 , Ge 2 H 6 , Ge 3 H 8 ,
Ge 4 H 10 , Ge 5 H 12 , Ge 6 H 14 , Ge 7 H 16 , Ge 8 H 18 ,
Germanium hydride in a gaseous state or that can be gasified, such as Ge 9 H 20 , can be effectively used. In particular, GeH 4 , Ge2H6 , Ge3H8
are listed as preferred. Effective raw material gases for introducing halogen atoms used in the present invention include many halogen compounds, such as halogen gases, halides, interhalogen compounds, halogen-substituted silane derivatives, etc. Preferred examples include halogen compounds that can be converted into Further, a silicon hydride compound containing a halogen atom, which is in a gaseous state or can be gasified and whose constituent elements are a silicon atom and a halogen atom, can also be mentioned as an effective compound in the present invention. Specifically, halogen compounds that can be suitably used in the present invention include fluorine, chlorine, bromine,
Iodine halogen gas, BrF, ClF, ClF 3 ,
Examples include interhalogen compounds such as BrF 5 , BrF 3 , IF 3 , IF 7 , ICl, and IBr. Preferred examples of silicon compounds containing halogen atoms, so-called silane derivatives substituted with halogen atoms, include silicon halides such as SiF 4 , Si 2 F 6 , SiCl 4 , and SiBr 4 . I can do it. When forming the characteristic photoconductive member of the present invention using a glow discharge method using such a silicon compound containing a halogen atom, the material gas that can supply Si together with the material gas for supplying Ge is used. An amorphous layer made of a-SiGe containing halogen atoms can be formed on a desired support without using silicon hydride gas. When manufacturing the second amorphous layer ( ) containing halogen atoms according to the glow discharge method, basically, for example, silicon halide is used as a raw material gas for supplying Si, and raw material gas for supplying Ge is mixed. Germanium hydride and gases such as Ar, H 2 , He, etc. are mixed at a predetermined mixing ratio and gas flow rate to form a second amorphous layer ().
The second amorphous layer () can be formed by introducing these gases into a deposition chamber and generating a glow discharge to form a plasma atmosphere of these gases. In order to more easily control the ratio of introduction of hydrogen, a desired amount of hydrogen gas or a silicon compound gas containing hydrogen atoms may be mixed with these gases to form a layer. Moreover, each gas may be used not only as a single species but also as a mixture of multiple species at a predetermined mixing ratio. In order to introduce halogen atoms into the layer formed by either the sputtering method or the ion plating method, a gas of the above-mentioned halogen compound or a silicon compound containing the above-mentioned halogen atoms is introduced into the deposition chamber. It is sufficient to form a plasma atmosphere of the gas. In addition, when introducing hydrogen atoms, a raw material gas for introducing hydrogen atoms, for example, H 2 or gases such as the above-mentioned silanes and/or germanium hydride, is introduced into the deposition chamber for sputtering. It is sufficient to form a plasma atmosphere of the gases. In the present invention, the above-mentioned halogen compounds or halogen-containing silicon compounds are effectively used as raw material gases for introducing halogen atoms, but in addition, HF, HCl,
Hydrogen halides such as HBr, HI, SiH 2 F 2 ,
Halogen-substituted silicon hydrides such as SiH 2 I 2 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiH 2 Br 2 , SiHBr 3 , and GeHF 3 ,
GeH 2 F 2 , GeH 3 F, GeHCl 3 , GeH 2 Cl 2 ,
GeH 3 Cl, GeHBr 3 , GeH 2 Br 2 , GeH 3 Br,
GeHI 3 , GeH 2 I 2 , GeH 3 I and other hydrogenated germanium halides, halides containing hydrogen atoms as one of their constituents, GeF 4 , GeCl 4 , GeBr 4 ,
Gaseous or gasifiable substances such as germanium halides such as GeI 4 , GeF 2 , GeCl 2 , GeBr 2 , GeI 2 , etc. are also effective starting materials for forming the second amorphous layer (). I can list many. Halides containing hydrogen atoms in these substances are hydrogen atoms that are extremely effective for controlling electrical or photoelectric properties at the same time as introducing halogen atoms into the layer when forming the second amorphous layer. Since halogen is also introduced, it is used as a suitable raw material for halogen introduction in the present invention. In order to structurally introduce hydrogen atoms into the second amorphous layer (2), in addition to the above, H 2 or SiH 4 ,
Silicon hydride such as Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 with germanium or germanium compound for supplying Ge, or GeH 4 , Ge 2 H 6 , Ge 3 H 8 , Ge 4 H 10 ,
Germanium hydride such as Ge 5 H 12 , Ge 6 H 14 , Ge 7 H 16 , Ge 8 H 18 , Ge 9 H 20 , etc. and silicon or silicon compound for supplying Si coexist in the deposition chamber and discharge is performed. This can also be done by causing . In a preferred example of the present invention, the amount of hydrogen atoms (H) or the amount of halogen atoms (X) contained in the second amorphous layer () of the photoconductive member to be formed, or the amount of hydrogen atoms and halogen atoms The sum of the amounts (H+X) is preferably 0.01 to 40 atomic%, more preferably 0.05 to 40 atomic%.
