CN1011627B - 用于电子照相技术的光接收元件 - Google Patents

Abstract

一种改进的用于电子照相术的光接收元件，它包括适用于电子照相术的基底和光接收层，其中光接收层由电荷注入阻挡层、光导层、表面层等构成。电荷注入阻挡层由含有作为主要组份原子的硅原子和某种用于控制电导率并阻止从基底一侧注入电荷的元素的多晶材料形成；光导层由含有作为主要组份原子的硅原子的无定形材料形成；表面层由含有硅原子、碳原子、氢原子的无定形材料形成，且表面层中氢原子的含量为41-70atm%。光接收层中还可能包括有接触层和/或长波长光的吸收层。

Description

本发明涉及一种经改进的适用于电子照相技术的光接收元件，该元件对于电磁波，如光波是敏感的（这里所说的电磁波具有广义的含意，它包括紫外线、可见光线、红外线、X-射线和γ-射线）。

对于构成用于电子照相术的光接收元件中的光接收层的光导性材料来说，它需要具有高灵敏度、高信噪比（S/N）〔光电流（I_P）/暗电流（I_d）〕、有与辐射电磁波的光谱特征相适应的吸收光谱特性、快速响应特性，并具有所需要的暗电阻。此外，还应具有在使用时对生物，比如人，无害的特性。

特别重要的是，当光接收元件用于办公室的、采用电子照相技术的装置上时，它决不应产生污染。

根据这些标准，人们的注意力集中到了各种包括有含硅原子的无定形材料（以下简称为“a-Si”）的光接收元件上，例如在西德专利公开说明书No.2746967和No.2855718中公开的将这种光接收元件用做电子照相术的成象元件的技术。

由于这些常规的光接收元件已包含有a-Si材料，因而在其光学特性、电学特性和光导特性，如暗电阻，光灵敏度、光响应度、抗环境影响性、耐实用性和耐久性等方面均已得到了某种改善。

然而，在如何制作这种光接收元件，进一步改善其特性并使其更适于实用等方面，仍遗留有一些需要解决的问题。

例如，将某种常规的光接收元件用作电子照相术的光接收元件以改善其光灵敏度和暗电阻性，在使用过程中这种常规的光接收元件常常会出现剩余电势，并且在长时间的重复使用后，由于反复使用而产 生的疲劳会积累起来，以至于产生所谓的反常现象，如出现残余图象所造成的重影现象（Ghost    phenomena）。

此外，在使用a-Si材料制备用于电子照相术的常规光接收元件的的光接收层时，有选择性地向光接收层中掺入氢原子、卤素原子（如氟原子或氯原子）、用于控制电导类型的元素原子（如硼原子或磷原子）以及其它种类的原子，是为了改善其特性而加入的。

这样制作出的光接收层有时会带有电学性能、光导性能和/或击穿电压等方面的缺陷，这些缺陷的出现与所使用的各成分的掺入方式有关。

比如说，在使用具有这种光接收层的光接收元件时，因光的辐射在层中产生的光载体的寿命不足，暗层区靠近基底一侧的电荷注入的抑制不充分，由于局部击穿现象而产生的图象缺陷（称之为“半色调拷贝上的白色卵形符号”），以及由于使用清理用刮刀形成划伤而产生的图象缺陷（称之为“白线”）等等的各种缺陷都可能出现在纸张上的转印图象上。

这种光接收元件在相当潮湿的环境中使用或是在那种环境中放置过后再使用时，有时还会在纸张上转印的图象上出现所谓的“图象流动（Image    flow）”现象。

由上可见，不仅需要对a-Si材料本身作进一步的改进，还需要制成一种不出现上述问题的光接收元件。

本发明的目的是提供一种用于电子照相术的光接收元件，它具有一个不存在上述种种缺陷、并能满足电子照相技术的各种要求的光接收层。

这就是说，本发明的主要目的是提供一种用于电子照相术的、具 有一光接收层的光接收元件，该光接收层包括一由a-Si材料构成的薄层和一由含硅原子的多晶材料（以下简写为“poly-Si”）构成的薄层，其电学特性、光学特性和光导特性基本上能始终保持稳定，几乎与工作环境无关，而且它还极好地克服了光疲劳，在反复使用时不老化，并具有良好的耐久性和防潮性，且无剩余电势或极少有剩余电势出现。

本发明的另一个目的是提供一种用于电子照相术的、具有由a-Si材料构成的薄层和poly-Si构成的薄层所组成的光接收层的光接收元件，它在基底和设置在基底之上的薄层之间或者在各叠层之间具有极好的紧密结合性，在结构布置上有极好的致密性和稳定性，并且质量很高。

本发明的又一个目的是提供一种用于电子照相术的、具有一由a-Si构成的薄层和由poly-Si构成的薄层组成的光接收层的光接收元件，在形成静电潜象的充电过程中，它能显示出足够强的电荷保持功能，并能显示出将它用于电子照相技术时所具有的优异的电子照相性能。

本发明的再一个目的是提供一种用于电子照相术的、具有一由a-Si材料构成的薄层和由poly-Si材料构成的薄层所组成的光接收层的光接收元件，它在长期反复使用时，在纸张上形成的可视图象中既不会出现图象缺陷也不会出现图象移动，并能给出具有高密度、高质量清晰半色调的高分辩率的可视图象。

本发明还有一个目的是提供一种用于电子照相术的、具有一由a-Si材料构成的薄层和由poly-Si材料构成的薄层所组成的光接收层的光接收元件，它具有高光敏性、高信噪比（S/N）和高电 气耐压性。

为了克服原用于电子照相术的常规光接收元件中所存在的上述问题并达到上述目的，本发明着重对表面层和其它各组成层的构成进行了研究，其结果就是：本发明人发现，当表面层是由含硅原子、碳原子和氢原子并且其中氢原子的含量被控制在40～70atm%的无定形材料构成、而且当除表面层外的其他组成层中至少有一层是由含硅原子的多晶材料构成时，用于电子照相术的常规光接收元件中所存在的那些问题就能令人满意地得以解决，上述的本发明的目的也能有效地达到。

因此，本发明就是要提供一种用于电子照相的光接收元件，它基本上包括有：可用于电子照相术的基底，包括有电荷注入阻挡层、光导层、表面层等的光接收层。其中，电荷注入阻挡层是由以硅原子为其主要成分原子并含有某种用于控制电导率的元素原子的多晶材料构成的;光导层是由以硅原子为主要成分原子并含有从氢原子和卤素原子中选择出的至少一种原子的无定形材料〔以下简称为“A-Si（H，X）”〕构成的;具有一个自由表面的表面层是由含有硅原子、碳原子和氢原子且氢原子的含量保持在41～70atm%范围内的无定形材料〔以下简称为“A-Si∶C∶H”〕构成的。

对于本发明的光接收元件来说，在基底和电荷注入阻挡层之间还可以有一长波光吸收层（以下简称“IR层”），它是用含有硅原子和锗原子，如果有必要的话，还可以含有氢原子和卤素原子中的至少一种原子的无定形材料或多晶材料〔以下分别简称为“A-SiGe（H，X）”或“poly-SiGe（H，X）”〕构成的。

对于本发明的光接收元件来说，在基底与IR层之间或者在基底 与电荷注入阻挡层之间还可以有一接触层，它由含有以硅原子为主要成分原子并含有从氮原子、氧原子和碳原子中选择出的至少一种原子的无定形材料或多晶材料〔以下分别简称为“A-Si（N，O，C）”或“poly-Si（N，O，C）”〕构成。

上述光导层中还可以含有从氧原子、氮原子和某种用来控制导电性能的元素原子中选出的一种或多种原子，并以其作为层成分原子。

上述电荷注入阻挡层中还可以含有氢原子和/或卤素原子，如果需要的话，还可以含有从氮原子、氧原子和碳原子中选择出的至少一种原子，并以其作为层成分原子。

上述IR层中还可以含有从氮原子、氧原子、碳原子以及某种用于控制导电性能的元素原子中选择出的至少一种原子，并以其作为层成分原子。

本发明的用于电子照相术的、具有上述光接收层的光接收元件不存在上述的用于电子照相术的常规光接收元件中所存在的问题，并具有优异的电学性能、光学性能和光导性能，并且还具有很优异的耐久性和令人满意的抗环境干扰性能。

特别值得指出的是，本发明的用于电子照相术的光接收元件具有相当稳定的电学性能而不受工作环境变动的影响，还具有很高的光敏性和高信噪比S/N，并不会产生因残余电势而带来的不良影响，即使是长期反复使用时也是这样。此外，它还具有很好的抗潮湿性和抗光学疲劳性，既不会在反复使用时引起性能退化，也不会在击穿电压方面产生故障。

所以说，本发明的用于电子照相术的光接收元件即使是在长期反复使用的情况下，也能获得具有高反差、高质量的清晰半色调的高分 辩率的可视图象。

图1（A）～（D）是表示本发明的用于电子照相术的光接收元件的有代表性的典型层结构的示意图。

图2～图7是表示在IR层中锗原子沿层厚度方向的分布图。

图8～图12是表示在电荷注入阻挡层中第Ⅲ族原子或第Ⅴ族原子沿层厚度方向的分布图。

图13～图19是表示在电荷注入阻挡层中的从氮原子、氧原子和碳原子之中选择出的至少一种原子沿层厚度方向的分布图。

图20（A）～（C）是关于本发明的用于电子照相术的光接收元件中基底表面处形状的实例的示意图。

图21是关于本发明的用于电子照相术的光接收元件的一最佳实施例的示意图，它有一个在具有处理过的表面的基底上形成的、如图1（C）所示的光接收层。

图22～图23是关于制备用于图21所示光接收元件的、具有处理过的表面的基底的最佳处理方式的说明性示意图。

图24是关于制备本发明的、用于电子照相术的光接收元件的制备设备的说明性示意图。

图25和图26是分别说明在例9和例23以及在例10和例24中的光接收元件中的基底表面形状的示意图。

图27是说明在例2中的电荷注入阻挡层中硼原子和氧原子沿层厚度方向分布的示意图。

图28是说明在例12中的电荷注入阻挡层中的硼原子和氧原子以及在IR层中的锗原子沿层厚度方向分布的示意图。

关于本发明的用于电子照相术的光接收元件的有代表性的实施例， 将在下面参照附图更准确地加以说明，但这一说明并非是对本发明的范围作出的限定。

本发明的用于电子照相术的有代表性的光接收元件如图1（A）～（D）所示，在图中示出了光接收层100，基底101，电荷注入阻挡层102，光导层103，表面层104，自由表面105，IR层106以及接触层107。

图1（A）是说明本发明一种典型层结构的示意图，在图中示出了包括有基底101和光接收层100的光接收元件，上述光接收层100是由电荷注入阻挡层102、光导层103和表面层104所构成的。

图1（B）是说明本发明的另一种有代表性的层结构的示意图，在图中示出了包括有基底101和光接收层100的光接收元件，其光接收层100由IR层106、电荷注入阻挡层102、光导层103、和表面层104所构成。

图1（C）是说明本发明第三种有代表性的层结构的示意图，在图中示出了包括有基底101和光接收层100的光接收元件，其光接收层100由接触层107、IR层106、电荷注入阻挡层102、光导层103和表面层104所构成。

图1（D）是说明本发明的第四种有代表性的层结构的示意图，在图中示出了包括有基底101、光接收层100的光接收元件，其光接收层100由接触层107、电荷注入阻挡层102、光导层103和表面层104所构成。

