JPH0220102B2 - - Google Patents
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- JPH0220102B2 JPH0220102B2 JP57047807A JP4780782A JPH0220102B2 JP H0220102 B2 JPH0220102 B2 JP H0220102B2 JP 57047807 A JP57047807 A JP 57047807A JP 4780782 A JP4780782 A JP 4780782A JP H0220102 B2 JPH0220102 B2 JP H0220102B2
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- G03G5/082—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited
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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電子写真用光導電部
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、及び使用
環境特性の点、更には経時的安定性及び耐久性の
点において、各々、個々には特性の向上が計られ
ているが、総合的な特性向上を計る上で更に改良
される余地が存するのが実情である。
例えば、電子写真用像形成部材に適用した場合
に、高光感度化、高暗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等の不都合な点が少なく
なかつた。
又、a−Si材料で光導電層を構成する場合に
は、その電気的、光導電的特性の改良を計るため
に、水素原子或いは弗素原子や塩素原子等のハロ
ゲン原子、及び電気伝導型の制御のために硼素原
子や燐原子等が或いはその他の特性改良のために
他の原子が、各々構成原子として光導電層中に含
有されるが、これ等の構成原子の含有の仕方如何
によつては、形成した層の電気的或いは光導電的
特性や耐圧性に問題が生ずる場合があつた。
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
生ずる場合があつた。
従つて、a−Si材料そのものの特性改良が計ら
れる一方で電子写真用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に使用される光
導電部材としての適用性とその応用性という観点
から総括的に鋭意研究検討を続けた結果、シリコ
ン原子を母体とし、水素原子(H)又はハロゲン
原子(X)のいずれか一方を少なくとも含有する
アモルフアス材料、所謂水素化アモルフアスシリ
コン、ハロゲン化アモルフアスシリコン或いはハ
ロゲン含有水素化アモルフアスシリコン〔以後こ
れ等の総称的表記として「a−Si(H,X)」を使
用する〕から構成される光導電層を有する光導電
部材の層構成を以後に説明される様に特定化する
様に設計されて作成された光導電部材は実用上著
しく優れた特性を示すばかりでなく、従来の光導
電部材と較べてみてもあらゆる点において凌駕し
ていること、殊に電子写真用の光導電部材として
著しく優れた特性を有していることを見出した点
に基づいている。
本発明は電気的,光学的,光導電的特性が使用
環境に殆んど影響を受けず常時安定し、耐光疲労
に著しく長け、繰返し使用に際しても劣化現象を
起さず耐久性に優れ、残留電位が全く又は殆んど
観測されない電子写真用光導電部材(以下、「光
導電部材」と称する。)を提供することを主たる
目的とする。
本発明の他の目的は、電子写真用像形成部材と
して適用させた場合、静電像形成のための帯電処
理の際の電荷保持能が充分あり、通常の電子写真
法が極めて有効に適用され得る優れた電子写真特
性を有する光導電部材を提供することである。
本発明の更に他の目的は、濃度が高く、ハーフ
トーンが鮮明に出て且つ解像度の高い、高品質画
像を得ることが容易にできる電子写真用の光導電
部材を提供することである。
本発明の更にもう1つの目的は、高光感度性、
高SN比特性及び高耐圧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、シリコン原子を母体とする非晶質材料で構成
された、光導電性を有する層厚1〜100μの第一
の非晶質層と、シリコン原子と1×10-3〜
90atomic %の炭素原子とハロゲン原子とを含
む非晶質材料で構成された層厚0.003〜30μの第二
の非晶質層とからなり、前記第一の非晶質層が、
構成原子として0.001〜50atomic %の酸素原子
を含有して前記支持体と接し第一の非晶質層の一
部を占めている第1の層領域と、構成原子として
0.001〜5×104atomic ppmの周期律表第族に
属する原子を層厚方向において実質的に均一な分
布状態で含有する層厚50μ以下の第2の層領域と
を有し、前記酸素原子の分布状態を前記支持体側
において酸素原子の分布濃度が500atomic ppm
以上の高い部分を有し前記第二の非晶質層側にお
いて前記支持体側に較べて低くされた部分を有す
る層厚方向に不均一で連続的な分布状態としたこ
とを特徴とする。
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。
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
する為に模式的に示した模式的構成図である。
第1図に示す光導電部材100は、光導電部材
用としての支持体101の上に、a−Si(H,X)
から成る光導電性を有する第一の非晶質層()
102とシリコン原子と炭素原子とハロゲン原子
を含む非晶質材料で構成された第二の非晶質層
()106を有する。
第一の非晶質層()102は、層厚方向に連
続的で且つ前記支持体101の方に多く分布する
分布状態で、構成原子として酸素原子を含有する
第1の層領域(O)103と、構成原子として第
族原子を含有する第2の層領域()104と
を有する様に構成された層構造を有する。第1図
に示す例においては、第1の層領域(O)103
が第2の層領域(V)104の一部を占めた層構
造を有し、第1の層領域(O)103及び第2の
層領域(V)104は第一の非晶質層()10
2の支持体101側の方に偏在している。
第一の非晶質層102の上部層領域105には
酸素原子及び第族原子は、実質的に含まれてお
らず、酸素原子は第1の層領域(O)103に、
第族原子は第2の層領域(V)104に含有さ
れている。勿論、第1の層領域(O)103には
第族原子も含まれている。
本発明に於いて、上記の様な層構成とするの
は、第1の層領域(O)103は、酸素原子の含
有によつて、高暗抵抗化と支持体101と第一の
非晶質層()102との間の密着性の向上が重
点的に計られ、上部層領域105には、酸素原子
を含有させずに高感度化が重点的に計られてい
る。第1の層領域(O)103に含有される酸素
原子は層厚方向に連続的で不均一な分布状態で、
且つ支持体101と第一の非晶質層()102
との界面に平行な面内に於いては、実質的に均一
な分布状態で前記第1の層領域(O)103中に
含有されている。
本発明において、第一の非晶質層()102
を構成し、第族原子を含有する第2の層領域
(V)104中に含有される第族原子としては、
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。
本発明においては、第2の層領域(V)104
中に含有される第族原子の分布状態は、層厚方
向において及び支持体101の表面と平行な面内
に於いて実質的に均一な分布状態とされる。
第1の層領域(O)103と上部層領域105
との層厚は、本発明の目的を効果的に達成させる
為の重要な因子の1つであるので形成される光導
電部材に所望の特性が充分与えられる様に、光導
電部材の設計の際に充分なる注意が払われる必要
がある。
本発明に於いて、第2の層領域(V)104の
層厚TBは、その上限としては、通常の場合、50μ
以下、好ましくは、30μ以下、最適には、10μ以
下とされるのが望ましい。
又、上部層領域105の層厚Tは、その下限と
しては、通常の場合、0.5μ以上、好ましくは1μ以
上、最適には3μ以上とされるのが望ましい。
第2の層領域(V)104の層厚TBの下限及
び上部層領域105の層厚Tの上限としては、両
層領域に要求される特性と第一の非晶質層()
102全体に要求される特性との相互間の有機的
関連性に基いて、光導電部材の層設計の際に所望
に従つて、適宜決定される。
本発明に於いては、上記の層厚TB及び層厚T
としては、通常はTB/T≦1なる関係を満足す
る際に、夫々に対して適宜適切な数値が選択され
る。
層厚TB及び層厚Tの数値の選択に於いて、よ
り好ましくは、TB/T≦0.9,最適にはTB/T≦
0.8なる関係が満足される様に層厚TB及び層厚T
の値が決定されるのが望ましいものである。
第1図に示す本発明の光導電部材に於いては、
第族原子が含有されている第2の層領域(V)
104内に第1の層領域(O)103が形成され
ているが、第1の層領域(O)と第2の層領域
(V)とを同一層領域とすることも出来る。
又、第1の層領域(O)内に第2の層領域
(V)を形成する場合も良好な実施態様例の1つ
として挙げることが出来る。
第1の層領域(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、通常の場
合、0.001〜50atomic %,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ものである。
第1の層領域(O)の層厚TOが充分厚いか、
又は第一の非晶質層()の全層厚に対する割合
が5分の2以上を越える様な場合には、第1の層
領域(O)中に含有される酸素原子の量の上限と
しては、通常は、30atomic %以下、好ましく
は、20atomic %以下、最適には10atomic %
以下とされるのが望ましいものである。
本発明に於いては、第一の非晶質層()の層
厚としては、所望の電子写真特性が得られること
及び経済性等の点から通常は、1〜100μ、好適
には1〜80μ、最適には2〜50μとされるのが望
ましい。
第2図乃至第10図には、本発明における光導
電部材の第一の非晶質層()を構成する第1の
層領域(O)中に含有される酸素原子の層厚方向
の分布状態の典型的例が示される。
第2図乃至第10図の例に於いて、第族原子
の含有される層領域(V)は、層領域(O)と同
一層領域であつても、層領域(O)を内包して
も、或いは、層領域(O)の一部の層領域を共有
しても良いものであるので以後の説明に於いて
は、第族原子の含有されている層領域(V)に
ついては、殊に説明を要しない限り言及しない。
第2図乃至第10図において、横軸は酸素原子
の分布濃度Cを、縦軸は、光導電性を示す非晶質
層を構成し、酸素原子の含有される層領域(O)
の層厚TOを示し、tBは支持体側の界面の位置を、
tTは支持体側とは反対側の界面の位置を示す。即
ち、酸素原子の含有される層領域(O)はtB側よ
りtT側に向つて層形成がなされる。
本発明においては、酸素原子の含有される層領
域(O)は、光導電部材を構成するa−Si(H,
X)から成り、光導電性を示す第一の非晶質層
()の一部を占めている。
本発明において、前記層領域(O)は、第1図
の例で示せば第一の非晶質層()の支持体10
1側の表面を含んで第一の非晶質層()102
の下部層領域に設けられるのが好ましいものであ
る。
第2図には、層領域(O)中に含有される酸素
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、酸素原子の含有され
る層領域(O)が形成される表面と該層領域
(O)の表面とが接する界面位置tBよりt1の位置
までは、酸素原子の分布濃度CがC1なる一定の
値を取り乍ら酸素原子が形成される層領域(O)
に含有され、位置t1より分布濃度Cは界面位置tT
に至るまでC2より徐々に連続的に減少されてい
る。界面位置tTにおいては酸素原子の分布濃度C
はC3とされる。
第3図に示される例においては、含有される酸
素原子の分布濃度Cは位置tBより位置tTに至るま
でC4から徐々に連続的に減少して位置tTにおいて
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までは酸
素原子の分布濃度Cは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、実質的に零とされている。
第5図の場合には、酸素原子は位置tBより位置
tTに至るまで、分布濃度Cは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、酸素原子の分布濃
度Cは、位置tBと位置t3間においては、C9と一定
値であり、位置tTにおいてはC10とされる。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C11の一定値を取り、位置
t4より位置tTまではC12より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、酸素原子の分布濃度CはC14より零
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
では酸素原子の分布濃度Cは、C15より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、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、酸素原子の
分布濃度Cは位置tBにおいてC17であり、位置t6に
至るまではこの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C18とされる。
位置t6と位置t7との間においては、分布濃度C
は初め急激に減少されて、その後は、緩やかに
徐々に減少されて位置t7で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、C20に至る。位置t8と位置tT
の間においては、分布濃度Cは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。
以上、第2図乃至第10図により、層領域
(O)中に含有される酸素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、支持体側において、酸素原子の分布濃
度Cの高い部分を有し、界面tT側においては、前
記分布濃度Cは支持体側に較べて比較的低くされ
た部分を有する分布状態で酸素原子が含有された
層領域(O)が第一の非晶質層()に設けられ
ている。
本発明において、第一の非晶質層()を構成
する酸素原子の含有される層領域(O)は、上記
した様に支持体側の方に酸素原子が比較的高濃度
で含有されている局在領域(A)を有するものと
して設けられるのが望ましく、この場合に、支持
体と第一の非晶質層()との間の密着性をより
一層向上させることが出来る。
局在領域(A)は、第2図乃至第10図に示す
記号を用いて説明すれば、界面位置tBより5μ以内
に設けられるのが望ましい。
本発明においては、上記局在領域(A)は、界
面位置tB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、形成される第一の非晶質層
(I)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酸素原子
の層厚方向の分布状態として酸素原子の分布濃度
の最大値Cmaxが通常は500atomic ppm以上、好
適には800atomic ppm以上、最適には