It is desirable that it be 30 atomic%, optimally 0.1 to 25 atomic%. Hydrogen atoms contained in the second amorphous layer ()
In order to control the amount of (H) or/and halogen atom (X), for example, the support temperature or/and hydrogen atom (H),
Alternatively, the amount of the starting material used to contain the halogen atoms (X) introduced into the deposition system, the discharge power, etc. may be controlled. In the layer region constituting the second amorphous layer (),
To structurally introduce a substance that controls conduction properties, such as a group atom or a group atom, a starting material for introducing a group atom or a starting material for introducing a group atom is used in a gaseous manner during layer formation. It may be introduced into the deposition chamber together with other starting materials for forming the second amorphous layer. The layer thickness of the second amorphous layer (2) in the photoconductive member of the present invention is such that when the second amorphous layer (2) is mainly used as a photocarrier generation layer, It is determined as appropriate considering the absorption coefficient of the second amorphous layer () with respect to the light source, preferably 1000 Å to 50 μm, more preferably 1000 Å to
The thickness is desirably 30 μm, most preferably 1000 Å to 20 μm. In addition, when the second amorphous layer (2) is mainly used as a layer for generating and transporting photocarriers, the thickness of the second amorphous layer may be determined as desired so that photocarriers are efficiently generated and transported, preferably 1 to 100 μm. , more preferably 1 to 80 μm, most preferably 2 to 50 μm. In the present invention, the layer thickness of the layer region containing a substance that controls conductive properties and provided unevenly on the support side is the thickness of the layer region and the amorphous layer formed on the layer region. The lower limit is preferably 30 Å or more, more preferably 40 Å or more, and optimally 50 Å. The above is desirable. Further, when the content of the substance controlling the conduction properties contained in the layer region is 30 atomic ppm or more, the upper limit of the layer thickness of the layer region is preferably 10 μ or less, more preferably 8μ or less, optimally
It is desirable that the thickness be 5μ or less. In the present invention, in order to provide the layer region (O) containing oxygen atoms in the second amorphous layer (), it is necessary to prepare a layer region (O) containing oxygen atoms during the formation of the second amorphous layer (). The starting material may be used together with the above-mentioned starting material for forming the second amorphous layer (), and the amount thereof may be controlled and contained in the layer to be formed. When a glow discharge method is used to form the layer region (O), oxygen atoms are introduced into a material selected from among the starting materials for forming the second amorphous layer (O) as desired. The starting materials for are added.