现在将对本发明的光接收元件中的基底和层结构的每一构成层给予详细说明。

基底101

用于本发明的基底可以是导电性的基底，也可以是电绝缘性的基底。导电性的基底包括，例如，金属，如NiCr不锈钢、Al、Cr、Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt和Pb，或者是这些金属的合金。

电绝缘性的基底包括，例如，合成树脂的膜或片，合成树脂可以是聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、乙酸纤维、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰铵，玻璃、陶瓷、纸等等也可用来作为基底。最好是将电绝缘性基底的至少一个表面进行导电性处理，并将光接收层制作在处理过的那个表面上。

例如，在选用玻璃作基底时，可通过在它的表面上用NiCr、Al、Cr、Mo、Au、Ir、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pd、In₂O₃、SnO₂、ITO（In₂O₃+SnO₂）等材料制成一层薄膜的方式使其具有导电性。使用合成树脂作基底时，如使用聚酯薄膜作基底时、可以采用包括真空沉积、电子束气相沉积、溅射等等方法在它上面敷一层金属膜，比如NiCr、Al、Ag、Pv、Zn、Ni、Au、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、Tl或Pt膜，也可以采用他种方法把金属薄片敷在其表面上，使基底具有电导性。基底可以具有任何形状的外形，如园筒状、带状或盘状，这可以根据使用的场合而适当地加以确定。例如，当将图1所示的光接收元件用于连续高速复印装置时最好是将其制成循环的带状或园筒状。

基底的厚度应适当，以便可以形成所预期的光接收元件。

当光接收元件需要具有一定弹性时，在充分满足它作为基底的功能的范围内，基底可以做得尽可能的薄。然而，考虑到基底的制造和 处理或机械强度，基底的厚度通常大于10μm。

在使用相干光，例如激光，成象时，在形成的图象上会出现所谓的干涉条纹图形，为了消除由此而引起的图象缺陷，基底的表面可以是不平的。

基底的不平的表面形状可以用适当的切削工具，例如具有V型齿的切削工具，进行磨削加工处理。

在处理时，首先把所述的切削工具安装在车床或铣床上预定的位置上，园筒状基底沿预定方向有规律地移动并按预定的程序转动，由此得到经过表面处理的、具有所要求的间距和深度的倒V型坑的凸凹不平的园筒状基底。

在园筒状基底表面上形成的不平凸凹可以是沿园筒状基底的中心轴形成的某种螺旋结构形状。园筒状基底表面上的倒V型的凸凹不平形成的螺旋结构可以是双重的或三重的，换句话讲，它可以是某种交叉型的螺旋结构。

进一步讲，园筒状基底表面上凸凹不平形成的排列还可以呈由所述的螺旋结构与沿园筒状基底中心轴方向形成的某种滞后线合成的形状。在横断面上，基底基面上所形成的凸凹不平区的凸起形状呈倒V型，这是为了对所要形成的每一薄层获得可以人为控制的具有细微起伏不平度的层厚度，并确保基底与直接在其上形成的薄层之间具有所预期的紧密结合力和电接触。

一般要求这一倒V型是等边三角形、直角三角形或非等边三角形，在这些三角形形状中，以取等边三角形和直角三角形更为合适。

在受控处理条件下，基底表面上形成的凸凹不平度的每一个几何尺寸都可以根据下述观点适当地加以确定。

首先，若用，比如说，a-Si（H，X）或poly-Si（H，X）构成光接收层的薄层，从结构上说它对所形成的层的表面结构是敏感的，并且该薄层的质量相应于表面状态的变化也会有较大变化。

因而必须确保在基底表面上形成的凸凹不平度具有确定的几何尺寸，以免降低层的质量。

其次，在光接收层的自由表面上的不平度应存在着某一最大限度，否则，在可视图象形成后的清除过程中要进行充分的清除是困难的，在使用刮刀进行清除时，刮刀也会很快损坏。

若从避免在层的形成和电子照相过程中可能会出现的问题以及从防止出现由于干涉条纹图形所引起的问题的条件来考虑，基底表面上由凸凹不平所形成的排列的间距取0.3～500μm是合适的，取1.0～200μm更好些，最好是取5.0～50μm。

至于凸凹的最大深度，取0.1～5.0μm是合适的，取0.3～3.0μm更好些，最好是取0.6～2.0μm。

当凸凹不平度的间距和深度处于上述范围内时，凸凹不平区的凹部（或线性凸起部）的斜面的倾斜度取1～20°是合适的，取3～15°更好些，最好是取4～10°。

此外，基于在其基底表面上所形成的各层厚度的非均匀性所产生的厚度差的最大范围，如果间距相同，取0.1～2.0μm是合适的，取0.1～1.5μm更好些，最好是取0.2～1.0μm。

需要指出的是，基底表面的凸凹不平也可以是由许多细微的球形凹坑所形成的，这种凹坑形状对于消除-在使用激光等单色单色光时更易产生的-由干涉条纹图形所引起的图象缺陷是更为有效的。

在这种情况下，由大量细微的球形凹坑所构成的凸凹不平区中的 任一个凹坑的尺寸比用于电子照相术的光接收元件所需要的分辩率的相应的几何尺寸还要小。

在基底表面形成这种由许多细微球形凹坑构成的凸凹不平的典型方法将结合附图22和23在下面给予说明。

图22是表示本发明的用于电子照相术的光接收元件的基底表面形状的典型例子的示意图，图中是放大了的不平形状的一个局部。在图22中示出了一个基底2201、基底表面2202、刚性实心球2203以及球形凹痕2204。

图22还表示出了制备上述表面形状的最佳方法的一个例子，即：使刚性实心球靠重力从基底表面2202上方予先确定的某一高度落下来并碰撞表面2202，形成凹坑2204。使许多半径R¹基本上相同的刚性实心球2203从同一高度h同时或依次落下，就可以形成许多具有基本相同的曲率半径R和宽度D的微小的球形凹坑。

图23表示出已形成不平外形的基底的典型实例，表面的凸凹是由许多球形凹痕构成的。

在图23所示的实例中，其曲率半径和宽度均几乎相等的许多球形凹痕2304，2304，……是以彼此紧密搭接的方式形成的，这是用许多球2303、2303、……有规律地、依次地从同一高度落到基底2301的表面2302上的不同位置上的方法形成的有规律的不平的外形。对于这种情况，为了形成彼此搭接的凹痕2304、2304、……，自然要求球2303、2303、……均靠重力落下，而且每个球2303同基底表面2302碰撞时彼此错开。

由于基底表面上所形成的不平外形的球形凹痕的曲率半径R和宽度D是达到防止本发明的用于电子照相术的光接收元件中出现干涉条 纹的改进效果的重要因素，发明人对此进行了各种试验，并从中发现了以下事实。

如果曲率半径R和宽度D满足以下关系式：

(D)/(R) ≥0.035

则由于共享干涉（Sharing    interference）的原因，在每个凹痕里都将有0.5级或0.5级以上的牛顿环出现。如果它们两者满足以下关系式

(D)/(R) ≥0.055

则由于共享干涉的原因，在每个凹痕里都将有1级或1级以上的牛顿环出现。

由上可知，比值D/R最好大于0.035，如果为了在每个凹痕里更好地分散在整个光接收元件上产生的干涉条纹，借以阻止在光接收元件中出现干涉条纹，比值D/R大于0.055是更合适的。

还有，凹痕形成的宽度D最大不应超过500μm，小于200μm更好些，最好是小于100μm。

图21是说明光接收元件的一个有代表性的实施例的示意图，图中示出了包括上述的基底2101和光接收层2100的光接收元件，其中，光接收层2100由接触层2107、IR层2106、电荷注入阻挡层2102、光导层2103以及具有自由表面2105的表面层2104所构成。

接触层107（或2107）

本发明中的接触层107（或2107）是无定形材料或多晶材 料构成的，上述材料中含有硅原子，以及从氮原子、氧原子和碳原子之中选出的至少一种原子，如果需要的话，还可以含有氢原子和/或卤素原子。

接触层中还可以含有用于控制其电导率的某种元素的原子。

在本发明中的光接收元件中配置接触层的主要目的是为了增强基底与电荷注入阻挡层之间或是基底与IR层之间的结合力。当控制其电导率的那种元素原子被掺入接触层时，基底与电荷注入阻挡层之间的电荷传递可得到显著的改善。

在接触层内掺入的各种原子，即从氮原子、氧原子和碳原子中选出的至少一种原子，若需要时还有用于控制电导率的某种元素的原子，它们均可以均匀地分布在整个层区里，也可以沿层的厚度方向非均匀地分布。

在本发明的光接收元件中，掺入接触层中的氮原子、氧原子和/或碳原子的量是根据所预期的用途而适当地加以确定的。

这个量取5×10^-4～7×10atm%是合适的，取1×10^-3～5×10atm%更好些，最好是取2×10^-3～3×10atm%。

接触层的厚度也要根据其结合力、电荷传递效率以及生产率来加以确定。

这一厚度取10^-2～1×10μm是合适的，取2×10^-2～5μm更好些。

如果在接触层中还有选择地掺入了氢原子、卤素原子，则层中氢原子的量、卤素原子的量或氢原子与卤素原子之和的量，一般取1×10^-1～7×10atm%是合适的，取5×10^-1～5×10atm%更好些，最好是取1～3×10atm%。

IR层106（或2106）

在本发明的用于电子照相术的光接收元件中，IR层是由A-SiGe（H，X）材料或Poly-SiGe（H，X）材料构成的。

在IR层中所含的锗原子可以均匀地分布在整个层内，也可以沿层厚度方向上非均匀地分布。

但在任何情况下，锗原子都必须在沿平行于基底表面的方向上均匀分布，以保证物性的均匀性。

〔在此处和下文中，均匀分布是指锗原子在沿平行于基底表面方向上和沿层厚度方向上都均匀分布，非均匀分布是指层中的锗原子在沿平行于基底表面方向上是均匀分布而在沿层厚度方向上是非均匀分布。〕

层中的锗原子在整个层区中沿层厚度方向上非均匀分布时，掺入锗原子是为了形成这样一种状态，即在靠近基底的层区中锗原子的分布密度比远离基底的层区（靠近光接收层的自由表面的层区）的分布密度要大;或者是为了形成与上述状态相反的另一种状态。

在最佳实施例中，锗原子是沿层厚度的方向上非均匀地分布在IR层的层区中。

在一个最佳实施例中，锗原子的分布状态是这样的：原子的分布密度由靠近基底的层区向靠近电荷注入阻挡层的层区逐步降低。对于这种情况，IR层与电荷注入阻挡层之间的亲合力（结合力）是非常合适的。并且，正如下面更详细地描述的那样，当锗原子的分布密度在靠近基底一侧的层区内显著变大时，对于在使用半导体激光器等等作为光源的情况下几乎不为光导层所吸收的长波长光可基本上为IR层所吸收，其结果是有效地防止了由来自基底表面反射光所引起的干 涉现象的出现。

以下将参考表示锗原子分布状态的图2至图7，对在沿IR层厚度方向上锗原子非均匀分布的典型实施例作一说明，但本发明并不局限于这些实施例所描述的方式。

在图2～图7中，横坐标表示锗原子的分布密度，纵坐标表示IR层的厚度，其中，t_B表示含有锗原子的IR层的端点位置，IR层是从t_B侧向t_T侧形成的。

图2是表示IR层中所含锗原子沿层厚度方向的分布状态的第一个典型实施例。在此例中，从IR层和基底之间的界面位置t_B到位置t₁，锗原子的分布密度C等于常数C₁，从位置t₁到位置t_T，分布密度C从密度C₂连续地逐渐减小，在位置t_T处的分布密度为C₃。