1000atomic 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、酸素原子の含有され
る層領域(O)は、支持体側からの層厚で5μ以
内(tBから5μ厚の層領域)に分布濃度Cの最大値
Cmaxが存在する様に形成されるのが望ましい。
本発明において、第族原子の含有される層領
域(V)中に含有される第族原子の含有量とし
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、通常は0.01〜5×
104atomic ppm,好ましくは0.5〜1×104atomic
ppm,最適には1〜5×103atomic ppmとされ
るのが望ましいものである。
本発明の光導電部材に於いては、第一の非晶質
層()の一部を構成する第2の層領域(V)
に、光導電部材が帯電処理を受けた際に、支持体
側より前記第一の非晶質層()への電荷の注入
を阻止する機能を主として荷わせる場合には、第
2の層領域(V)中に含有される第族原子の含
有量と、第2の層領域(V)上に直に設けられる
層領域の層厚及び特性との関係に於いて、第2の
層領域(V)の層厚は、前記機能が充分果される
様に適宜所望に応じて決定されることが望まし
い。
本発明に於いては、上記の点を主に考慮する場
合、第2の層領域(V)の層厚としては、通常30
Å〜5μ,好適には40Å〜4μ,最適には50Å〜3μ
とされるのが望ましいものである。
本発明において、a−Si(H,X)で構成され
る第一の非晶質層()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−Si(H,X)で構成される第一の非晶
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共
に、水素原子(H)導入用又は/及びハロゲン原
子(X)導入用の原料ガスを、内部が減圧にし得
る堆積室内に導入して、該堆積室内にグロー放電
を生起させ、予め所定位置に設置されてある所定
の支持表面上にa−Si(H,X)からなる層を形
成させれば良い。又、スパツタリング法で形成す
る場合には、例えば、Ar,He等の不活性ガス又
はこれ等のガスをベースとした混合ガスの雰囲気
中でSiで構成されたターゲツトをスパツタリング
する際、水素原子(H)又は/及びハロゲン原子
(X)導入用のガスをスパツタリング用の堆積室
に導入しておけば良い。
本発明において、必要に応じて第一の非晶質層
()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。
本発明において使用されるSi供給用の原料ガス
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。
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,IF2,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、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、
所定の支持体上にハロゲン原子を含むa−Siから
成る第一の非晶質層()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
一の非晶質層()を形成する場合、基本的に
は、Si供給用の原料ガスであるハロゲン化硅素ガ
スとAr,H2,He等ガス等を所定の混合比とガス
流量になる様にして第一の非晶質層()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、所定の支持体上に第一の非晶質層()を形
成し得るものであるが、水素原子の導入を図る為
にこれ等のガスに更に水素原子を含む硅素化合物
のガスも所定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。
反応スパツタリング法或いはイオンプレーテイ
ング法に依つてa−Si(H,X)から成る第一の
非晶質層()を形成するには、例えばスパツタ
リング法の場合にはSiから成るターゲツトを使用
して、これを所定のガスプラズマ雰囲気中でスパ
ツタリングし、イオンプレーテイング法の場合に
は、多結晶シリコン又は単結晶シリコンを蒸発源
として蒸着ポートに収容し、このシリコン蒸発源
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
定のガスプラズマ雰囲気中を通過させる事で行う
事が出来る。
この際、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
シラン類等のガスをスパツタリング用の堆積室中
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。
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硅素、等々のガス状態の或い
はガス化し得る、水素原子を構成要素の1つとす
るハロゲン化物も有効な第一の非晶質層()形
成用の出発物質として挙げる事が出来る。
これ等の水素原子を含むハロゲン化物は、第一
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原子導入用の原料とし
て使用される。
水素原子を第一の非晶質層()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等の水素化硅素のガスを
Siを供給する為のシリコン化合物と堆積室中に共
存させて放電を生起させる事でも行う事が出来
る。
例えば、反応スパツタリング法の場合には、Si
ターゲツトを使用し、ハロゲン原子導入用のガス
及びH2ガスを必要に応じてHe,Ar等の不活性ガ
スも含めて堆積室内に導入してプラズマ雰囲気を
形成し、前記Siターゲツトをスパツタリングする
事によつて、支持体上にa−Si(H,X)から成
る第一の非晶質層()が形成される。
更には、不純物のドーピングも兼ねてB2H6等
のガスを導入してやることも出来る。
本発明において、形成される光導電部材の第一
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は通常の場合1〜
40atomic %、好適には5〜30atomic %とさ
れるのが望ましい。
第一の非晶質層()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、放電々力等を制御してやれば良い。
第一の非晶質層()に、第族原子を含有す
る層領域(V)及び酸素原子を含有する層領域
(O)を設けるには、グロー放電法や反応スパツ
タリング法等による第一の非晶質層()の形成
の際に、第族原子導入用の出発物質及び酸素原
子導入用の出発物質を夫々前記した第一の非晶質
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る事
によつて成される。
第一の非晶質層(I)を構成する、酸素原子の
含有される層領域(O)及び第族原子の含有さ
れる層領域(V)を夫々形成するにグロー放電法
を用いる場合各層領域形成用の原料ガスとなる出
発物質としては、前記した第一の非晶質層()
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又は/及び
第族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又は第族原子導
入用の出発物質としては、少なくとも酸素原子或
いは第族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。
例えば層領域(O)を形成するのであればシリ
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。
酸素原子導入用の出発物質となるものとして具
体的には、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。
層領域(V)をグロー放電法を用いて形成する
場合に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、PH6,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。
第族原子を含有する層領域(V)に導入され
る第族原子の含有量は、堆積室中に流入される
第族原子導入用の出発物質のガス流量、ガス流
量比、放電パワー、支持体温度、堆積室内の圧力
等を制御することによつて任意に制御され得る。
スパツタリング法によつて、酸素原子を含有す
る層領域(O)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
でスパツター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
ー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、スパツターリングの場合にも有効なガス
として使用され得る。
本発明において、第一の非晶質層()をグロ
ー放電法で形成する際に使用される稀釈ガス或い
はスパツターリング法で形成される際に使用され
るスパツターリング用のガスとしては、所謂稀ガ
ス、例えばHe,Ne,Ar等が好適なものとして
挙げることが出来る。
本発明の光導電部材に於いては、第族原子の
含有される層領域(V)の上に設けられ、第族
原子の含有されない層領域(B)(第1図では層
領域105に相当する)には、伝導特性を制御す
る物質を含有させることにより、該層領域(B)
の伝導特性を所望に従つて任意に制御することが
出来る。
この様な物質としては、所謂、半導体分野で云
われる不純物を挙げることが出来、本発明に於い
ては、形成される非晶質層(I)を構成するa−
Si(H,X)に対して、P型伝導特性を与えるP
型不純物,具体的には、周期律表第族に属する
原子(第族原子)、例えば、B(硼素)、Al(ア
ルミニウム),Ga(ガリウム),In(インジウム),
Tl(タリウム)等があり、殊に好適に用いられる
のは、B、Gaである。
本発明に於いて、層領域(B)に含有される伝
導特性を制御する物質の含有量は、該層領域
(B)に要求される伝導特性、或いは該層領域
(B)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
の関係等、有機的関連性に於いて、適宜選択する
ことが出来る。
本発明に於いて、層領域(B)中に含有される
伝導特性を制御する物質の含有量としては、通常
の場合、0.001〜1000atomic ppm,好適には0.05
〜500atomic ppm,最適には0.1〜200atomic
ppmとされるのが望ましいものである。
層領域(B)中に伝導特性を制御する物質,例
えば第族原子を構造的に導入するには、層形成
の際に第族原子導入用の出発物質をガス状態で
堆積室中に、第一の非晶質層()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。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1図に示される光導電部材100に於いては
第一の非晶質層()102上に形成される第二
の非晶質層()106は自由表面107を有
し、主に耐湿性,連続繰返し使用特性,耐圧性、
使用環境特性,耐久性に於いて本発明の目的を達
成する為に設けられる。
又、本発明に於いては、第一の非晶質層()
と第二の非晶質層()とを構成する非晶質材料
の各々がシリコン原子という共通の構成要素を有
しているので、積層界面に於いて化学的な安定性
の確保が充分成されている。
第二の非晶質層()は、シリコン原子と炭素
原子とハロゲン原子(X)とで構成される非晶質
材料〔a−(SixC1-x)yX1-y,但し0<x,y<
1〕で形成される。
a−(SixC1-x)yX1-yで構成される第二の非晶質
層()形成はグロー放電法、スパツタリング
法、イオンインプランテーシヨン法、イオンプレ
ーテイング法、エレクトロンビーム法等によつて
成される。これ等の製造法は、製造条件、設備資
本投下の負荷程度、製造規模、作製される光導電
部材に所望される特性等の要因によつて適宜選択
されて採用されるが、所望する特性を有する光導
電部材を製造する為の作製条件の制御が比較的容
易である、シリコン原子と共に炭素原子及びハロ
ゲン原子を、作製する第二の非晶質層()中に
導入するのが容易に行える等の利点からグロー放
電法或いはスパツターリング法が好適に採用され
る。
更に、本発明に於いては、グロー放電法とスパ
ツターリング法とを同一装置系内で併用して第二
の非晶質層()を形成しても良い。
グロー放電法によつて第二の非晶質層()を
形成するには、a−(SixC1-x)yX1-y形成用の原料
ガスを、必要に応じて稀釈ガスと所定量の混合比
で混合して、支持体の設置してある真空堆積用の
堆積室に導入し、導入されたガスを、グロー放電
を生起させることでガスプラズマ化して前記支持
体上に既に形成されてある第一の非晶質層()
上にa−(SixC1-x)yX1-yを堆積させれば良い。
本発明に於いて、a−(SixC1-x)yX1-y形成用の
原料ガスとしては、シリコン原子(Si),炭素原
子(C),ハロゲン原子(X)の中の少なくとも
1つ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。
Si,C,Xの中の1つとしてSiを構成原子とす
る原料ガスを使用する場合は、例えばSiを構成原
子とする原料ガスと、Cを構成原子とする原料ガ
スと、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Siを構成原子と
する原料ガスと、C及びX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、Siを構成原子とする原料ガスと、Si,C
及びX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、SiとXとを構成原子とする原料ガ
スにCを構成原子する原料ガスを混合して使用し
ても良い。
構成原子に於いて、第二の非晶質層()中に
含有されるハロゲン原子(X)として好適なのは
F,Cl,Br,Iであり、殊にF,Clが望ましい
ものである。
本発明に於いて、第二の非晶質層()は、a
−(SixC1-x)yX1-yで構成されるものであるが、更
に水素原子を含有させることが出来る。
第二の非晶質層()への水素原子含有は、第
一の非晶質層()との連続層形成の際に原料ガ
ス種一部共通化を図ることが出来るので生産コス
ト面の上で好都合である。
本発明に於いて、第二の非晶質層()を形成
するのに有効に使用される原料ガスと成り得るも
のとしては、常温常圧に於いてガス状態のもの又
は容易にガス化し得る物質を挙げることが出来
る。
この様な第二の非晶質層()形成用の物質と
しては、例えば炭素数1〜4の飽和炭化水素,炭
素数2〜4のエチレン系炭化水素,炭素数2〜3
のアセチレン系炭化水素,ハロゲン単体,ハロゲ
ン化水素,ハロゲン間化合物,ハロゲン化硅素,
ハロゲン置換水素化硅素,水素化硅素等を挙げる
事が出来る。
具体的には、飽和炭化水素としてはメタン
(CH4),エタン(C2H6),プロパン(C3H8),n
−ブタン(n−C4H10),ペンタン(C5H12),エ
チレン系炭化水素としては、エチレン(C2H4),
プロピレン(C3H6),ブテン−1(C4H8),ブテ
ン−2(C4H8),イソブチレン(C4H8),ペンテ
ン(C5H10),アセチレン系炭化水素としては、
アセチレン(C2H2),メチルアセチレン
(C3H4),ブチン(C4H6),ハロゲン単体として
は、フツ素,塩素,臭素,ヨウ素のハロゲンガ
ス,ハロゲン化水素としては、FH,HI,HCl,
HBr,ハロゲン間化合物としては、BrF,ClF,