As such a starting material for introducing oxygen atoms, most of the gaseous substances containing at least oxygen atoms or gasified substances that can be gasified can be used. For example, a raw material gas containing silicon atoms (Si), a raw material gas containing oxygen atoms (O), and hydrogen atoms (H) or halogen atoms (X) as necessary. Either a raw material gas is mixed at a desired mixing ratio, or a raw material gas whose constituent atoms are silicon atoms (Si) and a raw material gas whose constituent atoms are oxygen atoms (O) and hydrogen atoms (H) are used. , also in a desired mixing ratio, or a raw material gas containing silicon atoms (Si) and three atoms of silicon atoms (Si), oxygen atoms (O), and hydrogen atoms (H). It can be used in combination with a raw material gas having two constituent atoms. Also, separately, silicon atoms (Si) and hydrogen atoms (H)
You may mix and use the raw material gas which has an oxygen atom (O) as a constituent atom with the raw material gas whose constituent atoms are . To form the first amorphous layer () containing oxygen atoms by the sputtering method, a single crystal or polycrystalline Si wafer or a SiO 2 wafer,
Alternatively, sputtering may be carried out by targeting a wafer containing a mixture of Si and SiO 2 and sputtering them in various gas atmospheres. For example, if a Si wafer is used as a target, oxygen atoms and optionally hydrogen atoms or/
The raw material gas for introducing halogen atoms is diluted with a diluting gas as necessary and introduced into a sputtering deposition chamber, and a gas plasma of these gases is formed to sputter the Si wafer. Good. Alternatively, Si and SiO 2 may be used as separate targets or by using a single mixed target of Si and SiO 2 in an atmosphere of diluent gas as a sputtering gas or at least This is accomplished by sputtering in a gas atmosphere containing hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) as constituent atoms. As the raw material gas for introducing oxygen atoms, the raw material gas for introducing oxygen atoms among the raw material gases shown in the glow discharge example described above can be used as an effective gas also in the case of sputtering. In the present invention, when a layer region (O) containing oxygen atoms is provided when forming the second amorphous layer (), the distribution of oxygen atoms contained in the layer region (O) In order to form a layer region (O) having a desired depth profile in the layer thickness direction by changing the concentration C(O) in the layer thickness direction, in the case of glow discharge, the distribution concentration C( O) while changing the gas flow rate of the starting material for introducing oxygen atoms to be changed as appropriate according to the desired rate of change curve,
This is done by introducing it into the deposition chamber. For example, the opening of a predetermined needle valve provided in the middle of the gas flow path system may be gradually changed by any commonly used method such as manually or by using an externally driven motor. At this time, the rate of change in the flow rate does not need to be linear; for example, a microcomputer or the like may be used to control the flow rate according to a rate of change curve designed in advance to obtain a desired content rate curve. When the layer region (O) is formed by a sputtering method, the distribution concentration of oxygen atoms in the layer thickness direction C(O)
In order to change the depth profile of oxygen atoms in the layer thickness direction, firstly, as in the case of the glow discharge method, the starting point for introducing oxygen atoms is This is accomplished by using the substance in a gaseous state and appropriately varying the gas flow rate at which the gas is introduced into the deposition chamber as desired. Second, the target for sputtering,
For example, if a target containing a mixture of Si and SiO 2 is used, this can be done by changing the mixing ratio of Si and SiO 2 in advance in the layer thickness direction of the target. The support used in the present invention may be electrically conductive or electrically insulating. Examples of the conductive support include NiCr, stainless steel, Al,
Examples include metals such as Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pd, and alloys thereof. As the electrically insulating support, films or sheets of synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, glass, ceramic, paper, etc. are usually used. . Preferably, at least one surface of these electrically insulating supports is conductively treated, and another layer is preferably provided on the conductively treated surface side. For example, if it is glass, NiCr,
Al, Cr, Mo, Au, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt,
Conductivity can be imparted by providing a thin film made of Pd, In 2 O 3 , SnO 2 , ITO (In 2 O 3 +SnO 2 ), etc., or if it is a synthetic resin film such as polyester film, NiCr, Al ,Ag,Pb,Zn,Ni,
A thin film of metal such as Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, etc. is provided on the surface by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, etc., or the surface is laminated with the metal, Conductivity is imparted to the surface. The shape of the support may be any shape such as a cylinder, a belt, or a plate, and the shape is determined as desired. For example, the photoconductive member 100 in FIG. If used as a member for continuous high-speed copying, it is desirable to have an endless belt shape or a cylindrical shape. The thickness of the support is determined appropriately so that a desired photoconductive member is formed, but if flexibility is required as a photoconductive member, the support can sufficiently function as a support. It is made as thin as possible within this range. However, in such a case, from the viewpoint of manufacturing and handling of the support, mechanical strength, etc., it is preferably 10μ.