在图3所示的例子中，IR层所含锗原子的分布密度C是从位置t_B处的密度C₄连续地减小到位置t_T处的密度C₅。

在图4所示的例子中，从位置t_B到位置t₂，锗原子的分布密度保持为常数C₆，从位置t₂到位置t_T，锗原子的分布密度C由密度C₇连续地逐渐减小，在位置t_T处，锗原子的分布密度C实质上为零（“实质上为零”是指其密度低于测定下限）。

在图5所示的例子中，从位置t_B到位置t_T，锗原子的分布密度C从C₈连续地逐渐减小，在位置t_T处，锗原子的分布密度实质上为零。

在图6所示的例子中，从位置t_B到位置t₃之间，锗原子的分布密度C保持为常数C₉，在位置t₃到位置t_T之间，密度从C₉线性地减小到C₁₀。

在图7所示的例子中，从位置t_B到位置t_T，锗原子的分布密度C从C₁₁线性减小，在位置t_T处，锗原子的分布密度实质上为零。

在IR层中锗原子沿层厚度方向分布状态的典型例已在图2～图7中得到了说明。在本发明的光接收元件中，IR层中的锗原子的分布密度C最好是使得它在邻近基底的一侧较高而在靠近界面t_T的一侧较低。

在IR层中所含的锗原子沿层厚度方向非均匀分布，若取硅原子和锗原子的总和为基数，则锗原子的最大分布密度取大于1×10³atm ppm是合适的，大于5×10³atm ppm更好些，最好是大于1×10⁴atm ppm。

IR层中所含锗原子的量要根据需要来确定，若取硅原子和锗原子的总和为基数，这个量取1～10⁶atm ppm是合适的，取10²～9.5×10⁵atm ppm更好些，最好是取5×10²～8×10⁵atm ppm。

IR层中还可以含有从用于控制电导率的元素原子、氮原子、氧原子和碳原子之中所选出的至少一种原子。

对于这种情况，上述原子的含量取1×10^-2～4×10atm%是合适的，取5×10^-2～3×10atm%更好些，最好是取1×10^-1～25atm%。

应当指出，半导体领域中的所谓杂质，可以作为控制电导率的材料元素，其中适合使用的有属于元素周期表中第Ⅲ族的、具有P型电导率的原子（以下简称为“Ⅲ族原子”），还有属于元素周期表中第Ⅴ族中的、具有n型电导性的原子（以下简称为“Ⅴ族原子”）。更准确地说就是，Ⅲ族原子中的B（硼）、Al（铝）、Ga（镓）、 In（铟）和Tl（铊），其中以B和Ga更好些;还有Ⅴ族原子中的P（磷）、As（砷）、Sb（锑）和Bi（铋），其中以P和Sb更好些。

用于控制电导率的元素原子的含量，取1×10^-2～5×10⁵atm ppm是合适的，取5×10^-1～1×10⁴atm ppm更好些，最好是取1～5×10³atm ppm。

IR层的厚度取30

～50μm是合适的，取40

～40μm更好些，最好是取50

～30μm。

电荷注入阻挡层102（或2102）

在本发明的用于电子照相术的光接收元件中，电荷注入阻挡层是由poly-Si（H，X）构成的，层中所含的控制电导率的元素原子在整个层区内呈均匀分布，或者是在靠近基底一侧的分布密度较高。

该层还可以含有从氮原子、氧原子和碳原子之中所选出的至少一种原子，其可以在整个层区内均匀分布或是在部分层区内均匀分布而在靠近基底一侧的分布密度较高。

电荷注入阻挡层可以配置在基底上、IR层上或接触层上。

在电荷注入阻挡层中所含的卤素原子（X），一般可选用F（氟）、Cl（氯）、Br（溴）、I（碘）、最好是采用F或Cl。

在电荷注入阻挡层内，氢原子的量、卤素原子的量或者是氢原子和卤素原子之和的量取1～40atm%是合适的，取5～30atm%更好些。

在层中所含有的用于控制电导率的元素，与前面提到的IR层中的一样，可以选用Ⅲ族原子或Ⅴ族原子。

下面参照图8～图12说明Ⅲ族原子或Ⅴ族原子在电荷注入阻挡 层沿层厚度方向分布状态的典型的实施例。

在图8～图12中，横坐标表示Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的分布密度C，纵坐标表示电荷注入阻挡层的厚度，t_B表示靠近基底一侧的端点位置，t_T表示该层远离基底一侧的另一个端点的位置。

电荷注入阻挡层是从t_B一侧向t_T一侧形成的。

图8表示在电荷注入阻挡层中Ⅲ族原子或Ⅴ族原子沿厚度方向分布状态的第一个实施例。在这个例子中，Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的分布密度C从位置t_B到位置t₄保持为常数C₁₂;从位置t₄到位置t_T，分布密度C从C₁₃连续地逐渐减小，在位置t_T处，Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的分布密度为C₁₄。

在图9所示的例子中，在电荷注入阻挡层中的Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的分布密度C从位置t_B的分布密度C₁₅连续地减小到位置t_T处的C₁₆。

在图10所示的例子中，从位置t_B到位置t₅，Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的分布密度C保持为常数C₁₇，在位置t₅到位置t_T之间，密度从C₁₇线性地减小到C₁₈。

在图11所示的例子中，从位置t_B到位置t₆，Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的分布密度C保持为常数C₁₉，在位置t₆到位置t_T之间，密度从C₂₀线性地减小到C₂₁。

在图12所示的例子中，从位置t_B到位置t_T，Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的分布密度C保持为常数C₂₂。

若在沿层厚度方向上，电荷注入阻挡层所含的Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的分布密度在靠近基底一侧的层区内比较高时，其分布密度的最大值控制在大于50atm    ppm是合适的，大于80atm    ppm更好些， 最好是大于10²atm ppm。

电荷注入阻挡层中的Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的量应根据所预期的需要来确定，但一般取3×10～5×10⁵atm ppm是合适的，取5×10～1×10⁴atm ppm更好些，最好是取1×10²～5×10³atm ppm。

当至少有氮原子、氧原子和碳原子中的一种原子被掺入电荷注入阻挡层中时，不仅使IR层与电荷注入阻挡层之间的相互接触状态得以改善，使电荷注入阻挡层与光导层之间的结合力得以改善，而且还使该层的光带隙的调整得以良好地改善。

以下参照图13～图19，对掺入电荷注入阻挡层内的、从氮原子、氧原子和碳原子中选出的至少一种原子在沿电荷注入阻挡层的层厚度方向上的分布状态的典型实施例加以说明。

在图13～图19中，横坐标表示从氮原子、氧原子和碳原子之中选出的至少一种原子的分布密度C，纵坐标表示电荷注入阻挡层的厚度，t_B表示该层靠近基底一侧的端点位置，t_T表示该层远离基底一侧的另一个端点的位置。电荷注入阻挡层是从t_B一侧起向t_T一侧形成的。

图13表示在电荷注入阻挡层中含有的、从氮原子、氧原子和碳原子之中选出的至少一种原子沿层厚度方向分布状态的一个典型例子。在这个例子中，从位置t_B到位置t₇，从氮原子、氧原子和碳原子之中选出的至少一种原子的分布密度C保持为常数C₂₃，在位置t₇到位置t_T，它连续地从C₂₄逐渐减小到C₂₅。

在图14所示的例子中，在位置t_B到位置t_T，从氮原子、氧原子和碳原子之中选出的至少一种原子的分布密度C从C₂₆连续地减小 到C₂₇。

在图15所示的例子中，从位置t_B到位置t₈，从氮原子、氧原子和碳原子之中选出的至少一种原子的分布密度C保持为常数C₂₈，从位置t₈开始到位置t_T，从氮原子、氧原子和碳原子之中选出的至少一种原子的分布密度由密度C₂₉连续地逐渐减小，最后减小到实质上为零。

在图16所示的例子中，从氮原子、氧原子和碳原子之中选出的至少一种原子的分布密度C，从位置t_B开始到位置t_T，从C₃₀连续地逐步减小，最后减小到实质上为零。

在图17所示的例子中，从位置t_B到位置t₉，从氮原子、氧原子和碳原子之中选出的至少一种原子的分布密度C保持为常数C₃₁，从位置t₉到位置t_T，由C₃₁线性地减小到C₃₂。

在图18所示的例子中，从位置t_B到位置t₁₀，从氮原子、氧原子和碳原子之中选出的至少一种原子的分布密度C保持为常数C₃₃，从位置t₁₀到位置t_T，从C₃₄线性地减小到C₃₅。

在图19所示的例子中，从位置t_B到位置t_T，从氮原子、氧原子和碳原子之中所选出的至少一种原子的分布密度C保持为常数C₃₆。

若从氮原子、氧原子和碳原子之中选出的至少一种原子在电荷注入阻挡层中的分布密度在靠近基底的层区较高，则沿厚度方向分布的最大密度一般控制在大于5×10²atm ppm是合适的，取大于8×10²atm ppm更好些，最好是大于1×10³atm ppm。

层中所含的从氮原子、氧原子和碳原子之中所选出的至少一种原子的量要根据所预期的需要来确定，一般取1×10^-3～50atm% 是合适的，取2×10^-3～40atm%更好些，最好是取3×10^-3～30atm%。

电荷注入阻挡层的厚度，从它所应具有的电子照相特性和经济效益的观点来看，一般取10^-2～10μm是合适的，取5×10^-2～8μm更好些，最好是取1×10^-1～5μm。

光导层    103（或2103）

如图1（或图21）所示，光导层配置在基底101（或2101）之上。

光导层是由A-Si（H，X）材料或A-Si（H，X）（O，N）材料所构成。

光导层具有如下所述的半导体特性，此外还具有耐辐射光的光导性。

（Ⅰ）P型半导体特性：只含有受主成分或既含有受主成分又含有施主成分但所含受主成分的相对含量高一些。

（Ⅱ）P型半导体特性：受主（Na）的含量较低，或者在（Ⅰ）的情况受主成分的相对含量较低。

（Ⅲ）N型半导体特性：只含有施主成分或既含有施主成分又含有受主成份，其中的施主成分相对含量较高。

（Ⅳ）N型半导体特性：施主（Nd）的含量较低或者在（Ⅲ）的情况受主成分的相对含量较低。

（Ⅴ）i型半导体特性：

Na≈Nd≈0    或Na≈Nd。

为使光导层具有所预期的、从上述类型（Ⅰ）～（Ⅴ）中所选择的某种类型的性质，就需要在光导层形成的过程中，把某种P-型杂 质和/或某种n-型杂质掺加在光导层中并控制杂质的量。

如果取某种元素作为这样的杂质加入光导层（将其称为杂质是从半导体领域中的概念引出的），可利用的元素包括元素周期表中的、具有P型电导性的第Ⅲ族原子（以下简称为“Ⅲ族原子”），还有元素周期表中的具有n型电导性的第Ⅴ族原子（以下简称为“Ⅴ族原子”）。具体地讲，Ⅲ族原子中可以取B（硼）、Al（铝）、Ga（镓）、In（铟）和Tl（铊），Ⅴ族原子中可以取P（磷）、As（砷）、Sb（锑）、Bi（铋）。其中最常用的是B、Ga、P和As。