ClF3,ClF5,BrF5,BrF3,IF7,IF5,ICl,IBr,
ハロゲン化硅素としてはSiF4,Si2F6,SiCl4,
SiCl3Br,SiCl2Br2,SiClBr3,SiCl3I,SiBr4,
ハロゲン置換水素化硅素としては、SiH2,F2,
SiH2Cl2,SiHCl3,SiH3Cl,SiH3Br,SiH2Br2,
SiHBr3,水素化硅素としては、SiH4,Si2H4,
Si4H10等のシラン(Silane)類、等々を挙げるこ
とが出来る。
これ等の他に、CCl4,CHF3,CH2F2,CH3F,
CH3Cl,CH3Br,CH3I,C2H5Cl等のハロゲン置
換パラフイン系炭化水素,SF4,SF6等のフツ素
化硫黄化合物,Si(CH3)4,Si(C2H5)4等のケイ化
アルキルやSiCl(CH3)3,SiCl2(CH3)2,
SiCl5CH8等のハロゲン含有ケイ化アルキル等シ
ラン誘導体も有効なもとして挙げることが出来
る。
これ等の第二の非晶質層()形成物質は、形
成される第二の非晶質層()中に、所定の組成
比でシリコン原子,炭素原子及びハロゲン原子と
必要に応じて水素原子とが含有される様に、第二
の非晶質層()形成の際に所望に従つて選択さ
れて使用される。
例えば、シリコン原子と炭素原子と水素原子と
の含有が容易に成し得て且つ所望の特性の層が形
成され得るSi(CH3)4と、ハロゲン原子を含有さ
るものとしてのSiHCl3,SiCl4,SiH2Cl2,或い
はSiH3Cl等を所定の混合比にしてガス状態で第
二の非晶質層()形成用の装置内に導入してグ
ロー放電を生起させることによつてa−(Six
C1-x)y(Cl+H)1-yから成る第二の非晶質層
()を形成することが出来る。
スパツターリング法によつて第二の非晶質層
()を形成するには、単結晶又は多結晶のSiウ
エーハー又はCウエーハー又はSiとC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、これ等をハロゲン原子と必要に応じて水素原
子を構成要素として含む種々のガス雰囲気中でス
パツター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、CとX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Cとは別々のターゲツトとし
て、又はSiとCの混した一枚のターゲツトを使用
することによつて、少なくともハロゲン原子を含
有するガス雰囲気中でスパツターリングすること
によつて成される。C及びX,必要に応じてHの
導入用の原料ガスとなる物質としては先述したグ
ロー放電の例で示した第二の非晶質層()形成
用の物質がスパツターリング法の場合にも有効な
物質として使用され得る。
本発明に於いて、第二の非晶質層()をグロ
ー放電法又はスパツターリング法で形成する際に
使用される稀釈ガスとしては、所謂稀ガス、例え
ばHe,Ne,Ar,等が好適なものとして挙げる
ことが出来る。
本発明に於ける第二の非晶質層()は、その
要求される特性が所望通りに与えられる様に注意
深く形成される。
即ち、Si,C及びX,必要に応じてHを構成原
子とする物質は、その作成条件によつて構造的に
は結晶からアモルフアスまで形態を取り、電気物
性的には、導電性から半導体性、絶縁性までの間
の性質を、又光導電的性質から非光導電的性質ま
での間の性質を、各々示すので本発明に於いて
は、目的に応じた所望の特性を有するa−(Six
C1-x)yX1-yが形成される様に、所望に従つてその
作成条件の選択が厳密に成される。例えば、第二
の非晶質層()を耐圧性の向上を主な目的とし
て設けるにはa−(SixC1-x)yX1-yは使用環境に於
いて電気絶縁性的挙動の顕著な非晶質材料として
作成される。
又、連続繰返し使用特性や使用環境特性の向上
を主たる目的として第二の非晶質層()が設け
られる場合には上記の電気絶縁性の度合はある程
度緩和され、照射される光に対してある程度の感
度を有する非晶質材料としてa−(SixC1-x)yX1-y
が作成される。
第一の非晶質層()の表面にa−(SixC1-x)y
X1-yから成る第二の非晶質層()を形成する
際、層形成中の支持体温度は、形成される層の構
造及び特性を左右する重要な因子であつて、本発
明に於いては、目的とする特性を有するa−(Six
C1-x)yX1-yが所望通りに作成され得る様に層作成
時の支持体温度が厳密に制御されるのが望まし
い。
本発明に於ける、所望の目的が効果的に達成さ
れる為の第二の非晶質層()の形成法に併せて
適宜最適範囲が選択されて、第二の非晶質層
()の形成が実行されるが、通常の場合、50〜
350℃、好適には100〜250℃とされるのが望まし
いものである。第二の非晶質層()の形成に
は、層を構成する原子の組成比の微妙な制御や層
厚の制御が他の方法に較べて比較的容易である事
等の為に、グロー放電法やスパツターリング法の
採用が有利であるが、これ等の層形成法で第二の
非晶質層()を形成する場合には、前記の支持
体温度と同様に層形成の際の放電パワーが作成さ
れるa−(SixC1-x)yX1-yの特性を左右する重要な
因子の1つである。
本発明に於ける目的が達成される為の特性を有
するa−(SixC1-x)yX1-yが生産性良く効果的に作
成される為の放電パワー条件としては通常10〜
300W,好適には20〜200Wである。
堆積室内のガス圧は通常は0.01〜1Torr,好適
には、0.1〜0.5Torr程度とされるのが望ましい。
本発明に於いては第二の非晶質層()を作成
する為の支持体温度、放電パワーの望ましい数値
範囲として前記した範囲の値が挙げられるが、こ
れ等の層作成フアクターは、独立的に別々に決め
られるものではなく、所望特性のa−(SixC1-x)y
X1-yから成る第二の非晶質層()が形成され
る様に相互的有機的関連性に基づいて各層作成フ
アクターの最適値が決められるのが望ましい。
本発明の光導電部材に於ける第二の非晶質層
()に含有される炭素原子及びハロゲン原子の
量は、第二の非晶質層()の作製条件と同様、
本発明の目的を達成する所望の特性が得られる第
二の非晶質層()が形成される重要な因子であ
る。
本発明に於ける第二の非晶質層()に含有さ
れる炭素原子の量は通常1×10-3〜90atomic
%,好適には1〜90atomic%、最適には10〜
80atomic とされるのが望ましいものである。
ハロゲン原子の含有量としては、通常の場合、1
〜20atomic %、好適には1〜18atomic %,
最適には2〜15atomic %とされるのが望まし
く、これ等の範囲にハロゲン原子含有量がある場
合に作成される光導電部材を実際面に充分適用さ
せ得るものである。必要に応じて含有される水素
原子の含有量としては、通常の場合19atomic
%,好適には13 atomic %以下とされるのが望
ましいものである。即ち先のa−(SixC1-x)yX1-y
のx,yが表示で行えばxが通常0.1〜0.99999,
好適には0.1〜0.99,最適には0.15〜0.9,yが通
常0.8〜0.99,好適には0.82〜0.99で最適には0.85
〜0.98あるのが望ましい。ハロゲン原子と水素原
子の両方が含まれる場合、先と同様のa−(Six
C1-x)y(H+X)1-yの表示で行えばこの場合の
x,yの数値範囲a−(SixC1-x)yX1-yの場合と、
略々同様である。
本発明に於ける第二の非晶質層()の層厚の
数値範囲は、本発明の目的を効果的に達成する為
の重要な因子の1つである。
本発明の目的を効果的に達成する様に所期の目
的に応じて適宜所望に従つて決められる。
また、第二の非晶質層()の層厚は、第一の
非晶質層の層厚との関係に於いても、おのおのの
層領域に要求される特性に応じた有機的な関連性
の下に所望に従つて適宜決定される必要がある。
更に加え得るに、生産性や量産性を加味した経
済性の点に於いても考慮されるのが望ましい。本
発明に於ける第二の非晶質層()の層厚として
は、通常0.003〜30μ、好適には0.004〜20μ、最適
には0.005〜10μとされるのが望ましいものであ
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,セルロース,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、所望通り光導電部材が形成される様
に適宜決定されるが、光導電部材として可撓性が
要求される場合には、支持体としての機能が充分
発揮される範囲内であれば可能な限り薄くされ
る。而乍ら、この様な場合支持体の製造上及び取
扱い上、機械的強度等の点から、通常は10μ以上
とされる。
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11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、
本発明の夫々の層領域を形成するための原料ガス
が密封されており、その1例として例えば110
2は、Heで稀釈されたSiH4(純度99.999%,以下
SiH4/Heと略す。)ボンベ、1103はHeで稀
釈されたPH3ガス(純度99.999%,以下PH3/
Heと略す。)ボンベ、1104はC2H4ガス(純
度99.99%)ボンベ、1105はNOガス(純度
99.99%)ボンベ、1106はHeで稀釈された
SiF4ガス(純度99.999%,以下SiF4/Heと略
す。)ボンベである。
これらのガスを反応室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110
1、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,流出バルブ1117〜1121を閉
じる。
次に、基体1137上に第1図に示す層構成の
光導電部材を形成する場合の1例をあげる。ガス
ボンベ1102よりSiH4/Heガス、ガスボンベ
1103よりPH3/Heガスを、ガスボンベ11
05よりNOガスを夫々バルブ1122,112
3,1125を開いて出口圧ゲージ1127,1
128,1130の圧を夫々1Kg/cm2に調整し、
流入バルブ1112,1113,1115を夫々
徐々に開けて、マスフロコントローラ1107,
1108,1110内に流入させる。引き続いて
流出バルブ1117,1118,1120,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。このときのSiH4/He
ガス流量とPH3/Heガス流量とNOガス流量との
比が所望の値になるように流出バルブ1117,
1118,1120を調整し、又、反応室内の圧
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。そして基体シリンダー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11
40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、同時にあらかじめ設計さ
れた変化率曲線に従つてNOガスの流量を手動あ
るいは外部駆動モータ等の方法によつてバルブ1
120を漸次変化させる操作を行なつて形成され
る層中に含有される酸素原子の層厚方向の分布濃
度を制御する。
上記の様にして、所望層厚に燐原子と酸素原子
の含有された層領域(P,O)が形成された時点
で、流出バルブ1118,1120を閉じ、反応
室1101内へのPH3/Heガス及びNOガスの流
入を遮断する以外は、同条件にて引続き層形成を
行うことによつて、酸素原子及び燐原子の含有さ
れない層領域を層領域(P,O)上に所望の層厚
に形成する。この様にして、所望特性の第一の非
晶質層()を基体1137上に形成することが
出来る。
燐原子の含有される層領域(V)は、第一の非
晶質層()の形成過程に於いて、適当な時点で
PH3/Heガスの反応室1101内への流入を断
つことによつて、所望層厚に形成することが出
来、該層領域(V)が層領域(O)の全層領域を
占める場合や一部を占める場合のいずれも実現出
来る。
例えば、上記の例に於いては、層領域(P,
O)を所望、層厚に形成した時点で、NOガスの
反応室1101内への流入を流出バルブ1120
を完全に閉じることによつて断つこと以外は、同
条件で引続き層形成を行うことで、層領域(P,
O)上に燐原子は含有されているが酸素原子は含
有されてない層領域を第一の非晶質層()の一
部として形成することが出来る。
又、燐原子は含有されないが酸素原子は含有さ
れる層領域を形成する場合には、例えばNOガス
とSiH4/Heガスを使用して層形成すれば良い。
第一の非晶質層(I)中のハロゲン原子を含有
させる場合には上記のガスにたとえばSiF4/He
を、更に付加して反応室1101内に送り込む。
第一の非晶質層()の形成の際ガス種の選択
によつては、層形成速度を更に高めることが出来
る。
例えばSiH4ガスのかわりにSi2H6ガスを用いて
層形成を行なえば、数倍高めることが出来、生産
性が向上する。
第一の非晶質層()上に第二の非晶質層
()を形成するには、例えば次の様に行う。ま
ずシヤツター1142を開く。すべてのガス供給
バルブは一旦閉じられ、反応室1101は、メイ
ンバルブ1134を全開することにより、排気さ
れる。
高圧電力が印加される電極1141上には、予
め高純度シリコンウエハ1142−1、及び高純
度グラフアイトウエハ1142−2が所望の面積
比率で設置されたターゲツトが設けられている。
ガスボンベ1106よりSiF4/Heガスを、反応
室1101内に導入し、反応室1101の内圧が
0.05〜1Torrとなるようメインバルブ1134を
調節する。高圧電源をONとし上記のターゲツト
をスパツタリングすることにより、第一の非晶質
層()上に第二の非晶質層()を形成するこ
とが出来る。
第二の非晶質層()を形成する他の方法とし
ては、第一の非晶質層()の形成の際と同様な
バルブ操作によつて例えばSiH4ガス、SiF4ガス、
C2H4ガス夫々を必要に応じてHe等の稀釈ガスで
稀釈して、所望の流量比で反応室1101中に流
し所望の条件に従つてグロー放電を生起させるこ
とによつて成される。
夫々の属を形成する際に必要なガスの流出バル
ブ以外の流出バルブは全て閉じることは言うまで
もなく、又夫々の層を形成する際、前層の形成に
使用したガスが反応室1101内、流出バルブ1
117〜1121から反応室1101内に至るガ
ス配管内に残留することを避けるために、流出バ
ルブ1117〜1121を閉じ、補助バルブ11
32を開いてメインバルブ1134を全開して系
内を一旦高真空に排気する操作を必要に応じて行
う。
第二の非晶質層()中に含有される炭素原子
の量は例えば、SiH4ガスと、C2H4ガスの反応室
1101内に導入される流量比を所望に従つて変
えるか、或いは、スパツターリングで層形成する
場合には、ターゲツトを形成する際シリコンウエ
ハとグラフアイトウエハのスパツタ面積比率を変
えるか、又はシリコン粉末とグラフアイト粉末の
混合比率を変えてターゲツトを成型することによ
つて所望に応じて制御することが出来る。第二の
非晶質層()中に含有されるハロゲン原子
(X)の量は、ハロゲン原子導入用の原料ガス、
例えばSiF4ガスが反応室1101内に導入される
際の流量を調整することによつて成される。
実施例 1
第11図に示した製造装置を用い、第1、第2
層内で、第12図に示すような酸素濃度分布を持
つ像形成部材を第1表の条件下で作製した。
こうして得られた像形成部材を、帯電露光実験
装置に設置し5.0KVで0.2sec間コロナ帯電を行
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、1.5lux・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
ヤリアを含む)を部材表面をカスケードすること
によつて、部材表面上に良好なトナー画像を得