This is considered to be the above. Next, an outline of an example of the method for manufacturing a photoconductive member of the present invention will be explained. FIG. 20 shows an example of a photoconductive member manufacturing apparatus. Gas cylinders 1102 to 1106 in the diagram include
The raw material gas for forming the photoconductive member of the present invention is sealed, for example, 110
2 is SiH 4 gas diluted with He (99.999% purity,
Hereinafter, it will be abbreviated as SiH 4 /He. ) cylinder, 1103 is He
GeH4 gas diluted with (purity 99.999% or less)
Abbreviated as GeH 4 /He. ) cylinder, 1104 is SiF 4 gas diluted with He (99.99% purity, hereinafter referred to as SiF 4 /He)
It is abbreviated as ) cylinder, 1105 diluted with He
B 2 H 6 gas (purity 99.999%, hereinafter abbreviated as B 2 H 6 /He) cylinder, 1106 is NO gas (purity 99.999
%) It is a cylinder. In order to flow these gases into the reaction chamber 1101, valves 112 of gas cylinders 1102 to 1106 are used.
2-1126, confirm that the leak valve 1135 is closed, and also check that the inflow valve 1112-1126 is closed.
Step 1116: After confirming that the outflow valves 1117 to 1121 and the auxiliary valves 1132 and 1133 are open, first open the main valve 1134 to exhaust the reaction chamber 1101 and each gas pipe. Next, when the reading on the vacuum gauge 1136 reaches approximately 5×10 -6 torr, the auxiliary valves 1132 and 1133 and the outflow valves 1117 to 1121 are closed. Next, to give an example of forming the first amorphous layer () on the cylindrical substrate 1137, SiH 4 /He gas is supplied from the gas cylinder 1102, NO gas is supplied from the gas cylinder 1106, and B 2 H 6 is supplied from the gas cylinder 1105. /He gas valves 1122, 1126,
Open outlet pressure gauges 1127 and 1125 respectively.
Adjust the pressure of 131, 1130 to 1 Kg/cm 2 , gradually open the inflow valves 1112, 1116, 1115, and connect the mass flow controllers 1107, 111.
1 and 1110, respectively. Subsequently, the outflow valves 1117, 1121, 1120 and the auxiliary valve 1132 are gradually opened to allow the respective gases to flow into the reaction chamber 1101. At this time, the outflow valves 1117 and 1 are adjusted so that the ratio of SiH 4 /He gas flow rate, NO gas flow rate, and B 2 H 6 /He gas flow rate becomes a desired value
121, 1120, and reaction chamber 1101.
Vacuum gauge 1136 so that the pressure inside reaches the desired value.
Adjust the opening of the main valve 1134 while checking the reading. After confirming that the temperature of the base 1137 is set to a temperature in the range of 50 to 400°C by the heater 1138, the power supply 1140
is set to a desired power to generate glow discharge in the reaction chamber 1101 to form a first amorphous layer ( ) on the substrate 1137 . Next, to give an example of forming the second amorphous layer () on the first amorphous layer (), SiH 4 /He gas is supplied from the gas cylinder 1102,
GeH 4 /He gas from 103, gas cylinder 1106
From NO gas, from gas cylinder 1105 B 2 H 6 /
He gas valves 1122, 1123, 1126,
Open outlet pressure gauges 1127 and 1125 respectively.
Adjust the pressure of 128, 1131, 1130 to 1Kg/cm 2 , and inflow valves 1112, 1113, 111.
6 and 1115 are gradually opened to allow the flow into the mass flow controllers 1107, 1108, 1111, and 1110, respectively. Subsequently, the outflow valve 111
7, 1118, 1121, 1120, gradually open the auxiliary valve 1132 to supply each gas to the reaction chamber 11.