光导层中所含的Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的量一般取1×10^-3～3×10²atm ppm是合适的，取5×10^-3～1×10²atm ppm更好些，最好是取1×10^-2～50atm ppm。

在光导层中，氧原子和/或氮原子的掺入程度以不影响该层所应具有的特性为度。

在光导层的整个层区中掺入氧原子和/或氮原子时，其暗电阻以及它与基底之间的紧密结合力都可得到改善。

在光导层中掺入的氧原子和/或氮原子的量应该相对地少，以便不使其光导性变坏。

在光导层中掺有氮原子时，当氮原子是和硼原子包含在一起时，除去上述优点外，光导层的光导性还可以进一步得以改善。

在光导层中，所掺入的从氮原子（N）和氧原子（O）中所选择的某种原子的量或这两种原子之和的量，一般取5×10^-4～30atm%是合适的，取10^-2～20atm%更好些，最好是取2×10^-2～15atm%。

在光导层中所掺入的氢原子（H）的量、卤素原子（X）的量或 氢原子和卤素原子之和（H+X）的量一般取1～40atm%是合适的，取5～30atm%更好些。

卤素原子（X）包括有氟、氯、溴、碘，在这些卤素原子中，氟与氯更为常用。

为了使具有所需光谱特性的光辐射所产生的光载体得以更有效的传递，光导层的厚度是个重要的因素，并且这一厚度应根据所预期的用途来适当的确定。

层的厚度还必须根据层中所含卤素原子和氢原子的量或者根据与其它层的层厚度相关的特性，从一种彼此相对且有机联系着的观点来适当的确定。此外，还应该从经济观点来考虑，例如生产率或批量生产率。根据上述观点，光导层的厚度一般取1～100μm是合适的，取1～80μm更好些，最好是取2～50μm。

表面层104（或2104）

具有自由表面105（或2105）的表面层104（或2104）配置在光导层103（或2103）之上，以此来达到解决本发明的用于电子照相术的光接收元件的耐潮湿性、重复使用时的耐磨性、电气耐压性、抗环境影响性和耐久性等等主要问题的目的。

表面层是由含硅原子作为组分原子的无定形材料构成，构成光导层的无定形材料中也含有这种硅原子，从而使两层界面上的化学稳定性得到了充分的保证。

典型的表面层是由含硅原子、碳原子和氢原子的无定形材料所形成〔以下称为“A-（S_ixC_1-x）_yH_1-y”，x＞0，y＜1〕。

制备本发明的用于电子照相术的光接收元件的表面层时必须小心仔细，以便使该层能具所要求的特性。

由于含有硅原子（Si）、碳原子（C）和氢原子（H）并以其作为组分原子的材料从结构上讲可以从晶体态变化到无定形态，所显示出的电物理性能可以从电导性变化到半导体性和电绝缘性，根据所使用的材料，从光导性到非光导性的其它性能也会不同。

因此，在形成表面层时，要严格选择合适的层形成条件，才能有效地形成具有所需特性的、由A-S_ixC_1-x构成的表面层。

例如，在主要是为了改善其电气耐压性而配置表面层时，由A-（S_ixC_1-y）_y∶H_1-y所构成的表面层应以某种特定的方式形成，以使其能在使用环境下显示出优良的电绝缘性。

在主要是为了改善重复使用性和抗环境影响性而配置表面层时，由A-S_ixC_1-x材料所构成的表面层要以另一种方式制作以使其对辐射光具有某种程度上的灵敏性，尽管这样会使其电绝缘性有所降低。

本发明的用于电子照相术的光接收元件的表面层中含有的碳原子的量和氢原子的量，象表面层形成条件一样，也是能否制成具有所预期特性的表面层，达到本发明目的的重要因素。

若以相应于硅原子的量与碳原子的量的总和为基数，表面层所含的碳原子（C）的量一般取1×10³～90atm%是合适的，取10～80atm%更好些。

若取相应于掺入表面层中的所有的成分原子的总和为基数，掺入表面层的氢原子的量一般取41～70atm%是合适的，取41～65atm%更好些，最好是取45～60atm%。

只要掺入表面层的氢原子的量在上述范围之内，所制成的任意一个用于电子照相术的光接收元件均具有优异的实用特性，并在各方面均超过常规的用于电子照相术的光接收元件。

对于用于电子照相术的常规光接收元件来说，当在由A-（S_ixC_1-x）_y∶H_1-y材料所构成的表面层之中存在某些缺陷（主要由于硅原子的和碳原子的悬空键所引起的）时，会对电子照相技术的许多特性带来不良影响，这是已知的。

这些缺陷常常会产生下述不良后果，例如，因来自自由表面的电荷注入而带来的电性能的恶化，因在某些使用环境下，如在高湿度环境下工作时表面结构发生的变化而引起的电性能的变化，在重复使用时，由于电晕放电或是光辐射而在表面层的缺陷之中产生电荷积累时，电荷从光导层注入表面层而出现残余图象。

值得指出的是，用于电子照相术的常规的光接收元件表面层中所存在的引起上述问题的上述缺陷，通过把掺入表面层中的氢原子的量控制在41atm%以上，便可以大部被消除，结果，前面所提到的问题都可因此而得到解决。此外，所制成的用于电子照相术的这种光接收元件同用于电子照相术的常规光接收元件相比较，还在其它方面得到了极大的改进，特别是在电性能方面和在可高速度重复使用性等方面。

掺入表面层中的氢原子的最大含量必须小于70atm%，这是因为当氢原子含量超过70atm%时，表面层的硬度会显著地降低，从而使得所生产出的光接收元件不能在较长时期内重复使用。

由上可见，表面层中所含氢原子的量是否位于上述范围之内，对于本发明的用于电子照相术的光接收元件来说，是极其重要的。

为了在表面层中掺入具有特定含量的氢原子，可以用适当地控制相关条件，例如气态原料的流速、基底温度、放电功率和气体压力等的方式来实现。

特别需要注意的是，当表面层由A-（S_ixC_1-x）_y∶H_1-y材 料形成时，其中的“x”取0.1～0.99999是合适的，取0.1～0.99更好些，最好是取0.15～0.9，其中的“Y”取0.3～0.59是合适的，取0.35～0.59更好些，最好是取0.4～0.55。

本发明的光接收元件中表面层的厚度也应根据所需的用途适当地加以确定。

这一厚度还必须根据表面层中所含卤素原子、氢原子和其他原子的量或者是根据表面层与其他层的层厚度有关的种种特性，以彼此相关且有机联系着的观点来确定。进一步讲，这一厚度还应该从经济观点，如生产率或批量生产率来确定。考虑到上述因素，表面层的厚度取0.003～30μm是合适的，取0.004～20μm更好些，最好是取0.005～10μm。

本发明的用于电子照相术的光接收元件中由光导层103（或图21中的2103）和表面层104（或图21中的2104）等所组成的光接收层100的厚度也应该根据所预期的用途来加以确定。

在任何情况下，所说的厚度都要根据光导层的厚度和表面层的厚度之间的相对的、有机联系着的关系来适当地加以确定，以便使用于电子照相术的光接收元件中的光导层和表面层中的每一层都能在使用时充分发挥所预期的各种特性，以达到本发明前述的各个目的。

所确定的光导层与表面层之间的厚度比最好是使前者与后者之比在数百到数千之间。

具体地讲，光接收层100的厚度取3～100μm是合适的，取5～70μm更好些，最好是取5～50μm。

各薄层的制备

现在来说明形成光接收元件的光接收层100的方法。

构成本发明的光接收元件中的光接收层100的每一薄层最好用利用放电现象（比如辉光放电）的真空沉积方法，溅射和离子镀方法来制备，当然，还要有选择地采用相应的气态原料。

采用何种方法进行制备，应根据各种因素来适当地选择，比如应根据生产条件、所需的设备价格、生产规模和所要制造的光接收元件需具备的特性等等来选择。其中辉光放电方法和溅射方法比较合适，因为它们对于制备具有所需特性的光接收元件的制备条件的控制比较容易，而且易于将氢原子、卤素原子和其它原子同硅原子一起导入。辉光放电方法和溅射方法可以在同一系统中结合使用。

接触层、IR层、电荷注入阻挡层、光敏层的制备

大体说来，比如说用，辉光放电工艺制作以Poly-Si（H，X）材料构成的电荷注入阻挡层和/或以A-Si（H，X）材料构成的光敏层时，是将能提供硅原子（Si）的气态原料和能提供氢原子（H）和/或卤素原子（X）的气体原料一起引入到一个室内压力可以降低的沉积室内，在沉积室内产生辉光放电，并在已放入沉积室内的一基底的表面上形成由A-Si（H，X）材料和/或Poly-Si（H，X）材料构成的薄层。

在用反应溅射工艺形成薄层时，是采用一个硅靶，并将能提供卤素原子（X）和/或氢原子（H）的气体或气态原料，如需要的话，还应将某种惰性气体，如氦气或氩气，一起引入到溅射沉积室，在室中形成等离子体气氛，然后溅射硅靶，由此而形成薄层。

在采用辉光放电工艺并用A-SiGe（H，X）材料或Poly-SiGe（H，X）材料形成IR层时，应将能提供硅原子（Si）的气 态原料与能提供锗原子（Ge）的气态原料一起引入沉积室，如果需要的话，还应将能提供氢原子（H）和/或卤素原子（X）的气态原料引入其室内压力可以降低的沉积室，在沉积室内产生辉光放电，同时在已放入沉积室的基底的表面上形成由A-SiGe（H，X）材料或Poly-SiGe（H，X）材料构成的薄层。

在用反应溅射工艺形成由A-SiGe（H，X）材料或Poly-SiGe（H，X）材料构成的IR层时，可以取单个的含硅靶、或者两个靶（上述的硅靶和含锗靶）、或是取含硅和锗的单个靶，将惰性气体，比如氦气或氩气，如果需要的话，还可以将已用惰性气体，如氦气或氩气，稀释了的能提供锗原子的气态原料和/或能提供氢原子（H）和/或卤素原子（X）的气态原料引入溅射沉积室，在室中形成相应的等离子体气氛并进行溅射。

能提供硅原子的气态原料可以是气态的或可气化的硅烷类化合物，如SiH₄，Si₂H₆，Si₃H₈，Si₄H₁₀，其中，SiH₄和SiH₆最易于制作薄层，且提供硅原子的效率高。

能提供锗原子的气态原料可以是气态的或可气化的锗氢化合物（锗烷类），如GeH₄，Ge₂H₆，Ge₃H₈，Ge₄H₁₀，Ge₅H₁₂Ge₆H₁₄，Ge₇H₁₆，Ge₈H₁₈、Ge₉H₂₀，等等，其中，GeH₄、Ge₂H₆、Ge₃H₈是最易于制作薄层的，且能高效率的提供锗原子。

能提供卤素原子的气态原料包括各种气态的或可气化的卤素化合物，如气态卤素、卤化物、卤间化物和卤代硅烷衍生物。特别是其中的卤素气体，如氟、氯、溴、碘;卤间化物，如BrF、ClF、ClF₃、BrF₂、BrF₃、IF₇、ICl、IBr等;硅卤化物，如SiF₄、 Si₂F₆、SiCl₄、SiBr₄等等，是更适用的。

用辉光放电工艺形成由含有卤素原子作为组分原子的Poly-Si材料或A-Si材料构成光接收层时，若采用上述的气态或可气化的硅卤化物作为气态原料是特别有利的，因为形成层时可以不必再引入用以提供硅原子的气体原料，如硅氢化合物（硅烷类）。