た。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。
実施例 2
第11図に示した製造装置を用い、第1、第2
層内で第13図に示すような酸素分布濃度を有す
る像形成部材を第2表の条件下で作成した。その
他の条件は実施例1と同様にして行つた。
こうして得られた像形成部材に就いて、実施例
1と同様の条件及び手順で転写紙上に画像を形成
したところ極めて鮮明な画質が得られた。
実施例 3
第11図に示した製造装置を用い、第1層内で
第14図に示すような酸素分布濃度を有する像形
成部材を第3表の条件下で作成した。その他の条
件は実施例1と同様にして行つた。
こうして得られた像形成部材に就いて、実施例
1と同様の条件及び手順で転写紙上に画像を形成
したところ極めて鮮明な画質が得られた。
実施例 4
非晶質層()の層の形成時、SiH4ガス、
SiF4ガス、C2H4ガスの流量比を変えて、非晶質
層()に於けるシリコン原子と炭素原子の含有
量比を変化させる以外は、実施例1と全く同様な
方法によつて像形成部材を作成した。
こうして得られた像形成部材につき実施例1に
述べた如き作像、現像、クリーニングの工程を約
5万回繰り返した後、画像評価を行つたところ第
4表の如き結果を得た。
実施例 5
非晶質層()の層の層厚を変える以外は、実
施例1と全く同様な方法によつて像形成部材を作
成した。実施例1に述べた如き、作像、現像、ク
リーニングの工程を繰り返し第5表の結果を得
た。
実施例 6
第1及び第2層の形成方法を第6表の如く変え
る以外は、実施例1と同様な方法で層形成を行
い、実施例1と同様な画質評価を行つたところ第
6表に示す如くの良好な結果が得られた。
The present invention relates to light (here, light in a broad sense, including ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, X-rays, γ-rays, etc.)
The present invention relates to photoconductive members for electrophotography that are 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,
It must have a high signal-to-noise ratio [photocurrent (I p )/dark current (I d )], have absorption spectrum characteristics that match the spectrum characteristics of the irradiated electromagnetic waves, have fast photoresponsiveness, and have a desired dark resistance value. Solid-state imaging devices are required to have characteristics such as being non-polluting to the human body during use, and being able to easily dispose of 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, and use environment characteristics. Although individual improvements have been made in terms of stability, stability over time, and durability, the reality is that there is still room for further improvement in terms of improving overall properties. It is. For example, when applied to electrophotographic image forming members, when trying to achieve high photosensitivity and high dark resistance at the same time, it has often been observed in the past that residual potential remains during use, and this type of photoconductive member When used repeatedly for a long period of time, fatigue accumulates due to repeated use, resulting in a so-called ghost phenomenon in which an afterimage occurs. When the photoconductive layer is made 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 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 some cases, problems may arise in the electrical or photoconductive properties or voltage resistance 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. There were cases where this occurred. 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 for electrophotography. 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 and applicability as a photoconductive member used in electrophotographic image forming members, we found that silicon atoms are used as a matrix and hydrogen atoms (H ) or a halogen atom (X), so-called hydrogenated amorphous silicon, halogenated amorphous silicon, or halogen-containing hydrogenated amorphous silicon [hereinafter referred to as "a- A photoconductive member designed and produced with a photoconductive layer composed of a photoconductive layer composed of Si (H, Not only does it exhibit extremely excellent properties, but it also surpasses conventional photoconductive members in every respect, and in particular, it has extremely excellent properties as a photoconductive member for electrophotography. It is based on the point that was found. The electrical, optical, and photoconductive properties of the present invention are almost unaffected by the usage environment, are always stable, are extremely resistant to light fatigue, do not deteriorate even after repeated use, and are highly durable. The main object of the present invention is to provide a photoconductive member for electrophotography (hereinafter referred to as a "photoconductive member") in which no or almost no potential is observed. Another object of the present invention is that when applied as an electrophotographic image forming member, it has sufficient charge retention ability during charging processing for electrostatic image formation, and ordinary electrophotographic methods can be applied extremely effectively. An object of the present invention is to provide a photoconductive member having 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. 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 and high voltage resistance. The photoconductive member of the present invention includes a support for the photoconductive member and a first amorphous layer having photoconductivity and having a layer thickness of 1 to 100 μm, which is composed of an amorphous material containing silicon atoms as a matrix. and silicon atoms and 1×10 -3 ~
and a second amorphous layer with a layer thickness of 0.003 to 30 μ made of an amorphous material containing 90 atomic % of carbon atoms and halogen atoms, and the first amorphous layer is
A first layer region containing 0.001 to 50 atomic % of oxygen atoms as constituent atoms and in contact with the support and occupying a part of the first amorphous layer;
a second layer region having a layer thickness of 50μ or less containing atoms belonging to Group Group of the Periodic Table in a substantially uniform distribution state in the layer thickness direction in a range of 0.001 to 5×10 4 atomic ppm; The distribution state of oxygen atoms on the support side is 500 atomic ppm.
It is characterized by having a non-uniform and continuous distribution state in the layer thickness direction, which has the above-mentioned high portion and has a portion lower on the second amorphous layer side than on the support side. 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, photoconductive properties, and 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. Hereinafter, the photoconductive member of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic structural diagram schematically shown to explain the layer structure of the photoconductive member of the present invention. The photoconductive member 100 shown in FIG. 1 has a-Si (H,
a first amorphous layer with photoconductivity consisting of ()
102 and a second amorphous layer ( ) 106 made of an amorphous material containing silicon atoms, carbon atoms, and halogen atoms. The first amorphous layer () 102 is a first layer region (O) containing oxygen atoms as constituent atoms, which is continuous in the layer thickness direction and distributed more toward the support 101. 103 and a second layer region ( ) 104 containing a group atom as a constituent atom. In the example shown in FIG. 1, the first layer region (O) 103
occupies a part of the second layer region (V) 104, and the first layer region (O) 103 and the second layer region (V) 104 occupy a part of the first amorphous layer ( )10
They are unevenly distributed on the support body 101 side of No. 2. The upper layer region 105 of the first amorphous layer 102 does not substantially contain oxygen atoms and group atoms, and the oxygen atoms are present in the first layer region (O) 103.