01. At this time, SiH 4 /He gas flow rate, GeH 4 /He gas flow rate, NO gas flow rate and B 2 H 6 /He
Adjust the outflow valves 1117, 1118, 1121, 1120 so that the ratio with the gas flow rate becomes the desired value, and while watching the reading on the vacuum gauge 1136 so that the pressure inside the reaction chamber 1101 becomes the desired value. Adjust the opening of main valve 1134. Then, the temperature of the base 1137 is raised to 50°C by the heating heater 1138.
After confirming that the temperature is set in the range of ~400°C, the power source 1140 is set to the desired power to generate a glow discharge in the reaction chamber 1101 to form the second amorphous layer (). Form. Further, during layer formation, it is desirable that the base 1137 be rotated at a constant speed by a motor 1139 in order to ensure uniform layer formation. Examples will be described below. Each sample obtained in this way was placed in a charging exposure experimental device and subjected to corona discharge for 0.3 seconds at 5.0KV.
A light image was immediately irradiated. The optical image was generated using a tungsten lamp light source, and a light intensity of 2 lux·sec was irradiated through a transmission type test chart. Immediately thereafter, a good toner image was obtained on the imaging member surface by cascading a charged developer (including toner and carrier) over the imaging member surface. the toner image on the imaging member;
Transferred onto transfer paper with 5.0KV corona charging,
Clear, high-density images with excellent resolution and good gradation reproducibility were obtained. In the above, each sample was used under the same toner image forming conditions as above, except that an 810 nm GaAs semiconductor laser (10 mW) was used instead of a tungsten lamp as the light source, and an electrostatic image was formed. When the image quality of the toner-transferred image was evaluated, a clear, high-quality image with excellent resolution and good gradation reproducibility was obtained. Example 1 Each sample as an electrophotographic image forming member (Samples 1-1-1 to 1-1-
10-1 to 16-10-6) were created. At this time, the distribution states of boron atoms, oxygen atoms, and germanium atoms contained in the photoreceptive layer of each sample are shown in FIGS. 14A, 14B, and 15, respectively. The distribution state of boron atoms, oxygen atoms, and germanium atoms in each sample is determined by automatically controlling the opening and closing states of the corresponding valves according to a predetermined rate of change curve of the gas flow rate . 6 , NO, and GeF4 by adjusting the gas flow rates. The distribution state of boron atoms and oxygen atoms in each sample is
Shown in the table. In addition, the distribution state of germanium atoms in each sample is shown in Table 3 for one sample No.
Regarding the sample, each sample was prepared in such a manner as to take the six distribution states (501 to 506) shown in FIG. 15 (the number of samples was 960). Example 2 Using the manufacturing apparatus shown in FIG. 20, each sample (Sample 21-1-21-1 to
10-1 to 28-9-6) were created. At this time, the distribution state of boron atoms, oxygen atoms, and germanium atoms contained in the photoreceptive layer of each sample is shown in FIG.
8 and 19, respectively. The distribution state of boron atoms, oxygen atoms, and germanium atoms in each sample is determined by automatically controlling the opening and closing states of the corresponding valves according to a predetermined rate of change curve of the gas flow rate . 6 , NO, and GeF4 by adjusting the gas flow rates. The distribution of boron atoms and oxygen atoms in each sample is shown in Table 4. In addition, the distribution state of germanium atoms in each sample is set to take the six distribution states (601 to 606) shown in Figure 19 for one sample number shown in Table 4. (432 samples total). When the same image evaluation as in Example 1 was applied to each of these samples, high quality images were obtained in all cases, and no deterioration in image quality was observed even after repeated use 100,000 times. I couldn't help it.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
第1図は、本発明の光導電部材の層構成を説明
する為の模式的説明図、第2図乃至第13図は、
夫々、ゲルマニウム原子の分布状態を説明する為
の説明図、第14A図、第14B図、第17図
は、夫々、実施例に於ける硼素原子の分布状態を
示す分布図、第15図及び第18図は、夫々、実
施例に於ける酸素原子の分布状態を示す分布図、
第16図及び第19図は、夫々、実施例に於ける
ゲルマニウム原子の分布状態を示す分布図、第2
0図は、本発明の光導電部材を製造する為の製造
装置の一例を示す模式図である。
101……支持体、102……光受容層、10
3……第1の非晶質層()、104……第2の
非晶質層()。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram for explaining the layer structure of the photoconductive member of the present invention, and FIGS. 2 to 13 are
14A, 14B, and 17 are explanatory diagrams for explaining the distribution state of germanium atoms, and FIGS. 15 and 17 are distribution diagrams, respectively, showing the distribution state of boron atoms in Examples. Figure 18 is a distribution diagram showing the distribution state of oxygen atoms in Examples, respectively;
FIG. 16 and FIG. 19 are a distribution diagram showing the distribution state of germanium atoms in the example, and a second distribution diagram, respectively.
