DE3151146A1 - Photoleitfaehiges element - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein photoleitfähiges Element, das gegenüber elektromagnetischen Wellen
wie Licht, wozu in weitestem Sinne Ultraviolettstrahlen, sichtbares Licht, Infrarotstrahlen, Röntgenstrahlen
und ^»Strahlen gehören, empfindlich ist bzw. auf elektromagnetische. Wellen anspricht.
25
Photoleitfähige Materialien, die Bilderzeugungselemente für elektrophotographische Zwecke in Festkörper-Bildaufnahme-
bzw. Bildabtastvorrichtungen oder auf dem Gebiet der Bilderzeugung oder photoleitfähige
Schichten in Manuskript-Lesevorrichtungen darstellen, müssen eine hohe Empfindlichkeit, einen hohen Rauschbzw.
Störabstand [Photostromd )/Dunkelstrom(I .)J , Spektraleigenschaften, die den Spektraleigenschaften
der elektromagnetischen Wellen angepaßt sind, mit denen sie bestrahlt werden, Spektraleigenschaften,
XI/13
Daul3Che Bank (München) KtO 51/61070
Dresdner Bank (München) KIo. 3939844
Postscheck (tonchen) KIo. 670-43-804
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die den Wellenlängeneigenschaften des Lichts angepaßt
sind, das von Halbleiterlasern emittiert wird, die in neuerer Zeit unter Erzielung bemerkenswerter Fortschritte
in besonderem Maße weiterentwickelt worden sind, ein schnelles Ansprechen auf Licht und einen
gewünschten Wert des Dunkelwiderstandes haben, und sie dürfen während ihrer Verwendung keine Schädigung
der Gesundkeit verursachen. Bei Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen
bzw. -Bildabtastvorrichtungen ist
10 es außerdem erforderlich, daß Restbilder innerhalb
einer vorbestimmten Zeit leicht behandelt bzw. beseitigt
werden können. Besonders im Fall eines Bilderzeugungselements für elektrophotographische Zwecke,
das in eine in einem Büro als Büromaschine anzuwenden-
1^ de, elektrophotographische Vorrichtung eingebaut werden
soll, ist die vorstehend erwähnte Eigenschaft der Unschädlichkeit für die Gesundheit sehr wichtig.
Unter Berücksichtigung der vorstehend erwähnten Gesichtspunkte hat amorphes Silicium (nachstehend
als a-Si bezeichnet) in neuerer Zeit Aufmerksamkeit als photoleitfähiges Material gefunden. Aus den DE-OSS
27 46 967 und 28 55 718 sind beispielsweise Anwendungen von a-Si für den Einsatz in Bilderzeugungselementen
für elektrophotographische Zwecke bekannt, und aus der DE-OS 29 33 411 ist eine Anwendung von a-Si für
den Einsatz in einer Lesevorrichtung mit photoelektrischer Umwandlung bekannt.
Die photoleitfähigen Elemente mit photoleitfähigen
Schichten aus dem bekannten a-Si sind jedoch hinsichtlich verschiedener elektrischer, optischer und Photolei
f-.fähigkeitseigenschaften wie des Dunkelwiderstandswertes,
der Photoempfindlichkeit und des Ansprechens
auf Licht sowie in bezug auf Umwelteigenschaften und
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die Alterungsbeständigkeit beim Betrieb wie die Feuchtigkeitsbeständigkeit
noch verbesserungsbedürftig. Sie können daher auch im Hinblick auf ihre Produktivität
und die Möglichkeit ihrer Massenfertigung nicht in wirksamer Weise in für den praktischen Einsatz
vorgesehenen Festkörper-Bildaufnähmevorrichtungen
bzw. -Bildabtastvorrichtungen, Lesevorrichtungen oder Bilderzeugungselementen für elektrophotographische
Zwecke verwendet werden.
Wenn solche photoleitfähigen Elemente in Bilderzeugungselementen für elektrophotogr&phische Zwecke
eingesetzt werden, wird beispielsweise oft ein während des Betriebs des Bilderzeugungselements verbleibendes
Restpotential beobachtet. Wenn ein solches photoleit-
fähiges Element über eine lange Zeit wiederholt angewendet
wird, werden verschiedene Nachteile wie eine Anhäufung von Ermüdungserscheinungen durch wiederholte
Verwendung oder ein sogenanntes Geisterphänomen, wobei
Restbilder erzeugt werden, hervorgerufen.