在用辉光放电工艺形成含有卤素原子的光接收层时，一般是将某种作为提供硅原子原料的气态硅卤化物和某种气体，如氩气、氢气和氦气的混合体，以某一预定的混合比率和流速送入已放有基底的沉积室，并对引入的气体进行辉光放电，由此而造成等离子体，用以在基底上形成预期的薄层。而且，若需要的话，在层中还掺有氢原子，还可以同时使用某种合适的，能提供氢原子的气态原料。

在形成IR层时，上述的卤化物或硅卤化物均可以作为能有效地提供卤素原子的气态原料。能提供卤素原子的其它原料还包括有：卤化氢锗，如GeHF₃、GeH₂F₂、GeH₃F、GeHCl₃、GeH₂Cl₂、GeH₃Cl、GeHBr₃、GeH₂Br₂、GeH₃Br、GeHI₃、GeH₂I₂、GeH₃I等;卤化锗，如GeF₄、GeCl₄、GeBr₄、GeI₄、GeF₂、GeCl₂、GeBr₂、GeI₂等，这些化合物均是气态或可气化的物质。

上述气态的或可气化的原料中的一种，或者它们的任两种或多种以一定比率混合的混合物，均可以选择使用。

如上所述，当用反应溅射工艺形成由Poly-Si（H，X）材料或A-Si（H，X）材料构成的薄层时，该薄层是选用一个硅靶并在等离子体气氛中溅射这个硅靶而在基底上形成的。

若用离子镀工艺形成这样的薄层时，需使多晶硅或单晶硅的蒸气 通过一个所要求的气体等离子气氛。用加热放在蒸发皿中的多晶硅或单晶硅的方式可产生硅蒸气，这一加热可用电阻加热或采用相应的电子束加热方法（E、B方法）来进行。

不论是采用溅射工艺还是采用离子镀工艺，用将气体卤化物或含硅卤化物引入到能产生气体等离子体气氛的沉积室中的方式可以在层中掺入卤素原子。采用溅射工艺制备含有氢原子的薄层时，可将能释放出氢原子的气体导入能在室中产生气体等离子体气氛的沉积室中，可用于能释放出氢原子的气体包括氢气和上述的硅烷化合物。

在制备IR层、电荷注入阻挡层或光敏层时，可以有效地提供卤素原子的气态或可气化的原料可从上述的卤化物、硅卤化物或锗卤化物中选择。可供选择的其它种类的原料还包括有：卤氢化物，如HF、HCl、HBr、HI;卤代硅烷化物，如SiH₂F₂、SiH₂I₂、SiH₂Cl₂、SiHCl₃、SiH₂Br₂、SiHBr₃，这些原料中还含有作为组分元素的氢原子，而且它们都是气态或可气化的物质。选用这些气态的和可气化的氢卤化物是特别有益的，因为在形成光接收层时，在控制其电特性或电子照相特性方面是极为有效的氢原子可以和卤素原子一起掺入薄层中。

氢原子的掺入还可以通过将下述物质作为一种附加气态原料与提供硅原子的气态或可气化的物质一起引入沉积室并在其中产生这些气体的等离子体气氛的方式来实现。用于掺入氢原子的物质可以是氢气或是硅氢化物，如SiH₄、SiH₆、Si₃H₆、Si₄H₁₀等。

包含在层中的氢原子（H）和/或卤素原子（X）的量可以用控制有关的制备条件来适当调节，例如：基底温度、能提供氢原子或卤素原子的、进入沉积室的气态原料的量以及放电功率等等。

在采用辉光放电工艺、反应溅射工艺或离子镀工艺制备IR层、电荷注入阻挡层或光导层时，为了能在层中掺入Ⅲ族原子或Ⅴ族原子，以及氧原子、氮原子或碳原子，可以将能提供Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的原料和能提供氧原子、氮原子或碳原子的原料与用于形成IR层、电荷注入阻挡层或光导层的其它原料一起选择使用，以形成所预期的层并控制它们在薄层中的量。

作为能引入原子（O，N，C）的原料，可以选用的有以氧原子、氮原子和碳原子中任一种或多种原子作为组成原子的许多种气态或可气化的物质。同样，引入Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的原料也有许多种气态或可气化的材料可供选择。

例如，至少含有氧原子作为组成原子的气态的或可气化的物质中的大多数均可作为用以掺入氧原子的原料来使用，

还可以采用由下述物质按一定比例组成的混合物作为原料：含硅原子（Si）作为组份原子的气态原料，含氧原子（O）作为组份原子的气态原料，当需要时还可有含氢原子（H）和/或卤素原子（X）作为组份原子的气态原料构成的混合物;含硅原子（Si）作为组份原子的气态原料和含氧原子（O）、氢原子（H）作为组份原子的气体原料构成的混合物;含硅原子（Si）作为组份原子的气态原料和含硅原子（Si）、氧原子（O）和氢原子（H）作为组份原子的气体原料构成的混合物。

含硅原子（Si）、氢原子（H）作为组份原子的气态原料和含氧原子（O）作为组份原子的气态原料构成的混合物也可以使用。

可能会用到的气态原料还包括有：氧气（O₂）、臭氧（O₃）、一氧化氮（No）、二氧化氮（No₂）、氧化二氮（N₂O）、三氧 化二氮（N₂O₃）、四氧化二氮（N₂O₄）、五氧化二氮（N₂O₅）、三氧化氮（NO₃）等等，以及含硅原子（Si）、氧原子（O）和氢原子（H）并以其作为组份原子的低硅氧烷，如二硅氧烷（H₃SiOSiH₃）和三硅氧烷（H₃SiOSiH₂OSiH₃）等等。

同样，含氮原子并以其作为组份原子的气态或可气化的物质中的大多数均可以作为能引入氮原子的原料。

还可以采用由下述物质按一定比例组成的混合物作为这种原料：含硅原子（Si）作为组份原子的气态原料、含氮原子（N）作为组份原子的气态原料和有选择地选用的含氢原子（H）和/或卤素原子（X）作为组份原子的气态原料构成的混合物;含硅原子（Si）作为组份原子的气态原料和含氮原子（N）、氢原子（H）并以其作为组份原子的气态原料构成的混合物。

再有，含氮原子（N）作为组份原子的气态原料和含硅原子（Si）、氢原子（H）作为组份原子的气态原料构成的混合物也可以使用。

可以向含氮原子的薄层中有效地导入氮原子（N）的气态原料，还可以是气态的或可气化的氮气（N₂）或是含氮原子（N）作为组份原子的或含氮原子和氢原子为组份原子的氮化物或叠氮化物，比如氨（NH₃）、联氨（H₂NNH₂）、叠氮化氢（HN₃）和叠氮化铵（NH₄N₃）。另外，在引入氮原子时还能引入卤素原子的卤氮化物，如三氟化氮（F₃N）和四氟化二氮（F₄N₂）也可以选用。

还有，含碳原子作为组份原子的气态或可气化的物质也可以用作能引入碳原子的气体原料。

还可以采用由下述原料按一定比例组成的混合物作为这种原料：含硅原子（Si）作为组份原子的气态原料、含碳原子（C）作为组 份原子的气态原料、以及选择出的含氢原子（H）和/或卤素原子（X）作为组份原子的气态原料构成的混合物;含硅原子（Si）作为组份原子的气态原料和含碳原子（C）、氢原子（H）作为组份原子的气态原料构成的混合物。还可以使用的有由含硅原子（Si）作为组份原子的气态原料和包含有硅原子（Si）的气态原料构成的混合物。

可以有效地用于本发明的气态原料还包括有：含碳原子（C）和氢原子（H）作为组份原子的硅氢化物，如硅烷类中的SiH₄、Si₂H₆、Si₃H₈、Si₄H₁₀等等;以及其它的含碳原子（C）和氢原子（H）作为组份原子的气态原料，如含有1～4个碳原子的饱和碳氢化合物，含有3～4个碳原子的烯类碳氢化合物，含有2～3个碳原子的炔类碳氢化合物。

特别需要指出的是，饱和碳氢化合物中可使用的包括有：甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、丙烷（C₃H₈）、正-丁烷（n-C₄H₁₀）、戊烷（C₅H₁₂）;烯类碳氢化合物中可使用的包括有：乙烯（C₂H₄）、丙烯（C₃H₆）、丁烯_-1（C₄H₈）、丁烯_-2（C₄H₈）、异丁烯（C₄H₈）、戊烯（C₅H₁₀）;炔类碳氢化合物中可使用的包括有有：乙炔（C₂H₂）、甲基乙炔（C₃H₄）、丁炔（C₄H₆）。

可使用的含硅原子（Si）、碳原子（C）、氢原子（H）作为组份原子的气态原料包括烷基硅，如Si（CH₃）₄、Si（C₂H₅）₄。除上述的气态原料外，氢气（H₂）当然可以用作导入氢原子（H）的气态原料。

在采用辉光放电工艺、反应溅射工艺或离子镀工艺形成掺入Ⅲ族 原子和Ⅴ族原子的IR层、电子注入阻挡层或光敏层时，可以将引入Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的原料与其它的层形成原料一起使用，并控制它们进入层中的量。

例如，在采用辉光放电工艺形成由含有Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的Poly-Si（H，X）材料或A-Si（H，X）材料〔或写为Poly-SiM（H，X）或A-SiM（H，X）材料，其中的M表示Ⅲ族原子或Ⅴ族原子〕构成的薄层时，将形成该薄层的各气态原料导入已放有基底的沉积室，并与选择出的某种惰性气体，比如氩气或氦气，按一定的比率混合，然后对导入的气体进行辉光放电，以产生可用于在基底上形成由含a-SiM（H，X）材料构成的薄层的气体等离子体。

特别需要指出的是，可用于导入Ⅲ族原子、特别是导入其中的硼原子的原料，包括多种硼氢化合物，如B₂H₆、B₄H₁₀、B₅H₉、B₅H₁₁、B₆H₁₀、B₆H₁₂、B₆H₁₄等等，以及硼卤化物，如BF₃、BCl₃、BBr₃、。此外，AlCl₃、CaCl₃、Ca（CH₃）₂、InCl₃、TeCl₃和类似化合物也可以被使用。

可用于引入Ⅴ族原子、特别是引入磷原子的原料包括有，磷氢化物，如PH₃、P₂H₆，磷卤化物，如PH₄I、PF₃、PF₅、PCl₃、PCl₅、PBr₃、PBr₅、PI₃。另外，AsH₃、AsF₅、AsCl₃、AsBr₃、AsF₃、SbH₃、SbF₃、SbF₅、SbCl₃、SbCl₅、BiH₃、BiCl₃、BiBr₃等等化合物也可用作能有效地导入Ⅴ族原子的原料。

在IR层、电荷注入阻挡层或光导层中含有的Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的量可以用控制下述条件的方式进行适当调节，其条件包括基底温 度、提供Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的气态原料的量、所用气态原料的流速、放电功率、沉积室的内部压力等等。

本发明的光接收元件各组成层的形成条件，如基底温度、沉积室的内部压力以及放电功率，是获得具有所希望的特性的光接收元件的重要因素，并应根据形成的每一薄层各自的功能来适当地选择它们。而且，因为各层的形成条件还与包含在该层中的各种原子的种类和数量的变化有关，所以还需根据掺入层中的原子的种类或数量来确定层的形成条件。