FIG. 0 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing apparatus for manufacturing the photoconductive member of the present invention. 101...Support, 102...Photoreceptive layer, 10
3...first amorphous layer (), 104...second amorphous layer ().
Claims (1)
シリコン原子を母体とする非晶質材料で構成され
た第1の非晶質層()とシリコン原子とゲルマ
ニウム原子とを母体とする非晶質材料で構成され
た第2の非晶質層()とを有し光導電性を示す
光受容層と、を備え、該光受容層は、酸素原子を
含有し、且つ前記第2の非晶質層()に含有さ
れるゲルマニウム原子の層厚方向の分布濃度は前
記第2の非晶質層()上面及び/又は下面側の
方が高くされている事を特徴とする光導電部材。 2 前記第1の非晶質層()及び前記第2の非
晶質層()の少なくともいずれか一方に水素原
子が含有されている特許請求の範囲第1項に記載
の光導電部材。 3 前記第1の非晶質層()及び前記第2の非
晶質層()の少なくともいずれか一方にハロゲ
ン原子が含有されている特許請求の範囲第1項に
記載の光導電部材。 4 前記第1の非晶質層()及び前記第2の非
晶質層()の少なくともいずれか一方に水素原
子とハロゲン原子とが含有されている特許請求の
範囲第1項に記載の光導電部材。 5 前記第1の非晶質層()及び前記第2の非
晶質層()の少なくとも一方に伝導性を支配す
る物質が含有されている特許請求の範囲第1項に
記載の光導電部材。 6 前記伝導性を支配する物質が周期律表第族
に属する原子である特許請求の範囲第5項に記載
の光導電部材。 7 前記伝導性を支配する物質が周期律表第族
に属する原子である特許請求の範囲第5項に記載
の光導電部材。 8 前記第1の非晶質層()中に含有される水
素原子の量が1〜40atomic%である特許請求の
範囲第2項に記載の光導電部材。 9 前記第1の非晶質層()中に含有されるハ
ロゲン原子の量が1〜40atomic%である特許請
求の範囲第3項に記載の光導電部材。 10 前記第1の非晶質層()中に含有される
水素原子とハロゲン原子の量の和が1〜
40atomic%である特許請求の範囲第4項に記載
の光導電部材。 11 前記第2の非晶質層()中に含有される
水素原子の量が0.01〜40atomic%である特許請求
の範囲第2項に記載の光導電部材。 12 前記第2の非晶質層()中に含有される
ハロゲン原子の量が0.01〜40atomic%である特許
請求の範囲第3項に記載の光導電部材。 13 前記第2の非晶質層()中に含有される
水素原子とハロゲン原子の量の和が0.01〜
40atomic%である特許請求の範囲第4項に記載
の光導電部材。 14 前記第2の非晶質層()中に含有される
ゲルマニウム原子の量が1〜9.5×105atomic
ppmである特許請求の範囲第1項に記載の光導電
部材。 15 前記周期律表第族に属する原子がB、
Gaから選ばれる特許請求の範囲第6項に記載の
光導電部材。 16 前記周期律表第族に属する原子がP、
Asから選ばれる特許請求の範囲第7項に記載の
光導電部材。 17 前記伝導性を支配する物質が0.001〜5×
104atomic ppm含有される特許請求の範囲第5
項に記載の光導電部材。 18 前記伝導性を支配する物質が30atomic
ppm以上含有される特許請求の範囲第17項に記
載の光導電部材。 19 前記酸素原子の含有量が0.001〜50atomic
%である特許請求の範囲第1項に記載の光導電部
材。 20 前記ハロゲン原子はフツ素、塩素から選ば
れる特許請求の範囲第3項及び同第4項に記載の
光導電部材。[Scope of Claims] 1. A support for a photoconductive member, a first amorphous layer ( ) made of an amorphous material having silicon atoms as a matrix, and silicon atoms and germanium atoms from the support side. a second amorphous layer made of an amorphous material having a matrix of Further, the distribution concentration of germanium atoms contained in the second amorphous layer () in the layer thickness direction is higher on the upper surface and/or lower surface side of the second amorphous layer (). Features of photoconductive materials. 2. The photoconductive member according to claim 1, wherein at least one of the first amorphous layer () and the second amorphous layer () contains hydrogen atoms. 3. The photoconductive member according to claim 1, wherein at least one of the first amorphous layer () and the second amorphous layer () contains a halogen atom. 4. The light according to claim 1, wherein at least one of the first amorphous layer () and the second amorphous layer () contains hydrogen atoms and halogen atoms. conductive member. 5. The photoconductive member according to claim 1, wherein at least one of the first amorphous layer () and the second amorphous layer () contains a substance that controls conductivity. . 6. The photoconductive member according to claim 5, wherein the substance controlling the conductivity is an atom belonging to Group 3 of the periodic table. 