Group atoms are contained in the second layer region (V) 104. Of course, the first layer region (O) 103 also contains group atoms. In the present invention, the above-mentioned layer structure is adopted because the first layer region (O) 103 contains oxygen atoms to achieve high dark resistance and the support 101 and the first amorphous layer. An emphasis is placed on improving the adhesion between the upper layer region 102 and the upper layer region 105, and an emphasis is placed on increasing the sensitivity by not containing oxygen atoms in the upper layer region 105. The oxygen atoms contained in the first layer region (O) 103 are continuously and non-uniformly distributed in the layer thickness direction,
and a support 101 and a first amorphous layer ( ) 102
In the plane parallel to the interface with the first layer region (O) 103, the first layer region (O) 103 has a substantially uniform distribution. In the present invention, the first amorphous layer ( ) 102
The group atoms contained in the second layer region (V) 104 containing group atoms are:
P (phosphorus), As (arsenic), Sb (antimony), Bi (bismuth), etc., and particularly preferably used are P,
It is As. In the present invention, the second layer region (V) 104
The group atoms contained therein are distributed substantially uniformly in the layer thickness direction and in a plane parallel to the surface of the support 101. First layer region (O) 103 and upper layer region 105
Since the layer thickness of the photoconductive member is one of the important factors for effectively achieving the object of the present invention, the design of the photoconductive member should be carefully selected so that the formed photoconductive member has sufficient desired characteristics. Sufficient care must be taken when doing so. In the present invention, the upper limit of the layer thickness T B of the second layer region (V) 104 is usually 50 μm.
The thickness is preferably 30μ or less, most preferably 10μ or less. Further, the lower limit of the layer thickness T of the upper layer region 105 is usually 0.5μ or more, preferably 1μ or more, and optimally 3μ or more. The lower limit of the layer thickness T B of the second layer region (V) 104 and the upper limit of the layer thickness T of the upper layer region 105 are based on the characteristics required for both layer regions and the first amorphous layer (V).
It is appropriately determined as desired when designing the layers of the photoconductive member, based on the mutual organic relationship with the properties required for the entire layer 102. In the present invention, the above layer thickness T B and layer thickness T
Generally, appropriate numerical values are selected for each when the relationship T B /T≦1 is satisfied. In selecting the numerical values of layer thickness T B and layer thickness T, more preferably T B /T≦0.9, optimally T B /T≦
Layer thickness T B and layer thickness T so that the relationship 0.8 is satisfied
It is desirable that the value of . In the photoconductive member of the present invention shown in FIG.
Second layer region (V) containing group atoms
Although the first layer region (O) 103 is formed within 104, the first layer region (O) and the second layer region (V) can also be made into the same layer region. Further, a case where the second layer region (V) is formed within the first layer region (O) can also be cited as one of the preferred embodiments. The amount of oxygen atoms contained in the first layer region (O) is determined as desired depending on the characteristics required of the photoconductive member to be formed, but is usually 0.001 to 50 atomic %. , preferably 0.002~
It is desirable that it be 40 atomic %, optimally 0.003 to 30 atomic %. Is the layer thickness T O of the first layer region (O) sufficiently thick?
Or, if the ratio of the first amorphous layer () to the total layer thickness exceeds two-fifths or more, the upper limit of the amount of oxygen atoms contained in the first layer region (O) is typically 30 atomic % or less, preferably 20 atomic % or less, optimally 10 atomic %
The following is desirable. In the present invention, the thickness of the first amorphous layer ( ) is usually 1 to 100 μm, preferably 1 to 100 μm, from the viewpoint of obtaining desired electrophotographic properties and economical efficiency. It is desirable that the thickness be 80μ, and optimally 2 to 50μ. 2 to 10 show the distribution in the layer thickness direction of oxygen atoms contained in the first layer region (O) constituting the first amorphous layer ( ) of the photoconductive member in the present invention. Typical examples of conditions are shown. In the examples shown in FIGS. 2 to 10, the layer region (V) containing group atoms does not include the layer region (O) even if it is the same layer region as the layer region (O). However, in the following explanation, the layer region (V) containing group atoms will not be particularly referred to. Do not mention unless an explanation is required. In FIGS. 2 to 10, the horizontal axis represents the distribution concentration C of oxygen atoms, and the vertical axis represents the layer region (O) constituting the amorphous layer exhibiting photoconductivity and containing oxygen atoms.
indicates the layer thickness T O , and t B is the position of the interface on the support side,
t T indicates the position of the interface on the opposite side to the support side. That is, in the layer region (O) containing oxygen atoms, the layer is formed from the t B side toward the t T side. In the present invention, the layer region (O) containing oxygen atoms is a-Si (H,
X) and occupies a part of the first amorphous layer () exhibiting photoconductivity. In the present invention, the layer region (O) is the support 10 of the first amorphous layer ( ) as shown in the example of FIG.
a first amorphous layer ( ) 102 including the surface of one side;
It is preferable that it be provided in the lower layer region of. FIG. 2 shows a first typical example of the distribution state of oxygen atoms contained in the layer region (O) in the layer thickness direction. In the example shown in FIG. 2, from the interface position tB where the surface where the layer region (O) containing oxygen atoms is formed and the surface of the layer region (O) contact, the oxygen A layer region (O) where oxygen atoms are formed while the atomic distribution concentration C takes a constant value of C1 .
The distribution concentration C is contained in the interface position t T from position t 1 .
It is gradually and continuously decreased from C 2 up to . At the interface position tT , the distribution concentration of oxygen atoms C
is assumed to be C 3 . In the example shown in FIG. 3, the distribution concentration C of the contained oxygen atoms gradually and continuously decreases from C 4 to position t T from position t B to position t T.
A distribution state such as C 5 is formed. In the case of Fig. 4, the distribution concentration C of oxygen atoms is constant at C6 from position t B to position t 2 , and at position t 2
It is gradually and continuously decreased between and the position tT , and becomes substantially zero at the position tT . In the case of Figure 5, the oxygen atom is located at a position lower than position t B.
Until t T , the distribution concentration C is gradually decreased continuously from C 8 and becomes substantially zero at the position t T . In the example shown in FIG. 6, the distribution concentration C of oxygen atoms is a constant value of C9 between position tB and position t3 , and C10 at position tT . position t 3
and the position t T , the distribution concentration C is linearly decreased from the position t 3 to the position t T . In the example shown in FIG. 7, the distribution concentration C takes a constant value of C11 from position tB to position t4 , and
From t 4 to position t T, the distribution state decreases linearly from C 12 to C 13 . In the example shown in FIG. 8, from position t B to position t T
Up to , the distribution concentration C of oxygen atoms decreases linearly from C 14 to zero. In FIG. 9, from position t B to position t 5 , the distribution concentration C of oxygen atoms decreases linearly from C 15 to C 16 , and between position t 5 and t T. , C 16 are shown as constant values. In the example shown in FIG. 10, the distribution concentration C of oxygen atoms is C 17 at position t B , and from this C 17 it gradually decreases until reaching position t 6 , and then the distribution concentration C of oxygen atoms decreases slowly from this C 17 until reaching position t 6 . , it is rapidly decreased to C 18 at position t 6 . Between position t 6 and position t 7 , the distribution concentration C
is decreased rapidly at first, and then slowly and gradually decreased to C 19 at position t 7 , and between positions t 7 and t 8 , it is decreased very gradually and gradually to position t 8 . , reaching C 20 . position t 8 and position t T
In between, the distribution concentration C is reduced from C 20 to substantially zero according to a curve shaped as shown in the figure. As described above with reference to FIGS. 2 to 10, some typical examples of the distribution state of oxygen atoms contained in the layer region (O) in the layer thickness direction, in the present invention, on the support side , a layer region containing oxygen atoms in a distributed state, which has a portion where the distribution concentration C of oxygen atoms is high, and has a portion where the distribution concentration C is relatively lower on the interface tT side than on the support side. (O) is provided in the first amorphous layer (). In the present invention, the layer region (O) containing oxygen atoms constituting the first amorphous layer () contains oxygen atoms at a relatively high concentration toward the support side, as described above. It is desirable to provide the support with localized regions (A), and in this case, the adhesion between the support and the first amorphous layer () can be further improved. If the localized region (A) is explained using the symbols shown in FIGS. 2 to 10, it is desirable that the localized region (A) be provided within 5 μm from the interface position t B. 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 may be a part of the layer region L T. be. Whether the localized region (A) is a part or all of the layer region L T is appropriately determined according to the characteristics required of the first amorphous layer (I) to be formed. The localized region (A) has a distribution state of oxygen atoms contained therein in the layer thickness direction, and the maximum value Cmax of the distribution concentration of oxygen atoms is usually 500 atomic ppm or more, preferably 800 atomic ppm or more, and most preferably 800 atomic ppm or more.
It is desirable to form a layer so that a distribution state of 1000 atomic ppm or more can be achieved. That is, in the present invention, the layer region (O) containing oxygen atoms has the maximum value of the distribution concentration C within 5 μm in layer thickness from the support side (layer region 5 μ thick from t B ).
It is desirable that the structure be formed so that Cmax exists. In the present invention, the content of group atoms contained in the layer region (V) containing group atoms is appropriately determined as desired so that the object of the present invention is effectively achieved. However, usually 0.01~5×
10 4 atomic ppm, preferably 0.5 to 1×10 4 atomic
ppm, preferably 1 to 5×10 3 atomic ppm. In the photoconductive member of the present invention, the second layer region (V) forming a part of the first amorphous layer (V)
When the photoconductive member is subjected to charging treatment, the second layer region is mainly charged with the function of preventing charge injection from the support side to the first amorphous layer (). In the relationship between the content of group atoms contained in (V) and the layer thickness and characteristics of the layer region provided directly on the second layer region (V), the second layer region ( It is desirable that the layer thickness of V) is appropriately determined as desired so that the above-mentioned functions can be sufficiently performed. In the present invention, when the above points are mainly considered, the layer thickness of the second layer region (V) is usually 30
Å~5μ, preferably 40Å~4μ, optimally 50Å~3μ
It is desirable that this is the case. 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 first amorphous layer ( ) composed of a-Si(H,X). It is made by vacuum deposition method. For example, to form the first amorphous layer ( ) composed of a-Si (H, Together with the supply source gas, a source gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) is introduced into a deposition chamber whose interior can be reduced in pressure to generate a glow discharge within the deposition chamber. , a layer made of a-Si (H, In addition, when forming by a sputtering method, for example, when sputtering a target made of Si in an atmosphere of an inert gas such as Ar or He or a mixed gas based on these gases, hydrogen atoms ( A gas for introducing H) or/and halogen atoms (X) may be introduced into the deposition chamber for sputtering. In the present invention, specific examples of the halogen atom (X) contained in the first amorphous layer (X) as necessary include fluorine, chlorine, bromine, and iodine, particularly fluorine. , chlorine can be mentioned as suitable. As the raw material gas for supplying Si used in the present invention, silicon hydride (silanes) in a gaseous state or that can be gasified such as SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 is effective. Among them, SiH 4 and Si 2 H 6 are particularly preferred in terms of ease of layer preparation work and good Si supply efficiency. 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 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 2 , 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 by a glow discharge method using such a silicon compound containing a halogen atom, silicon hydride gas is used as a raw material gas capable of supplying Si. Even if you don't,
A first amorphous layer () made of a-Si containing halogen atoms can be formed on a predetermined support. When forming the first amorphous layer ( ) containing halogen atoms according to the glow discharge method, basically silicon halide gas, which is a raw material gas for supplying Si, and Ar, H 2 , He, etc. Introducing gases and the like into a deposition chamber for forming the first amorphous layer () at a predetermined mixing ratio and gas flow rate, and generating a glow discharge to form a plasma atmosphere of these gases. However, in order to introduce hydrogen atoms, a silicon compound gas containing hydrogen atoms is added to these gases. A predetermined amount of these materials may also be mixed 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. To form the first amorphous layer () made of a-Si(H, Then, this is sputtered in a predetermined gas plasma atmosphere, and in the case of ion plating method, polycrystalline silicon or single crystal silicon is accommodated in the evaporation port as an evaporation source, and this silicon evaporation source is used by resistance heating method or This can be done by heating and evaporating the flying evaporates using an electron beam method (EB method) or the like and passing them through a predetermined gas plasma atmosphere. At this time, 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 introduce the gas to form a plasma atmosphere of the gas. In addition, when introducing hydrogen atoms, a raw material gas for introducing hydrogen atoms, such as H 2 or the above-mentioned silane gases, is introduced into a deposition chamber for sputtering to form a plasma atmosphere of the gas. Just do it. 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 hydrogen silicon such as SiH 2 I 2 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiH 2 Br 2 , SiHBr 3 , etc., and halides that have a hydrogen atom as one of their constituents in a gaseous state or can be gasified are also effective. It can be mentioned as a starting material for forming the first amorphous layer. These halides containing hydrogen atoms introduce hydrogen atoms, which are extremely effective in controlling electrical or photoelectric properties, at the same time as halogen atoms are introduced into the layer during the formation of the first amorphous layer. Therefore, in the present invention, it is used as a suitable raw material for introducing halogen atoms. In order to structurally introduce hydrogen atoms into the first amorphous layer (), in addition to the above, H 2 or SiH 4 ,
Silicon hydride gas such as Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 etc.