尤其值得注意的是，本发明的光接收元件中的各组成层的形成条件，是随构成各组成层的原料种类的不同而不同的。

在形成以Poly-Si材料为原料构成的电荷注入阻挡层以及在需要时形成以Poly-Si材料为原料构成的IR层时，其基底温度和放电功率之间的关系是极为重要的。

这也就是说，当基底温度在200～350℃范围内调节时，放电功率取1100～5000W/Cm²是合适的，取1500～4000W/Cm²更好些。当基底的温度在350～700℃范围内调节时，放电功率的调节范围取100～5000W/Cm²是合适的，取200～4000W/Cm²更好些。

对于上述情况的沉积室内的气体压力取10^-3～8×10^-1Torr是合适的，取5×10^-3～5×10¹Torr更好些。

另一方面，在形成由A-Si材料为原料构成的光导层和也是由A-Si材料为原料构成的IR层时，基底温度一般取50～350℃是合适的，取50～300℃更好些，最好是取100～250℃;沉积室内的气体压力一般取1×10^-2～5Torr是合适的，取 1×10^-2～3Torr更好些，最好是取10^-1～1Torr;而放电功率取10～1000W/Cm²是合适的，取20～500W/Cm²更好些。

在任何情况下，形成薄层的制备条件，如基底温度、放电功率和沉积室内的气体压力一般都不能彼此独立地确定，因此，形成薄层的最佳条件应当根据所要形成的薄层应具有的特性以彼此相关且有机联系着观点来适当的确定。

表面层的制备

根据本发明，用于电子照相术的光接收元件中的表面层104是用A-（S_ixC_1-x）_y∶H_1-y（x＞0，y＜1）无定形材料（其中氢原子含量为41～70atm%）构成的，并配制在光导层之上。

表面层可以用利用放电现象的真空沉积方法，如辉光放电、溅射或离子镀来适当的制备，在制备光导层时所使用的各气态原料可以有选择地用来制备表面层。

然而辉光放电方法或溅射方法是更适用的，因为它们对制作具有所要求特性的表面层的制备条件较容易进行控制，且易于将氢原子、碳原子和硅原子一起掺入。辉光放电方法和溅射方法可在同一系统内结合使用。

大体说来，当用，比如说，辉光放电方法形成以A-（S_ixC_1-x）_y∶H_1-y材料构成的薄层时，是将能提供硅原子（Si）的气态原料与能提供氢原子（H）和/或卤素原子（X）的气态原料一起导入室内压力可以降低的沉积室内，并在室中产生辉光放电，从而在已置于沉积室内的基底的表面上形成含氢原子为41～70atm%的 A-（S_ixC_1-x）_y∶H_1-y材料构成的层。

用于提供硅原子（Si）和/或氢原子（H）的气态原料，可以使用如上述的在制备光导层时使用的各种气体原料，只要它们不含有卤素原子、氮原子和氧原子中的任何一种原子即可。

这就是说，可用于形成表面层的气态原料几乎包括了各种含有硅原子、氢原子和碳原子中至少一种原子作为组份原子的气态的或可气化的材料。

尤其值得指出的是，在采用如上所述的辉光放电工艺制备表面层时，可采用由下述原料按一定比例组成的混合物作为原料：含硅原子（Si）作为组份原子的气态原料、含碳原子（C）作为组份原子的气态原料、以及选择出的含氢原子（H）作为组份原子的气态原料构成的混合物;含硅原子（Si）作为组份原子的气态原料和含碳原子（C）和氢原子（H）作为组份原子的气态原料构成的混合物。还可以使用的有含硅原子（Si）作为组份原子的气态原料和包含有硅原子（Si）的气态原料构成的混合物。

在这儿还可有效地使用的气态原料还包括含碳原子（C）、氢原子（H）作为组份原子的气态硅氢化物，如硅烷类化合物，如SiH₄、Si₂H₆、Si₃H₈、Si₄H₁₀，以及含碳原子（C）和氢原子（H）作为组份原子的其它化合物，如含1～4个碳原子的饱和碳氢化合物，含2～4个碳原子的烯类碳氢化合物，含2～3个碳原子的炔类碳氢化合物。

特别需要指出的是，饱和碳氢化合物中可使用的有：甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、丙烷（C₃H₈）、正-丁烷（n-C₄H₁₀）、戊烷（C₅H₁₂）等;烯类碳氢化合物中可使用的有：乙烯（C₂H₄）、 丙烯（C₃H₆）、丁烯_-1（C₄H₈）、丁烯_-2（C₄H₈）、异丁烯（C₄H₈）、戊烯（C₅H₁₀）等;炔类碳氢化合物中可使用的有：乙炔（C₂H₂）、甲基乙炔（C₃H₄）、丁炔（C₄H₆）。

含硅原子（Si）、碳原子（C）、氢原子（H）作为组份原子的气态原料包括有烷基硅化物，如Si（CH₃）₄、Si（C₂H₅）₄。除了上述的各气态原料外，氢气当然也可作为引入氢原子（H）的气态原料。

在用溅射工艺形成表面层时，可用单晶或多晶硅片、C（石墨）片、或是含硅（Si）和碳（C）的片作轰击靶，并在一个所需要的气体气氛中溅射它们。

例如，在用硅（Si）片作靶时，可将能引入碳原子（C）的气态原料送入溅射沉积室，并将其用选用的稀释气体，如氩气或氦气稀释，在沉积室内形成这些气体的气态等离子体，并溅射硅靶。

在用硅片、石墨片作为单独的两种靶时、或是用含硅（Si）和碳（C）混合物的材料作单一靶时，可将引入氢原子的气态原料作溅射气体，并适当地选择稀释气体稀释，送入溅射沉积室，在那里形成气体等离子体，并进行溅射。上述的在辉光放电工艺中使用的、可引入各种原子的气态原料都可在溅射工艺中作为引入各种所需原子的气态原料。

由含氢原子为41～70atm%的A-（S_ixC_1-x）_y∶H_1-y无定形材料形成表面层时的各个制备条件，如基底温度、溅射室内的气体压力和放电功率等是获得具有所需特性的表面层的重要因素。这些条件应根据形成的层的功能而适当地选择。因为层的形成条件还与在光接收层中所含的原子的种类与数量的变化有关，所以还需根据掺 入层中的原子的种类和数量来确定层的制备条件。

特别需要指出的是，基底温度取50～350℃是合适的，取100～300℃更好些;在沉积室中气体压力取0.01～1Torr是合适的，取0.1～0.5Torr更好些;放电功率取10～1000W/Cm²是合适的，取20～500W/Cm²更好些。

基底温度、放电功率和沉积室内的气体压力等形成表面层的实际制备条件一般不能彼此独立地确定，因此，制备表面层的最佳条件应当根据所要形成的薄层应具有的特性、以彼此相关且有机联系着的观点来确定。

现在结合例1至例24来进一步详细地叙述本发明，但本发明的范围并不仅局限于这些实例。

在每个实例中，光接收层都是用辉光放电工艺制备的。图24所示的是制备本发明的光接收元件的设备。

如图所示，气体贮罐2402、2403、2404、2405、2406内贮有用于形成本发明的光接收元件中的各薄层的气态原料，例如，在罐2402中是SiH₄气体（纯度为99.999%），在罐2403中是用H₂稀释了的B₂H₆气体（纯度为99.999%，以下简称此罐中气体为B₂H₆/H₂），在罐2404中是H₂（纯度为99.99999%），在罐2405中是No（纯度为99.999%），在罐2406中是CH₄（纯度为99.999%）。

在这些气体进入反应室2401之前，要确认用于气体贮罐2402～2406的气阀2422～2426和泄气阀2435是关闭的，进气阀2412～2416、排气阀2417～2421和辅助气阀2432和2433是开启的，然后首先打开主阀2434，抽掉反 应室2401中和气体管路内的气体。

一直抽到真空指示装置2436上的读数达到大约为5×10^-6Torr时，再关上辅助气阀2432、2433以及排气阀2417～2421。

现在，结合在铝筒基底3437上形成光接收层的实例来说明操作过程，形成的光接收层如图1（A）所示。

首先，打开进气阀2412、2413、2414、2415，将罐2402中的SiH₄、罐2403中的B₂H₆/H₂、罐2404中的H₂、罐2405中的No分别引入质量流量控制器2407、2408、2409、2410中，控制排气压力计2427、2428、2429、2430的压强达到1Kg/Cm²。随后，逐渐开启排气阀2417、2418、2419、2420，以及辅助气阀，将上述各气体送入反应室2401，同时调节排气阀2417、2418、2419、2420，以使气体SiH₄、No、CH₄、B₂H₆/H₂的流量比到达某一预期值。一边观察真空计2436的读数，一边调节主气阀2434的开启程度，以使反应室2401内部的压力达到某一预定的值。然后，在确保已用加热器2448将2437的温度稳定在50～350℃的范围内后，将电源2440的电功率置于某一预定的值，在反应室2401内产生辉光放电，同时利用微计算机（图中未示出）按照预先确定的流量变化曲线来控制No气体和/或B₂H₆/H₂气体的流量，这样就首先开始了在园筒状基底2437上形成含氧原子和碳原子的电荷注入阻挡层102。当薄层102达到预定厚度时，完全关闭排气阀2418、2420，阻止B₂H₆/H₂气体和No气体继续进入沉积室2401，同时，用调整排气阀 2417、2419开启程度的方式来控制SiH₄气体和H₂气体的流量，继续进行层的形成过程，从而在先形成了的电荷注入阻挡层上形成不含氧原子和硼原子的、具有预定厚度的光导层。

在需要形成含有氧原子和/或硼原子的光导层时，可以通过并不是关闭排气阀2418和/或2420而是通过它们适当地控制提供相应原子的气态原料的流量而实现。

在需要将卤素原子掺入电荷注入阻挡层102和光导层103时，在制备过程中除上述气体外，还需要将，比如说，SiF₄气体送入反应室2401。

按照选择的原料气体的种类不同，进一步加快层的形成速度是可能的。例如在形成电荷注入阻挡层102和光导层103时，若用Si₂H₆气体代替SiH₄气体，层的形成速度可以增加，从而能提高层的生产效率。

在开始形成表面层104或结束光导层103的形成过程时，可采用与开始形成光导层时所采用的同样的方法，操作相应的阀门，将SiH₄气体、CH₄气体以及，如果需要的话将某种稀释气体，如氢气，导入反应室2401，并在预定条件下产生辉光放电，从而开始形成表面层。

对于这种情况，需要掺入表面层中的碳原子的量可以分别地用适当地改变送入反应室2401的SiH₄气体和CH₄气体的流量，加以控制。需要掺入表面层中的氢原子的量，也可以通过适当地改变送入反应室2401的氢气（H₂）的流量得到控制。

除了形成薄层时所需要打开的阀门外，所有的排气阀当然都是关闭的，而且在开始形成新的薄层时，当需要时，完全打开辅助阀2432 和主气阀2434，同时关闭排气阀2417～2421，该系统的内部可以再一次地抽到高真空的程度。

在形成各薄层的操作期间，作为基底的铝园筒2437是由电机2439以预定的速度驱动旋转的。

实施1

具有一配置在铝园筒上的光接收层的用于电子照相术中的光接收元件，其中，所用的铝园筒具有镜面磨削的表面，是用图24所示的生产设备、按表1所列出的层的形成条件制备的。

再在同样的铝园筒上制备仅具有表面层的试件和仅具有电荷注入阻挡层的第二试件，制备试件时相应的层的形成条件和使用的生产设备均与上同。

将生产出的光接收元件（在下文中这类光接收元件简写为“drum”）装入普通电子照相复印机中，并检验其电子照相特性，如初始充电效率、残余电势和重影的出现情况。然后，在150万次重复工作后，再分别检验其下述各项：充电效率的降低情况、光导性的降低情况和图象缺陷的增加情况。