Nach den Erfahrungen aus einer Vielzahl von Versuchen,
die von den Erfindern durchgeführt worden sind, hat a-Si-Material, das die photoleitfähige Schicht
25 eines Bilderzeugungselements für elektrophotographische Zwecke bildet, zwar im Vergleich mit bekannten Materialien
wie Se, CdS, ZnO oder organischen, photoleitfähigen Materialien wie Polyvinylcarbazol oder Trinitrofluorenon
eine Anzahl von Vorteilen, jedoch wurde auch fest-
gestellt, daß es verschiedene Probleme aufweist, die
gelöst werden müssen. Wenn zur Erzeugung von elektrostatischen Ladungsbildern auf der photoleitfähigen Schicht
eines Bilderzeugungselements für elektrophotographische Zwecke, das ein aus einer a-Si-Monoschicht bestehen-
des, photoleitfähiges Element aufweist, dem die Eigenschaften
für den Einsatz in einer bekannten Solarzelle
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verliehen worden sind, eine Ladungsbehandlung durchgeführt
wird, ist nämlich der Dunkelabfall bemerkenswert schnell, weshalb es schwierig ist, ein bekanntes
Elektrophotographieverfahren anzuwenden. Diese Neigung wird unter einer feuchten Atmosphäre in manchen Fällen
in einem solchen Ausmaß weiter verstärkt, daß vor der Entwicklung überhaupt keine Ladung aufrechterhalten
wird.
Außerdem zeigen die bekannten, photoleitfähigen Elemente in dem Bereich der Wellenlängen, die länger
sind als die Wellenlängen des Langwellenbereichs, einen Absorptionskoeffizienten, der im Vergleich mit
dem Absorptionskoeffizienten im Kurzwellenbereich
des sichtbaren Lichts relativ kleiner ist. Dies bedeutet, daß hinsichtlich der Anpassung an Halbleiterlaser
noch Raum für Verbesserungen bleibt.
Es ist demnach bei der Gestaltung eines photoleitfähigen
Materials erforderlich, daß zusammen mit der Verbesserung der a-Si-Materialien als solchen eine
Erzielung von gewünschten elektrischen, optischen und Photoleitfähigkeitseigensch^ften angestrebt wird.
Im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Gesichtspunkte ist die Erfindung als Ergebnis ausgedehnter
Untersuchungen erhalten worden,'die umfassend vom Standpunkt der Anwendbarkeit und des Gebrauchswertes
von a-Si als photoleitfähiges Element für Bilderzeugungselemente
für elektrophotographische Zwecke, Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen
bzw. -Bildabtastvorrichtungen oder Lesevorrichtungen durchgeführt worden
sind. Erfindungsgemäß wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß ein photoleitfähiges Element, das
so gestaltet worden ist, daß es eine spezielle Schicht-
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1 struktur hat, die eine photoleitfähige Schicht, bestehend aus einem sogenannten hydrierten, amorphen Silicium,
einem halogenierten, amorphen Silicium oder einem halogenhaltigen, hydrierten, amorphen Silicium [nach-5
stehend kurz als a-Si(H, X) bezeichnet^, einem amorphen Material, das in einer Matrix von Silicium Wasserstoffatome
(H) und/oder Halogenatome (X) enthält, und eine spezielle Sperrschicht aufweist, die zwischen der
photoleitfähigen Schicht und einem die photoleitfähi-
ge Schicht tragenden Träger liegt bzw. ausgebildet ist, nicht nur für die praktische Anwendung geeignet
ist, sondern auch Eigenschaften hat, die den Eigenschaften
der bekannten, photoleitfähigen Elemente·
im wesentlichen in jeder Hinsicht überlegen sindjund
insbesondere hervorragende Eigenschaften als photoleitfähiges
Element für elektrophotographische Zwecke sowie ausgezeichnete Absorptions-Spektraleigenschaften
im Bereich der längeren Wellenlängen hat. Die Erfindung basiert auf dieser Feststellung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein photoleitfähiges Element zur Verfugung zu stellen, das in konstanter
Weise stabile elektrische, optische und Photoleitfähigkeitseigenschaften
hat, im wesentlichen ohne Beschränkungen bezüglich der Umgebung, in der es sich befindet j angewendet werden kann, im Bereich der längeren
Wellenlängen ausgezeichnete Lichtempfindlichkeitseigenschaften
hat und auch hinsichtlich der Photowiderstands-Ermüdung hervorragend ist, ohne daß es sich
nach wiederholter Anwendung verschlechtert, und von beobachteten Restpotentialen vollkommen oder im
wesentlichen frei ist.