This can also be done by causing a discharge by coexisting in a deposition chamber with a silicon compound for supplying Si. For example, in the case of the reactive sputtering method, Si
Using a target, a gas for introducing halogen atoms and H 2 gas, including inert gases such as He and Ar as necessary, are introduced into the deposition chamber to form a plasma atmosphere, and the Si target is sputtered. As a result, a first amorphous layer () made of a-Si(H,X) is formed on the support. Furthermore, a gas such as B 2 H 6 can also be introduced for doping with impurities. In the present invention, hydrogen atoms (H) contained in the first amorphous layer () of the photoconductive member to be formed
The amount of , the amount of halogen atoms (X), or the sum of the amounts of hydrogen atoms and halogen atoms is usually 1 to
It is desirable that it be 40 atomic %, preferably 5 to 30 atomic %. In order to control the amount of hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) contained in the first amorphous layer (), for example, the support temperature or/and the amount of hydrogen atoms (H) or halogen atoms The amount of the starting material used to contain the atoms (X) introduced into the deposition system, the discharge force, etc. may be controlled. In order to provide the layer region (V) containing Group Group atoms and the layer region (O) containing oxygen atoms in the first amorphous layer (2), the first method is performed using a glow discharge method, a reactive sputtering method, etc. When forming the amorphous layer (), a starting material for introducing group atoms and a starting material for introducing oxygen atoms are used together with the above-mentioned starting material for forming the first amorphous layer (), respectively. , by controlling the amount and containing it in the formed layer. When a glow discharge method is used to form the layer region (O) containing oxygen atoms and the layer region (V) containing group atoms, which constitute the first amorphous layer (I), each layer The starting material that becomes the raw material gas for forming the region is the first amorphous layer () described above.
The starting materials for the introduction of oxygen atoms and/or the starting materials for the introduction of group atoms are added to those selected as desired among the starting materials for the formation. Such starting materials for introducing oxygen atoms or starting materials for introducing group atoms include gaseous substances or gasified substances whose constituent atoms are at least oxygen atoms or group atoms. Most can be used. For example, if a layer region (O) is to be formed, a raw material gas containing silicon atoms (Si), a raw material gas containing oxygen atoms (O), and hydrogen atoms (H) or and a raw material gas whose constituent atoms are halogen atoms (X) at a desired mixing ratio, or a raw material gas whose constituent atoms are silicon atoms (Si), oxygen atoms (O), and hydrogen. A raw material gas containing atoms (H) as constituent atoms is also mixed at a desired mixing ratio, or
Alternatively, a raw material gas containing silicon atoms (Si) and silicon atoms (Si) and oxygen atoms (O)
and a raw material gas containing three hydrogen atoms (H) as constituent atoms can be used in combination. Alternatively, a raw material gas containing silicon atoms (Si) and hydrogen atoms (H) as constituent atoms may be mixed with a raw material gas containing oxygen atoms (O) as constituent atoms. Specifically, starting materials for introducing oxygen atoms include, for example, oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), nitric oxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), and nitrogen monooxide (N 2 O ), nitrogen sesquioxide (N 2 O 3 ), nitrogen tetroxide (N 2 O 4 ), nitrogen pentoxide (N 2 O 5 ), nitrogen trioxide (NO 3 ), silicon atoms (Si) and oxygen atoms (O )
and a hydrogen atom (H) as constituent atoms, for example,
Examples include lower siloxanes such as disiloxane (H 3 SiOSiH 3 ) and trisiloxane (H 3 SiOSiH 2 OSiH 3 ). When forming the layer region (V) using a glow discharge method, the starting materials for introducing group group atoms that are effectively used in the present invention are PH 6 and P 2 H for introducing phosphorus atoms. Phosphorus hydride such as 4 , PH 4 I,
Examples include phosphorus halides such as PF 3 , PF 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , PI 3 and the like. 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 introducing group atoms. The content of group atoms introduced into the layer region (V) containing group atoms is determined by the gas flow rate of the starting material for introducing group atoms introduced into the deposition chamber, the gas flow rate ratio, the discharge power, the support It can be arbitrarily controlled by controlling body temperature, pressure inside the deposition chamber, etc. To form the layer region (O) containing oxygen atoms by the sputtering method, a monocrystalline or polycrystalline Si wafer or a SiO 2 wafer, or a Si and
The sputtering may be carried out by targeting wafers containing a mixture of 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 diluent gas as necessary and introduced into a deposition chamber for sputtering, and a gas plasma of these gases is formed to sputter the Si wafer. All you have to do is ring it. 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, the dilution gas used when forming the first amorphous layer () by the glow discharge method or the sputtering gas used when forming the first amorphous layer by the sputtering method include: So-called rare gases, such as He, Ne, Ar, etc., can be mentioned as suitable gases. In the photoconductive member of the present invention, a layer region (B) not containing group atoms is provided on the layer region (V) containing group atoms (corresponding to layer region 105 in FIG. 1). The layer region (B) contains a substance that controls conduction properties.
The conduction properties of can be arbitrarily controlled as desired. Examples of such substances include so-called impurities in the semiconductor field, and in the present invention, a-
P gives P-type conduction characteristics to Si(H,X)
Type impurities, specifically atoms belonging to a group of the periodic table (group atoms), such as B (boron), Al (aluminum), Ga (gallium), In (indium),
Examples include Tl (thallium), among which B and Ga are particularly preferably used. In the present invention, the content of the substance that controls the conductive properties contained in the layer region (B) is determined by the conductive properties required for the layer region (B) or the substance that is in direct contact with the layer region (B). It can be selected as appropriate based on the organic relationship, such as the characteristics of other layer regions provided as well as the characteristics of the contact interface with the other layer regions. In the present invention, the content of the substance controlling conduction properties contained in the layer region (B) is usually 0.001 to 1000 atomic ppm, preferably 0.05 atomic ppm.
~500atomic ppm, optimally 0.1~200atomic
It is preferable to set it in ppm. In order to structurally introduce substances that control the conduction properties, for example group atoms, into the layer region (B), the starting material for introducing group atoms is introduced in a gaseous state into the deposition chamber during layer formation. It may be introduced together with other starting materials for forming one 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 5 H 9 , B 5 H 11 , B 6 H 10 ,
Boron hydride such as B 6 H 12 , B 6 H 14 , BF 3 , BCl 3 ,
Examples include boron halides such as BBr 3 . Other examples include AlCl 3 , GaCl 3 , Ga(CH 3 ) 3 , InCl 3 and TlCl 3 . In the photoconductive member 100 shown in FIG. 1, the second amorphous layer ( ) 106 formed on the first amorphous layer ( ) 102 has a free surface 107 and is primarily moisture resistant. properties, continuous repeated use characteristics, pressure resistance,
This is provided in order to achieve the objectives of the present invention in terms of usage environment characteristics and durability. Further, in the present invention, the first amorphous layer ()
Since each of the amorphous materials constituting the and the second amorphous layer () has a common constituent element of silicon atoms, chemical stability can be sufficiently ensured at the laminated interface. has been done. The second amorphous layer () is an amorphous material [a-(Si x C 1-x ) y X 1-y , where 0 <x, y<
1]. The second amorphous layer () composed of a-( Si x C 1-x ) y This is done by the beam method, etc. These manufacturing methods are selected and adopted as appropriate depending on factors such as manufacturing conditions, amount of equipment capital investment, manufacturing scale, and desired characteristics of the photoconductive member to be manufactured. It is relatively easy to control the manufacturing conditions for manufacturing a photoconductive member having silicon atoms, and carbon atoms and halogen atoms can be easily introduced into the second amorphous layer (2) to be manufactured. Due to these advantages, the glow discharge method or the sputtering method is preferably employed. Furthermore, in the present invention, the second amorphous layer ( ) may be formed by using a glow discharge method and a sputtering method in the same apparatus system. To form the second amorphous layer () by the glow discharge method, the raw material gas for forming a-(Si x C 1-x ) y X 1-y is mixed with a diluting gas as necessary. The mixture is mixed at a predetermined mixing ratio and introduced into a deposition chamber for vacuum deposition in which a support is installed, and the introduced gas is turned into gas plasma by generating a glow discharge, and the gas is already deposited on the support. The first amorphous layer formed ()
It is sufficient to deposit a-(Si x C 1-x ) y X 1-y thereon. In the present invention, the raw material gas for forming a-(Si x C 1-x ) y X 1-y includes at least one of silicon atoms (Si), carbon atoms (C), and halogen atoms (X). Most gaseous substances having one constituent atom or gasified substances that can be gasified can be used. When using a raw material gas containing Si as one of Si, C, and X, for example, a raw material gas containing Si as a constituent atom, a raw material gas containing C as a constituent atom, and a raw material gas containing A raw material gas containing Si as a constituent atom and a raw material gas containing C and X as constituent atoms may be mixed at a desired mixing ratio. Mix or
Alternatively, a raw material gas containing Si as a constituent atom and Si, C
and a raw material gas having three constituent atoms of X can be used in combination. Alternatively, a raw material gas containing Si and X as constituent atoms may be mixed with a raw material gas containing C as constituent atoms. Among the constituent atoms, F, Cl, Br, and I are preferable as the halogen atom (X) contained in the second amorphous layer (2), with F and Cl being particularly preferable. In the present invention, the second amorphous layer (a)
-(Si x C 1-x ) y X 1-y , but it is possible to further contain a hydrogen atom. The inclusion of hydrogen atoms in the second amorphous layer (2) makes it possible to share some of the raw material gas types when forming a continuous layer with the first amorphous layer (2), which reduces production costs. It is convenient for the above. In the present invention, raw material gases that can be effectively used to form the second amorphous layer () include those in a gaseous state at room temperature and pressure, or those that can be easily gasified. Can list substances. Examples of substances for forming such a second amorphous layer include saturated hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, ethylene hydrocarbons having 2 to 4 carbon atoms, and 2 to 3 carbon atoms.