7. The photoconductive member according to claim 5, wherein the substance controlling the conductivity is an atom belonging to Group 3 of the periodic table. 8. The photoconductive member according to claim 2, wherein the amount of hydrogen atoms contained in the first amorphous layer is 1 to 40 atomic %. 9. The photoconductive member according to claim 3, wherein the amount of halogen atoms contained in the first amorphous layer ( ) is 1 to 40 atomic %. 10 The sum of the amounts of hydrogen atoms and halogen atoms contained in the first amorphous layer () is 1 to
4. The photoconductive member according to claim 4, which has a content of 40 atomic %. 11. The photoconductive member according to claim 2, wherein the amount of hydrogen atoms contained in the second amorphous layer is 0.01 to 40 atomic%. 12. The photoconductive member according to claim 3, wherein the amount of halogen atoms contained in the second amorphous layer is 0.01 to 40 atomic%. 13 The sum of the amounts of hydrogen atoms and halogen atoms contained in the second amorphous layer ( ) is from 0.01 to
4. The photoconductive member according to claim 4, which has a content of 40 atomic %. 14 The amount of germanium atoms contained in the second amorphous layer ( ) is 1 to 9.5×10 5 atomic
The photoconductive member according to claim 1, which is ppm. 15 The atom belonging to Group 1 of the periodic table is B,
The photoconductive member according to claim 6, which is selected from Ga. 16 The atom belonging to Group 1 of the periodic table is P,
The photoconductive member according to claim 7, which is selected from As. 17 The substance controlling the conductivity is 0.001 to 5×
Claim 5 containing 10 4 atomic ppm
The photoconductive member described in . 18 The substance that controls the conductivity is 30 atomic
The photoconductive member according to claim 17, which contains ppm or more. 19 The content of oxygen atoms is 0.001 to 50 atomic
% of the photoconductive member according to claim 1. 20. The photoconductive member according to claims 3 and 4, wherein the halogen atom is selected from fluorine and chlorine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58151826A JPS6043874A (en) | 1983-08-20 | 1983-08-20 | Photoconductive member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58151826A JPS6043874A (en) | 1983-08-20 | 1983-08-20 | Photoconductive member |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6043874A JPS6043874A (en) | 1985-03-08 |
| JPH0145985B2 true JPH0145985B2 (en) | 1989-10-05 |
Family
ID=15527156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58151826A Granted JPS6043874A (en) | 1983-08-20 | 1983-08-20 | Photoconductive member |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6043874A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6081397A (en) * | 1997-04-08 | 2000-06-27 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for SID-to-SID period estimation |
-
1983
- 1983-08-20 JP JP58151826A patent/JPS6043874A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6043874A (en) | 1985-03-08 |