Durch die Erfindung soll auch ein photoleitfähiges Element zur Verfugung gestellt werden, das im gesamten
3 Ib'IUb
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Bereich des sichtbaren Lichts eine hohe Lichtempfindlichkeit
bzw. Photoempfindlichkeit hat, hinsichtlich der Anpassung an einen Halbleiterlaser hervorragend
ist und auch ein schnelles Ansprechen auf Licht zeigt.
Weiterhin soll durch die Erfindung ein photoleit-
fähiges Element zur Verfügung gestellt werden, das während der zur Erzeugung von elektrostatischen Ladungsbildern durchgeführten Ladungsbehandlung in ausreichen-
dem Maße zum Festhalten oder Zurückhalten von Ladungen befähigt ist, und zwar in einem solchen Ausmaß, daß
ein bekanntes Elektrophotographieverfahren angewendet werden kann, wenn das photoleitfähige Element für.
den Einsatz als Bilderzeugungselement für elektrophotographische Zwecke vorgesehen ist, und das ausgezeichnete
elektrophotographische Eigenschaften hat, bei denen auch unter einer Atmosphäre mit hoher Feuchtigkeit
im wesentlichen keine Verschlechterung· beobachtet wird.
Des weiteren soll durch die Erfindung ein photoleitfähiges
Element für elektrophotographische Zwecke zur Verfügung gestellt werden, njit dem leicht Bilder
hoher Qualität,, die eine hohe Dichte, einen klaren Halbton und eine hohe Auflösung haben, erzeugt werden
können.
Eine Ausgestal tung der Erfindung besteht in dem in Patentanspruch 1 gekennzeichneten, photoleitfahigen
Element.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht
in dem im Patentanspruch 62 gekennzeichneten, photoleitfahigen Element.
35
35
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Die erfiridungsgerpäßen, photoleitfähigen Elemente
werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Die Fig. 1 bis 9 zeigen schematische Schnittdarstellungen, die zur Erläuterung der Schichtstrukturen
der erfindungsgemäßen, photoleitfähigen Elemente dienen.
Fig. 10 zeigt ein schematisches Ablaufschema,
das zur Erläuterung einer Ausführungsförm der für die Herstellung der erfindungsgemäßen, photoleitfähigen
Elemente eingesetzten Vorrichtung dient.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung, die zur Erläuterung der grundlegenden Ausführungsform
des erfindungsgemäßen, photoleitfähigen Elements dient.
Das in Fig. 1 gezeigte, photoleitfähige Element
100 stellt eine der grundlegendsten Ausführungsformen dar und hat einen Schichtaufbau mit einem Träger 101
für das photoleitfähige Element, einer auf dem Träger
ausgebildeten, ersten Sperrschicht 102 und einer in direkter Berührung mit der Sperrschicht 102 ausgebildeten,
photoleitfähigen Schicht 103, wobei die photoleitfähige Schicht aus einer Ladungserzeugungsschicht
104 und 'einer Ladungstransportschicht 105 besteht und demnach einen Aufbau mit getrennten Funktionen
hat.
30
30
Der Träger 101 kann entweder elektrisch leitend oder isolierend sein. Als elektrisch leitende Materialien
können Metalle wie NiCr, rostfreier Stahl, Al, Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt und Pd oder Legierungen
davon erwähnt werden.