acetylenic hydrocarbons, elemental halogens, hydrogen halides, interhalogen compounds, silicon halides,
Examples include halogen-substituted silicon hydride and silicon hydride. Specifically, saturated hydrocarbons include methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), propane (C 3 H 8 ), n
-butane (n - C4H10 ) , pentane ( C5H12 ), ethylene hydrocarbons include ethylene ( C2H4 ),
Propylene (C 3 H 6 ), butene-1 (C 4 H 8 ), butene-2 (C 4 H 8 ), isobutylene (C 4 H 8 ), pentene (C 5 H 10 ), acetylenic hydrocarbons ,
Acetylene (C 2 H 2 ), methylacetylene (C 3 H 4 ), butyne (C 4 H 6 ), halogen gases include fluorine, chlorine, bromine, and iodine; hydrogen halides include FH, HI, HCl,
HBr, interhalogen compounds include BrF, ClF,
ClF 3 , ClF 5 , BrF 5 , BrF 3 , IF 7 , IF 5 , ICl, IBr,
Silicon halides include SiF 4 , Si 2 F 6 , SiCl 4 ,
SiCl 3 Br, SiCl 2 Br 2 , SiClBr 3 , SiCl 3 I, SiBr 4 ,
Examples of halogen-substituted silicon hydride include SiH 2 , F 2 ,
SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiH 3 Cl, SiH 3 Br, SiH 2 Br 2 ,
SiHBr 3 , silicon hydride includes SiH 4 , Si 2 H 4 ,
Examples include silanes such as Si 4 H 10 , etc. In addition to these, CCl 4 , CHF 3 , CH 2 F 2 , CH 3 F,
Halogen-substituted paraffinic hydrocarbons such as CH 3 Cl, CH 3 Br, CH 3 I, C 2 H 5 Cl, fluorinated sulfur compounds such as SF 4 and SF 6 , Si(CH 3 ) 4 , Si(C 2 Alkyl silicides such as H 5 ) 4 , SiCl (CH 3 ) 3 , SiCl 2 (CH 3 ) 2 ,
Silane derivatives such as halogen-containing alkyl silicides such as SiCl 5 CH 8 can also be mentioned as effective examples. These second amorphous layer () forming substances contain silicon atoms, carbon atoms, halogen atoms, and hydrogen atoms as necessary in a predetermined composition ratio in the second amorphous layer () to be formed. When forming the second amorphous layer, it is selected and used as desired so that it contains atoms. For example, Si(CH 3 ) 4 can easily contain silicon atoms, carbon atoms, and hydrogen atoms and can form a layer with desired characteristics, and SiHCl 3 and SiCl contain halogen atoms. 4 , SiH 2 Cl 2 , or SiH 3 Cl, etc. at a predetermined mixing ratio and introducing it in a gaseous state into the apparatus for forming the second amorphous layer () to generate a glow discharge. −(Si x
A second amorphous layer ( ) consisting of C 1-x ) y (Cl+H) 1-y can be formed. To form the second amorphous layer () by the sputtering method, target a single-crystal or polycrystalline Si wafer, a C wafer, or a wafer containing a mixture of Si and C; These may be performed by sputtering in various gas atmospheres containing halogen atoms and, if necessary, hydrogen atoms as constituent elements. For example, if a Si wafer is used as a target, the raw material gas for introducing C and The Si wafer may be sputtered by forming plasma. Alternatively, sputtering can be carried out in a gas atmosphere containing at least halogen atoms by using separate targets for Si and C or by using a single target containing Si and C. It is accomplished by doing so. In the case of the sputtering method, the material for forming the second amorphous layer () shown in the glow discharge example mentioned above is used as the raw material gas for introducing C, X, and H if necessary. can also be used as effective substances. In the present invention, so-called rare gases such as He, Ne, Ar, etc. can be used as the diluting gas when forming the second amorphous layer () by the glow discharge method or the sputtering method. It can be mentioned as a suitable one. The second amorphous layer ( ) in the present invention is carefully formed so as to provide the desired properties. In other words, substances whose constituent atoms are Si, C, X, and optionally H can have a structure ranging from crystalline to amorphous depending on the conditions for their creation, and electrically conductive to semiconductive. , exhibiting properties ranging from insulating properties, and properties ranging from photoconductive properties to non-photoconductive properties, so in the present invention, a-( Si x
The preparation conditions are strictly selected according to the desired conditions so that C 1-x ) y X 1-y is formed. For example , to provide the second amorphous layer () with the main purpose of improving voltage resistance, a-(Si x C 1-x ) y Created as a distinctly amorphous material. In addition, when a second amorphous layer () is provided with the main purpose of improving the characteristics of continuous repeated use and the characteristics of the usage environment, the degree of electrical insulation described above is relaxed to some extent, and it becomes more resistant to the irradiated light. As an amorphous material with a certain degree of sensitivity, a-(Si x C 1-x ) y X 1-y
is created. a−(Si x C 1-x ) y on the surface of the first amorphous layer ()
When forming the second amorphous layer () consisting of In this case, a-(Si x
It is desirable that the temperature of the support during layer formation be strictly controlled so that C 1-x ) y X 1-y can be formed as desired. In the present invention, the second amorphous layer () is formed by selecting an optimal range as appropriate in accordance with the method of forming the second amorphous layer () in order to effectively achieve the desired purpose. formation is performed, but typically 50~
The temperature is desirably 350°C, preferably 100-250°C. In order to form the second amorphous layer (2018), we use a glow method, as it is relatively easy to finely control the composition ratio of the atoms that make up the layer and control the layer thickness compared to other methods. It is advantageous to adopt the discharge method or the sputtering method, but when forming the second amorphous layer () using these layer formation methods, the temperature during layer formation as well as the support temperature described above must be adjusted. The discharge power is one of the important factors that influences the characteristics of a-(Si x C 1-x ) y X 1-y created. The discharge power condition for effectively producing a-(Si x C 1-x ) y
300W, preferably 20-200W. It is desirable that the gas pressure in the deposition chamber is normally about 0.01 to 1 Torr, preferably about 0.1 to 0.5 Torr. In the present invention, the preferable numerical ranges of the support temperature and discharge power for forming the second amorphous layer ( ) include the values in the above ranges, but these layer forming factors are independent of each other. The desired characteristics a−(Si x C 1-x ) y
It is desirable that the optimum value of each layer formation factor be determined based on the mutual organic relationship so that the second amorphous layer ( ) consisting of X 1-y is formed. The amounts of carbon atoms and halogen atoms contained in the second amorphous layer () in the photoconductive member of the present invention are the same as the conditions for producing the second amorphous layer ().
This is an important factor in the formation of the second amorphous layer (), which provides the desired properties to achieve the objectives of the present invention. The amount of carbon atoms contained in the second amorphous layer () in the present invention is usually 1×10 -3 to 90 atomic
%, preferably 1-90 atomic%, optimally 10-90 atomic%
It is preferable to set it to 80 atomic.
The content of halogen atoms is usually 1
~20 atomic %, preferably 1-18 atomic %,
The optimum content is preferably 2 to 15 atomic %, and photoconductive members prepared when the halogen atom content is within this range can be sufficiently applied in practice. The content of hydrogen atoms that are included as necessary is usually 19 atomic.
%, preferably 13 atomic % or less. That is, the previous a-(Si x C 1-x ) y X 1-y
If x and y are displayed, x is usually 0.1 to 0.99999,
Preferably 0.1 to 0.99, optimally 0.15 to 0.9, y usually 0.8 to 0.99, preferably 0.82 to 0.99, optimally 0.85
~0.98 is desirable. When both a halogen atom and a hydrogen atom are included, the same a-(Si x
C 1-x ) y (H+X) 1-y , the numerical range of x and y in this case is a-(Si x C 1 -x ) y
Almost the same. The numerical range of the layer thickness of the second amorphous layer ( ) in the present invention is one of the important factors for effectively achieving the object of the present invention. In order to effectively achieve the object of the present invention, it can be determined as desired depending on the intended purpose. In addition, the thickness of the second amorphous layer () has an organic relationship with the thickness of the first amorphous layer depending on the characteristics required for each layer region. It needs to be determined appropriately depending on the nature and desire. In addition, it is desirable to take into consideration economic efficiency, which takes into account productivity and mass production. The thickness of the second amorphous layer ( ) in the present invention is usually 0.003 to 30 μm, preferably 0.004 to 20 μm, and most preferably 0.005 to 10 μm. 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, and 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. Ru. 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 it is used as a forming member, it is preferably in the form of an endless belt or a cylinder in the case of continuous high-speed copying. The thickness of the support is determined as appropriate so that the photoconductive member is formed as desired, but if flexibility is required for the photoconductive member, the thickness is determined within a range that allows the support to function adequately. If inside, it will be made as thin as possible. However, in such cases, the thickness is usually set to 10μ or more in view of manufacturing and handling of the support, mechanical strength, etc. Next, an outline of an example of the method for manufacturing a photoconductive member of the present invention will be explained. FIG. 11 shows an example of a photoconductive member manufacturing apparatus. Gas cylinders 1102 to 1106 in the diagram include
The raw material gas for forming each layer region of the present invention is sealed, for example, 110
2 is SiH 4 diluted with He (purity 99.999% or less)
Abbreviated as SiH 4 /He. ) cylinder, 1103 is PH 3 gas diluted with He (purity 99.999%, hereinafter PH 3 /
Abbreviated as He. ) cylinder, 1104 is C 2 H 4 gas (purity 99.99%) cylinder, 1105 is NO gas (purity
99.99%) cylinder, 1106 diluted with He
It is a SiF 4 gas (purity 99.999%, hereinafter abbreviated as SiF 4 /He) cylinder. In order to flow these gases into the reaction chamber 1101, valves 112 of gas cylinders 1102 to 1106 are used.
2 to 1126, confirm that the leak valves 1135 are closed, and also check that the inflow valves 1112 to 1126 are closed.
1116, check that the outflow valves 1117 to 1121 and the auxiliary valve 1132 are open, and first open the main valve 1134 to drain the reaction chamber 110.
1. Evacuate the inside of the gas pipe. Next, the vacuum gauge 1136
When the reading reaches approximately 5×10 −6 torr, the auxiliary valve 1132 and the outflow valves 1117 to 1121 are closed. Next, an example will be given in which a photoconductive member having the layer structure shown in FIG. 1 is formed on the base 1137. SiH 4 /He gas from gas cylinder 1102, PH 3 /He gas from gas cylinder 1103, gas cylinder 11
From 05, NO gas is supplied from valves 1122 and 112, respectively.
3,1125 open and outlet pressure gauge 1127,1
Adjust the pressure of 128 and 1130 to 1Kg/cm 2 respectively,
Gradually open the inflow valves 1112, 1113, and 1115, respectively, and the mass flow controllers 1107,
1108 and 1110. Subsequently, the outflow valves 1117, 1118, 1120 and the auxiliary valve 1132 are gradually opened to allow the respective gases to flow into the reaction chamber 1101. SiH 4 /He at this time
Outflow valve 1117, so that the ratio of gas flow rate, PH 3 /He gas flow rate, and NO gas flow rate becomes a desired value.