还要在温度为35℃、空气湿度为85%的工作条件下，进一步检验其图象流动的情况，

将已制备好的、仅具有表面层的试件切断，形成为含原图象形成部分的上部部分、中间部分、下部部分，用常规的有机元素分析仪对每一部分中的氢原子含量作定量分析。

将已制备好的仅具有电荷注入阻挡层的试件也同样地切断为上部部分、中间部分、下部部分三部分，并用常规的X-射线衍射仪对每一部分测量其相应于Si（111）在27°衍射角附近的衍射图形， 以检验其结晶度。

各项检验结果、氢原子含量的定量分析结果以及结晶度情况，均如表2所示。

由表2可见，在初始充电效率、图象流动和灵敏度是否降低等项目上，本发明的显著的优点得到了证实。

在表2中所列各项的优劣标准，是以复印出的图象的优劣为基础的（下同）。

比较实例1

用与实例1相同的生产设备和工艺方法制备相应的drum和试件，但仅改变其相应的层的形成条件如表3所示。用与实例1相同的检测方式对本例的drum和试件检测同样的项目，其结果如表4所示。由表4可见，这种drum和试件与实例1中的相比，在许多项上存在有不足，这已由表4给予证实。

实例2

具有一配置在铝园筒上的光接收层100的用于电子照相术的光接收元件，其中，所用的铝园筒具有镜面磨削的表面，是用图24所示的生产设备、按表5所列出的层的形成条件制备的。

再在同样的铝园筒上制备仅具有表面层的试件，制备试件时相应的层的形成条件和使用的生产设备均与上同。

类似的，再制备仅具有电荷注入阻挡层的另一试件。

将生产出的光接收元件装入普通电子照相复印机中，并检测其电子照相特性，如初始充电效率、残余电势和重影的出现情况。然后，在150万次重复工作后，再分别检测其下述各项：充电效率的降低情况、光导性的降低情况和图象缺陷的增加情况。

还要在温度为35℃、空气湿度为85%的工作条件下，进一步检验其图象流动的情况。

再从drum上切下中间部分，用IMA装置分析元素沿层厚度的分布情况。

将已制备好的、仅具有表面层的试件切断，形成为分别含原图象形成部分的上部部分、中间部分、下部部分这三部分，并用常规的有机元素分析仪对每一部分中的氢原子含量作定量分析。

将已制备好的仅具有电荷注入阻挡层的试件也同样地切断为上部部分、中间部分、下部部分三部分，并用常规的X-射线衍射仪对每一部分测量其相应于Si（111）在27°衍射角附近的衍射图形，以检验其结晶度。

各项检测结果、氢原子含量的定量分析结果以及结晶度情况，均如表6所示。

硼原子（B）、氧原子（O）沿层厚度方向的元素分布情况如图27所示。

由表6可见，在初始充电效率、图象流动和灵敏度是否降低等项目上，本发明的优点得到了证实。

实例3（含比较实例2）

用与实例1相同的生产设备和工艺方法制备相应的drum和试件，但改变其相应的层的形成条件如表7所示。

用与实例1相同的检测方法对本例的各drum和试件检测同样的项目，其结果如表8所示。

实例4

用与实例1相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的 drum，但其中的光导层的形成条件改变为如表9所示。并用与实例1相同的检测方式对本例的各drum进行同样的检测，其结果如表10所示。

实例5

用与实例1相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的drum，但其中的电荷注入阻挡层的形成条件改变为如表11所示。再在全同的条件下制备仅具有电荷注入阻挡层的试件。将制得的各drum和试件用与实例1相同的检测方式进行检测，其结果如表10所示。

实例6

用与实例1相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的drum，但其中的电荷注入阻挡层的形成条件改变为如表13所示。再在全同的条件下制备仅具有电荷注入阻挡层的试件。将制得的各drum和试件用与实例1相同的检测方式进行检测，其结果如表14所示。

实例7

用与实例1相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的drum，但是在光接收层中还含有依表15所示的制备条件制备的接触层。

再在全同的条件下制备仅具有接触层的试件。

用与实例1全同的检测方式对本例的各drum和试件进行相应的检测。

其检测结果如表16所示。

实例8

用与实例1相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的drum，但在光接收层中还含有依表17所示的制备条件制备的接触层。

用与实例1全同的检测方式对本例的各drum进行相应的检测。

其检测结果如表18所示。

实例9

基底采用各种程度的切削工具的磨削工艺处理后的镜面磨削园筒，磨削后的表面凸凹形状如图25所示，其几何尺寸如表19所示。在这种表面处理后的园筒上用与实例1相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的drum。将生产出的光接收元件装入具有断续曝光（Digital    exposure）功能、用波长为780nm的半导体激光器为光源的常规电子照相复印机中，并用与实例1相同的检测方式对本例的各drum进行相应的检测。其结果如表20所示。

实例10

基底表面采用从某一位置落下许多轴承球到园筒表面、并在表面形成由许多凹坑构成的凸凹形状的方式进行处理，在横截面上处理后的表面凸凹形状如图26所示，其几何尺寸如表21所示。在这种表面处理后的园筒上用与实例1相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的drum。将生产出的光接收元件装入具有断续曝光功能、用波长为780nm的半导体激光器为光源的常规电子照相复印机中并用与实例1相同的检测方式对本例的各drum进行相应的检测，其结果如表22所示。

实例11

基底仍采用镜面磨削表面的铝园筒，用与实例1相同的生产设备 和工艺方法制备相应的drum，但改变其相应的层的形成条件如表23所示。

再在全同的条件下制备仅具有表面层的试件，仅具有电荷注入阻挡层的第二试件，和仅具有IR层的第三试件。

装生产出的光接收元件装入普通电子照相复印机中，并检测其电子照相特性，如初始充电效率、残余电势和重影的出现情况。然后，在150万次重复工作后，再分别检测其下述各项：充电效率的降低情况、光导性的降低情况和图象缺陷的增加情况。

还要在温度为35℃、空气湿度为85%的工作条件下进一步检测其图象流动的情况。

用与实例1全同的检测方式对本例中的各drum进行相应的检测。

将已制备好的、仅具有表面层的试件切断，形成为分别含有原图象形成部分的上部部分、中间部分、下部部分这三部分，并用常规的有机元素分析仪对每一部分中的氢原子含量作定量分析。

将已制备好的仅具有电荷注入阻挡层的试件和仅具有IR层的试层也同样地分别切断为上部部分、中间部分、下部部分三部分，并用常规的X-射线衍射仪对每一部分测量其相应于Si（111）在27°衍射角附近的衍射图形，以检验其结晶度。

各项检测结果、氢原子含量的定量分析结果以及结晶度情况，均如表24所示。

由表24可见，在初始充电效率、图象流动和灵敏度是否降低等项目上，本发明的显著优点得到了证实。

比较实例3

用与实例1相同的生产设备和工艺方法制备相应的drum和试件， 但改变其相应的层的形成条件如表25所示。用与实例1相同的检测方式对本例的drum和试件进行相应的检测，其结果如表26所示。由表26可见，这种drum和试件与实例11中的相比，在许多项目上存在有不足，这已由表26给与了证实。

实施12

具有一配置在铝园筒上的光接收层的用于电子照相术中的光接收元件，其中，所用的铝园筒具有镜面磨削的表面，是用图24所示的生产设备、按表27所列出的层的形成条件制备的。

再在同样的铝园筒上制备仅具有表面层的试件、仅具有电荷注入阻挡层的试件和仅具有IR层的试件，制备试件时相应的层的形成条件和使用的生产设备均与上同。

将生产出的光接收元件装入普通电子照相复印机中，并检验其电子照相特性，如初始充电效率、残余电势和重象的出现情况。然后，在150万次重复工作后，再分别检测其下述各项：充电效率的降低情况、光导性的降低情况和图象缺陷的增加情况。

还要在温度为35℃、空气湿度为85%的工作条件下，进一步检验其图象流动的情况。

再从drum上切下中间部分，用IMA装置分析其元素沿层厚度的分布情况。

将已制备好的仅具有表面层的试件切断，形成为分别含有原图象形成部分的上部部分、中间部分、下部部分这三部分，用常规的有机元素分析仪对每一部分中的氢原子含量作定量分析。

将已制备好的仅具有电荷注入阻挡层的试件和仅具有IR层的试件同样地分别切断为上部部分、中间部分、下部部分三部分，并用常 规的X-射线衍射仪对每一部分测量其相应于Si（111）在27°衍射角附近的衍射图形，以检测其结晶度。

各项检测结果、氢原子含量的定量分析结果以及结晶度情况，均如表28所示。

电荷注入阻挡层中的硼原子（B）和氧原子（O）沿层厚度方向的元素分布图和IR层中的锗原子（Ge）沿层厚度方向的元素分布图如图28所示。

由表28和图28可见，在初始充电效率、图象流动、残余电势、重影、图象残缺、图象残缺量的增加，以及干涉条纹等项目上，本发明的优点得到了证实。

实例13（含比较实例4）

供分析用的drum和试件用与实例11相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备，但改变其表面层的形成条件如表29所示。

用与实例11相同的检测方法对本例的各drum和试件进行相应的检测，其结果如表30所示。

实例14

用与实例11相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的drum，但改变其中的光导层的形成条件如表31所示。用与实例11中相同的检测方法对本例的drum进行相应的检测，其结果如表32所示。

实例15

用与实例11相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的drum，但改变其中的电荷注入阻挡层的形成条件如表33所示。再在全同的条件下制备仅具有电荷注入阻挡层的试件。

用与实例11中相同的检测方法对本例中的各drum和试件进行相应的检测，其结果如表34所示。

实例16

用与实例11相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的drum，但改变其中的电荷注入阻挡层的形成条件如表35所示。再在全同的条件下制备仅具有电荷注入阻挡层的试件。

用与实例11中相同的检测方法对本例中的各drum和试件进行相应的检测，其结果如表36所示。

实例17

用与实例11相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的drum，但改变其中的IR层的形成条件如表37所示。再在全同的条件下制备仅具有IR层的试件。

用与实例11中相同的控制方法对本例中的各drum进行相应的检测。

将已制备好的仅具IR层的各试件切断，分别形成为包含有原图象形成部分的上部部分、中间部分、下部部分三部分，并用常规的X-射线仪对每一部分测量其相应于Si（111）在27°衍射角附近的衍射图形，以检验其结晶度。

各项结果如表38所示。

实例18

用与实例11相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的drum，但改变其中的IR层的形成条件如表39所示。再在全同的条件下制备仅具有IR层的试件。

用与实例11相同的检测方法对本例中的各drum进行相应的检 测。

将已制备好的仅具有IR层的各试件均切断，分别形成为包含有原图象形成部分的上部部分、中间部分、下部部分三部分，并用常规的X-射线仪对每一部分测量其相应于Si（111）在27°衍射角附近的衍射图形，以检验其结晶度。

各项结果如表40所示。

实例19

用与实例11相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的drum，但改变其中的IR层形成条件如表41所示。再在全同的条件下制备仅具有IR层的试件。

用与实例11相同的检测方法对本例中的各drum进行相应的检测。

将已制备好的仅具有IR层的各试件均切断，分别形成为包含有原图象形成部分的上部部分、中间部分、下部部分三部分，并用常规的X-射线仪对每一部分测量其相应于Si（111）在27°衍射角附近的衍射图形，以检验其结晶度。