1118 and 1120, and also adjust the opening of the main valve 1134 while checking the reading on the vacuum gauge 1136 so that the pressure in the reaction chamber reaches the desired value. After confirming that the temperature of the base cylinder 1137 is set to a temperature in the range of 50 to 400°C by the heating heater 1138, the power supply 11
40 to a desired power to generate a glow discharge in the reaction chamber 1101, and at the same time, the NO gas flow rate is controlled manually or by an externally driven motor or the like in accordance with a pre-designed rate of change curve.
120 is performed to control the distribution concentration of oxygen atoms contained in the formed layer in the layer thickness direction. As described above, when the layer region (P, O) containing phosphorus atoms and oxygen atoms is formed to the desired layer thickness, the outflow valves 1118 and 1120 are closed, and the PH 3 / By continuing layer formation under the same conditions except for blocking the inflow of He gas and NO gas, a layer region containing no oxygen atoms and phosphorus atoms is formed on the layer region (P, O) as desired. Form thickly. In this way, the first amorphous layer ( ) having desired characteristics can be formed on the substrate 1137. The layer region (V) containing phosphorus atoms is formed at an appropriate point in the formation process of the first amorphous layer ().
By cutting off the flow of PH 3 /He gas into the reaction chamber 1101, it is possible to form a layer with a desired thickness. Any of the cases where it occupies a part can be realized. For example, in the above example, the layer region (P,
When NO) is formed to a desired thickness, the outflow valve 1120 controls the inflow of NO gas into the reaction chamber 1101.
The layer region (P,
A layer region containing phosphorus atoms but no oxygen atoms on O) can be formed as part of the first amorphous layer (). Further, when forming a layer region that does not contain phosphorus atoms but contains oxygen atoms, the layer may be formed using, for example, NO gas and SiH 4 /He gas. When containing halogen atoms in the first amorphous layer (I), for example, SiF 4 /He is added to the above gas.
is further added and sent into the reaction chamber 1101. Depending on the selection of gas species during the formation of the first amorphous layer (2), the layer formation rate can be further increased. For example, if layer formation is performed using Si 2 H 6 gas instead of SiH 4 gas, the productivity can be increased several times. To form the second amorphous layer ( ) on the first amorphous layer ( ), for example, the following procedure is performed. First, open shutter 1142. All gas supply valves are once closed, and the reaction chamber 1101 is evacuated by fully opening the main valve 1134. A target is provided on the electrode 1141 to which high-voltage power is applied, in which a high-purity silicon wafer 1142-1 and a high-purity graphite wafer 1142-2 are placed in advance at a desired area ratio.
SiF 4 /He gas is introduced into the reaction chamber 1101 from the gas cylinder 1106, and the internal pressure of the reaction chamber 1101 is increased.
Adjust the main valve 1134 to 0.05 to 1 Torr. By turning on the high-voltage power supply and sputtering the target, the second amorphous layer () can be formed on the first amorphous layer (). Another method for forming the second amorphous layer () is to use, for example, SiH 4 gas, SiF 4 gas,
This is achieved by diluting each of the C 2 H 4 gases with a diluent gas such as He as necessary and flowing them into the reaction chamber 1101 at a desired flow rate ratio to generate glow discharge according to desired conditions. . Needless to say, all the outflow valves other than those required for forming each layer are closed, and when forming each layer, the gas used to form the previous layer is not allowed to flow out of the reaction chamber 1101. Valve 1
In order to avoid gas remaining in the gas piping leading from 117 to 1121 into the reaction chamber 1101, the outflow valves 1117 to 1121 are closed, and the auxiliary valve 11
32 and fully open the main valve 1134 to temporarily evacuate the system to a high vacuum, as necessary. The amount of carbon atoms contained in the second amorphous layer ( ) can be determined, for example, by changing the flow rate ratio of SiH 4 gas and C 2 H 4 gas introduced into the reaction chamber 1101 as desired; Alternatively, when forming a layer by sputtering, the target may be formed by changing the sputter area ratio of the silicon wafer and graphite wafer, or by changing the mixing ratio of silicon powder and graphite powder. can be controlled as desired. The amount of halogen atoms (X) contained in the second amorphous layer () is determined by the raw material gas for introducing halogen atoms,
For example, this can be done by adjusting the flow rate when SiF 4 gas is introduced into the reaction chamber 1101. Example 1 Using the manufacturing apparatus shown in FIG.
An imaging member having an oxygen concentration distribution within the layer as shown in FIG. 12 was prepared under the conditions shown in Table 1. The image forming member thus obtained was placed in a charging exposure experimental device, corona charged at 5.0 KV for 0.2 seconds, and immediately irradiated with a light image. The optical image was generated using a tungsten lamp light source, and a light intensity of 1.5 lux·sec was irradiated through a transmission type test chart. Immediately thereafter, a good toner image was obtained on the surface of the member by cascading a charged developer (including toner and carrier) over the surface of the member. When the toner image on the member was transferred onto transfer paper using 5.0KV corona charging, a clear, high-density image with excellent resolution and good gradation reproducibility was obtained. Example 2 Using the manufacturing apparatus shown in Fig. 11, the first and second
An imaging member having an oxygen distribution concentration in the layer as shown in FIG. 13 was prepared under the conditions shown in Table 2. Other conditions were the same as in Example 1. When an image was formed on a transfer paper using the image forming member thus obtained under the same conditions and procedures as in Example 1, an extremely clear image quality was obtained. Example 3 Using the manufacturing apparatus shown in FIG. 11, an image forming member having an oxygen distribution concentration as shown in FIG. 14 in the first layer was produced under the conditions shown in Table 3. Other conditions were the same as in Example 1. When an image was formed on a transfer paper using the image forming member thus obtained under the same conditions and procedures as in Example 1, an extremely clear image quality was obtained. Example 4 When forming the amorphous layer (), SiH 4 gas,
The method was exactly the same as in Example 1, except that the flow rate ratio of SiF 4 gas and C 2 H 4 gas was changed to change the content ratio of silicon atoms and carbon atoms in the amorphous layer (). An image forming member was then prepared. After repeating the image forming, developing and cleaning steps as described in Example 1 about 50,000 times for the image forming member thus obtained, image evaluation was performed and the results shown in Table 4 were obtained. Example 5 An imaging member was prepared in exactly the same manner as in Example 1 except that the thickness of the amorphous layer ( ) was changed. The image forming, developing and cleaning steps as described in Example 1 were repeated to obtain the results shown in Table 5. Example 6 Layers were formed in the same manner as in Example 1, except that the method of forming the first and second layers was changed as shown in Table 6, and the image quality was evaluated in the same manner as in Example 1. Good results were obtained as shown in .
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
◎〓非常に良好 ○〓良好 △〓実用上充分である
×〓画像欠陥をやや生ずる
[Table] ◎〓Very good ○〓Good △〓Sufficient for practical use ×〓Some image defects occur
【表】【table】
【表】
実施例 7
実施例1及び3の第2層領域の作成の際に、層
作成条件を第7表に示す各条件にした以外は、実
施例1及び2に示した各条件と手順に従つて、電
子写真用像形成部材の夫々を作製し、実施例1と
同様の方法で評価したところ、夫々に就いて特に
画質、耐久性の点に於いて良好な結果が得られ
た。[Table] Example 7 The conditions and procedures shown in Examples 1 and 2 were followed, except that when creating the second layer region in Examples 1 and 3, the layer creation conditions were set to the conditions shown in Table 7. Accordingly, electrophotographic image forming members were produced and evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, good results were obtained for each of them, particularly in terms of image quality and durability.
第1図は、本発明の光導電部材の層構成を説明
する為の模式的層構成図、第2図乃至第10図は
夫々非晶質層を構成する酸素原子を含有する層領
域(O)中の酸素原子の分布状態を説明する為の
説明図、第11図は、本発明で使用された装置の
模式的説明図で第12図乃至第14図は夫々本発
明の実施例に於ける酸素原子の分布状態を示す説
明図である。
100……光導電部材、101……支持体、1
02……第一の非晶質層()、103……第1
の層領域(O)、104……第2の層領域(V)、
105……上部層領域、106……第二の非晶質
層()、107……自由表面。
FIG. 1 is a schematic layer configuration diagram for explaining the layer configuration of the photoconductive member of the present invention, and FIGS. 2 to 10 are layer regions containing oxygen atoms (O ), FIG. 11 is a schematic explanatory diagram of the apparatus used in the present invention, and FIGS. 12 to 14 are diagrams for explaining the distribution state of oxygen atoms in the present invention. FIG. 100...Photoconductive member, 101...Support, 1
02...First amorphous layer (), 103...First
layer region (O), 104... second layer region (V),
105... Upper layer region, 106... Second amorphous layer (), 107... Free surface.
Claims (1)
ン原子を母体とする非晶質材料で構成された、光
導電性を有する層厚1〜100μの第一の非晶質層
と、シリコン原子と1×10-3〜90atomic%の炭
素原子とハロゲン原子とを含む非晶質材料で構成
された層厚0.003〜30μの第二の非晶質層とからな
り、前記第一の非晶質層が、構成原子として
0.001〜50atomic%の酸素原子を含有して前記支
持体と接し第一の非晶質層の一部を占めている第
1の層領域と、構成原子として0.001〜5×
104atomic ppmの周期律表第族に属する原子
を層厚方向において実質的に均一な分布状態で含
有する層厚50μ以下の第2の層領域とを有し、前
記酸素原子の分布状態を前記支持体側において酸
素原子の分布濃度が500atomic ppm以上の高い
部分を有し前記第二の非晶質層側において前記支
持体側に較べて低くされた部分を有する層厚方向
に不均一で連続的な分布状態としたことを特徴と
する電子写真用光導電部材。1. A support for a photoconductive member for electrophotography, a first amorphous layer having photoconductivity and having a layer thickness of 1 to 100 μm and made of an amorphous material having silicon atoms as a matrix, and silicon atoms. and a second amorphous layer with a layer thickness of 0.003 to 30 μ made of an amorphous material containing 1 × 10 -3 to 90 atomic% of carbon atoms and halogen atoms, and the first amorphous layer layers as constituent atoms
A first layer region containing 0.001 to 50 atomic% of oxygen atoms and occupying a part of the first amorphous layer in contact with the support;
a second layer region having a layer thickness of 50 μm or less containing atoms belonging to Group Group of the Periodic Table of 10 4 atomic ppm in a substantially uniform distribution state in the layer thickness direction; The layer is non-uniform and continuous in the layer thickness direction, having a portion where the distribution concentration of oxygen atoms is high at 500 atomic ppm or more on the support side, and a portion where the distribution concentration of oxygen atoms is lower than that on the support side on the second amorphous layer side. A photoconductive member for electrophotography, characterized in that it has a distribution state.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57047807A JPS58163956A (en) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | Photoconductive material for electrophotography |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57047807A JPS58163956A (en) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | Photoconductive material for electrophotography |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58163956A JPS58163956A (en) | 1983-09-28 |
| JPH0220102B2 true JPH0220102B2 (en) | 1990-05-08 |
Family
ID=12785632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57047807A Granted JPS58163956A (en) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | Photoconductive material for electrophotography |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58163956A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0679135B2 (en) * | 1983-11-21 | 1994-10-05 | 株式会社島津製作所 | X-ray speed photography device |
| JPS60152971A (en) * | 1984-01-20 | 1985-08-12 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | Conductor radiation detector |
| JP2532830B2 (en) * | 1985-05-22 | 1996-09-11 | キヤノン株式会社 | Light receiving member |
-
1982
- 1982-03-25 JP JP57047807A patent/JPS58163956A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58163956A (en) | 1983-09-28 |