各项结果如表42所示。

实例20

用与实例11相同的生产设备、工艺方法和制备条件制备相应的drum，但改变其中的IR层形成条件如表43所示。再在全同的条件下制备仅具有IR层的试件。

用与实例11中相同的检测方法对本例中的各drum进行相应的检测。

将已制备好的仅具有IR层的各试件均切断，分别形成为包含有 原图象形成部分的上部部分、中间部分、下部部分三部分，并用常规的X-射线仪对每一部分测量其相应于Si（111）在27°衍射角附近的衍射图形，以检测其结晶度。

各项结果如表44所示。

实例21

在与实例1相同的铝园筒上，按表45所示的制备条件形成一接触层，并按与实例11全同的条件下在接触层上形成一光接收层。再在全同的条件下制备仅具有接触层的试件。

用与实例11中相同的检测方法对本例中的各drum进行相应的检测。

将已制备好的每个试件均切去一部分，并用常规的X-射线仪对每一试件测量其相应于Si（111）在27°衍射角附近的衍射图形，以检测其结晶度。

各项结果如表46所示。

实例22

在与实例1相同的铝园筒上，按表47所示的制备条件形成一接触层，再在其上按与实例11全同的条件形成光接收层。再在全同的条件下制备仅具有接触层的试件。

用与实例11中相同的检测方法对本例中的各drum进行相应的检测。

将已制备好的每个试件均切去一部分，并用常规的X-射线仪对每一试件测量其相应于Si（111）在27°衍射角附近的衍射图形，以检测其结晶度。

各项结果如表48所示。

实例23

基底采用各种角度的切削工具用磨削工艺进一步处理过的镜面磨削铝园筒，磨削后的表面凸凹形状如图25所示，其几何尺寸如表49所示。在这种表面处理后的园筒上用图24所示的生产设备、按实例11给出的层的形成条件制备。将生产出的drum装入具有断续曝光功能、用波长为780nm的半导体激光器为光源的常规电子照相复印机上并进行相应的检测。

其结果如表50所示。

实例24

镜面磨削铝园筒采用从某一位置落下许多轴承球到园筒表面、并在表面上形成由许多细微凹坑构成的凸凹不平形状的方式进一步进行表面处理，在横截面上，处理后的表面凸凹形状如图26所示，其几何尺寸如表51所示。在这种表面处理后的园筒上用图24所示的生产设备、按实例11给出的层的形成条件进行制备。将生产出的drum装入具有断续曝光功能、用波长为780nm的半导体激光器为光源的常规电子照相复印机上并进行相应的检测，其结果如表52所示。

表12（续）

试件编号    结晶态

501-1    是

502-1    是

503-1    是

504-1    是

505-1    是

506-1    是

表14（续）

试件编号    结晶态

601-1    是

602-1    是

603-1    是

604-1    是

605-1    是

606-1    是

表15

圆筒编号    701    702    703

气体流量 SiH₄50 SiH₄50 SiH₄50

（SCCM） H₂600 H₂600 H₂600

NH₃500 NO 500 N₂500

基底温度    350    350    350

（℃）

射频功率（W）    1000    1000    1000

室内压力    0.6    0.6    0.6

（torr）

层厚    0.1    0.1    0.1

（μm）

表17

圆筒编号    801    802    803

气底流量 SiH₄50 SiH₄50 SiH₄50

（SCCM） NH₃500 NO 500 N₂500

基体温度    250    250    250

（℃）

射频功率（W）    150    200    200

室内压力    0.3    0.3    0.3

（torr）

层厚    0.1    0.1    0.1

（μm）

表24（续）

结晶态

电荷注入阻挡层    IR层

是    是

表26（续）

结晶态

电荷注入阻挡层    IR层

是    是

表28（续）

结晶态

电荷注入阻挡层    层

是    是

表34（续）

试件编号    结晶态

1501-1    是

1502-1    是

1503-1    是

1504-1    是

1505-1    是

1506-1    是

表35（续）

1605    1606

SiH₄150 SiH₄100

SiF₄50

B₂H₆1000ppm B₂H₆500ppm

（相对于SiH₄） （相对于SiH₄）

NO    10→0    NO    10→0

He 500 H₂500

350    350

1500    1500

0.5    0.5

1    0.8

其光导层的制作条件与

1405号圆筒上的光

导层的制作条件相同

表36（续）

试件编号    结晶态

1601-1    是

1602-1    是

1603-1    是

1604-1    是

1605-1    是

1606-1    是

表38（续）

试件编号    结晶态

1701-1    是

1702-1    是

1703-1    是

1704-1    是

1705-3    是

1705-4    是

1706-1    是

表40（续）

试件编号    结晶态

1801-1    是

1802-1    是

1803-1    是

1804-1    是

1805-3    是

1805-4    是

1806-1    是

表42续

试件编号    结晶态

1901-1    否

1902-1    否

1903-1    否

1904-1    否

1905-3    否

1905-4    否

1906-1    否

表44续

试件编号    结晶态

2001-1    否

2002-1    否

2003-1    否

2004-1    否

2005-3    否

2005-4    否

2006-1    否

表45

圆筒编号    2101    2102    2103

气体流量 SiH₄50 SiH₄50 SiH₄50

H₂600 H₂600 H₂600

NH₃500 NO 500 N₂500

基底温度    350    350    350

（℃）

射频功率（W）    1000    1000    1000

室内压力    0.6    0.6    0.5

（torr）

层厚    0.1    0.1    0.1

（μm）

表47

圆筒编号    2201    2202    2203

气体流量 SiH₄50 SiH₄50 SiH₄50

（SCCM）

NH₃500 NO 500 N₂500

基底温度    250    250    250

（℃）

射频功率（W）    150    200    200

室内压力    0.3    0.3    0.3

（torr）

层厚    0.1    0.1    0.1

（μm）

Claims (25)

1、用于电子照相技术的光接收元件，它包括用于电子照相技术的基底和光接收层，其中光接收层由以下几部分构成：

(1)由含有作为主要组份原子的硅原子和从元素周期表第Ⅲ族和第V族元素选出的控制电导率的元素原子的多晶材料形成的电荷注入阻挡层，控制电导率的元素阻止电荷从基底一侧注入；

(2)由含有作为主要组份原子的硅原子的无定形材料形成的光导层；以及

(3)由含有硅原子、碳原子和氢原子的无定形材料形成的表面层，表面层中氢原子的含量为41-70atm%。

2、由权利要求1限定的光接收元件，其特征是电荷注入阻挡层中的所述控制电导率的元素原子大部分分布在靠近基底一侧的层区中。

3、由权利要求1或2限定的光接收元件，其特征是电荷注入阻挡层中包含有从氮原子、氧原子和碳原子中选出的至少一种原子。

4、由权利要求2限定的光接收元件，其特征是电荷注入阻挡层中包括含有从氮原子、氧原子和碳原子中选出的至少一种原子，且其大部分分布在靠近基底一侧的层区中。

5、由权利要求1限定的光接收元件，其特征是光导层中包含有从氮原子、氧原子以及选自元素周期表第Ⅲ族和第Ⅴ族元素的控制电导率的元素原子中选出的至少一种原子。

6、由权利要求1限定的光接收元件，其特征是在基底与电荷注入阻挡层之间还配置有接触层，接触层是由含有作为主要组份原子的硅原子和从氮原子、氧原子和碳原子中选出的至少一种原子，如果需要的话还可含有氢原子和/或卤素原子的无定形材料形成的。

7、由权利要求1限定的光接收元件，其特征是在基底与电荷注入阻挡层之间还配置有接触层，接触层是由含有作为主要组份原子的硅原子和从氮原子、氧原子和碳原子中选出的至少一种原子，如果需要的话还可含有氢原子和/或卤素原子的多晶硅材料形成的。

8、用于电子照相技术的光接收元件，它包括有用于电子照相术的基底和光接收层，其中光接收层由以下几部分组成：

（a）由含有硅原子和锗原子的多晶材料或无定形材料形成的、长波长光的光吸收层（以下简称“IR层”）;

（b）由含有作为主要组份原子的硅原子和从元素周期表第Ⅲ族和第Ⅴ族元素选出的控制电导率的元素原子的多晶材料形成的电荷注入阻挡层，控制电导率的元素阻止电荷从基底一侧注入;

（c）由含有作为主要组份原子的硅原子的无定形材料形成的光导层;以及

（d）由含有硅原子、碳原子和氢原子的无定形材料形成的表面层，表面层中氢原子的含量为41～70atm%。

9、由权利要求8限定的光接收元件，其特征是电荷注入阻挡层中的所述控制电导率的元素原子大部分分布在靠近基底一侧的层区中。

10、由权利要求8或9限定的光接收元件，其特征是电荷注入阻挡层中还包含有从氮原子、氧原子和碳原子中选出的至少一种原子。

11、由权利要求9限定的光接收元件，其特征是电荷注入阻挡层中包含有从氮原子、氧原子和碳原子中选出的至少一种原子，且其大部分分布在靠近基底一侧的层区中。

12、由权利要求8限定的光接收元件，其特征是光导层中包含有从氮原子、氧原子以及选自元素周期表第Ⅲ族和第Ⅴ族元素的控制电导率的元素原子中选出的至少一种原子。

13、由权利要求8限定的光接收元件，其特征是IR层中包含有从元素周期表第Ⅲ族和第Ⅴ族元素选出的控制电导率的元素的原子，和/或从氧原子、氮原子和碳原子中选出的至少一种原子。

14、由权利要求8限定的光接收元件，其特征是光接收层包括有接触层，该层由含有作为主要组份原子的硅原子和从氮原子、氧原子和碳原子中选出的至少一种原子，如果需要时还包含有氢原子和/或卤素原子的无定形材料所形成。

15、由权利要求8限定的光接收元件，其特征是光接收层包括有接触层，该层由含有作为主要组份原子的硅原子和从氮原子、氧原子和碳原子中选出的至少一种原子，如果需要的话还包含有氢原子和/或卤素原子的多晶材料所形成。

16、由权利要求1限定的光接收元件，其特征是基底表面上分布有许多周边相接的球形凹坑，这些球形凹坑的曲率半径R和宽度D的值满足下式：

0.035≤D/R，D＜500μm

17、由权利要求16限定的光接收元件，其特征是所述球形凹坑具有相同的曲率半径。

18、由权利要求17限定的光接收元件，其特征是所述球形凹坑具有相同的宽度。

19、由权利要求16限定的光接收元件，其特征是所述球形凹坑是使许多实心刚性球靠重力下落到基底表面上形成的。

20、由权利要求19限定的光接收元件，其特征是所述球形凹坑是使许多具有相同直径的实心刚性球从基本上相同的高度下落到基底表面上形成的。

21、由权利要求8限定的光接收元件，其特征是基底表面上分布有许多周边相接球形凹坑，这些球形凹坑的曲率半径R和宽度D的值满足下式：

0.035≤D/R，D＜500μm

22、由权利要求21限定的光接收元件，其特征是所述球形凹坑具有相同的曲率半径。

23、由权利要求22限定的光接收元件，其特征是所述球形凹坑具有相同的宽度。

24、由权利要求21限定的光接收元件，其特征是所述球形凹坑是使许多实心刚性球靠重力下落到基底表面上形成的。

25、由权利要求24限定的光接收元件，其特征是所述球形凹坑是使许多具有相同直径的实心刚性球从基本上相同的高度下落到基底表面上形成的。

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