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1 Als isolierende Träger können geeigneterweise
Folien oder Platten aus synthetischen Harzen wie Polyestern, Polyäthylen, Polycarbonaten, Celluloseacetat,
Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polystyrol oder Polyamide, Gläser, keramische Materialien,
Papiere und andere Materialien eingesetzt werden. Diese isolierenden Träger können geeigneterweise mindestens
eine Oberfläche haben, die einer Behandlung unterzogen worden ist, durch die sie elektrisch leitend
gemacht worden ist, und die anderen Schichten werden geeigneterweise auf der Seite ausgebildet, die durch
eine solche Behandlung elektrisch leitend gemacht worden ist.
Glas kann beispielsweise elektrisch leitend gemacht werden, indem auf dem Glas ein dünner Film aus einem
Material wie NiCr, Al, Cr, Mo, Au, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pd, In0O0, SnO0 oder IT0(Ino0„ + SnO0) gebildet
wird. Alternativ kann einer Folie aus einem synthetisehen Harz, beispielsweise einer Polyesterfolie, durch
Vakuumaufdampfung, Abscheidung mittels eines Elektronenstrahls oder Zerstäuben eines Metalls wie NiCr, Al,
Ag, Pb, Zn, Ni, Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Ti oder Pt oder durch Laminieren mit einem solchen Metall
eine elektrisch leitende Oberfläche verliehen werden. Der Träger kann in irgendeiner Form, beispielsweise
in Form.eines Zylinders, eines Bandes, einer Platte oder einer anderen Form, gestaltet sein, und die Form
des Trägers kann in der gewünschten Weise festgelegt werden. Wenn das in Fig. 1 gezeigte, photoleitfähige
Element 100 beispielsweise als Bilderzeugungselement für elektrophotographische Zwecke verwendet werden
soll, kann es beispielsweise erwünscht sein, aus dem Bilderzeugungselement für den Einsatz zum kontinuier-
35 liehen Kopieren mit einer hohen Geschwindigkeit ein
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endloses Band oder einen Zylinder zu bilden. Der Träger kann eine Dicke haben, die in geeigneter Weise so
festgelegt wird, daß ein gewünschtes, photoleitfähiges Element gebildet werden kann. Wenn das photoleitfähige
Element flexibel sein muß, wird der Träger möglichst dünn gemacht, soweit dies mit seiner Funktion
als Träger vereinbar ist. In einem solchen Fall beträgt die Dicke vom Standpunkt der Fertigung und
der Handhabung des Trägers sowie seiner mechanischen Festigkeit jedoch im allgemeinen 10 jjm oder mehr.
Die Sperrschicht 102 hat die Funktion, den Fluß von freien Ladungsträgern in der Richtung von der.
Seite des Träges 101 zu der Seite der Ladungserzeugungs-15 schicht 104 oder in der Richtung von der Seite der
Ladungserzeugungsschicht 104 zu der Seite des Trägers
101 in wirksamer Weiöe zu verhindern und den Phototrägern,
die in der Ladungserzeugungsschicht 104 durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen erzeugt
werden und die sich in Richtung zu dem Träger 101
bewegen, einen leichten Durchgang durch die Sperrschicht von der Seite der Ladungserzeugungsschicht 104 zu
der Seite des Trägerä 101 zu ermöglichen.
Die Sperrschicht 102 besteht aus einem amorphen Material aus einer Matrix von Siliciumatomen, die
mindestens eine aus Kohlenstoffatomen, Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen ausgewählte Atomart und außerdem,
falls notwendig, Wasserstoffatome und/oder Halogenatome enthält /diese amorphen Materialien werden nachstehend
kurz als a-£six(C, N, O)^x] (H, X)1- , worin
ο < χ 4 1; ο'<
y < 1, bezeichnet}, oder die Sperrschicht
102 besteht aus einem elektrisch isolierenden Metalloxid.
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1 . Erfindungsgemäß werden als Halogenatome (X) F,
Cl, Br und J und insbesondere F und Cl bevorzugt.
Typische Beispiele für die amorphen Materialien, die erfindungsgemäß in wirksamer Weise zur Bildung
der vorstehend erwähnten Sperrschicht 102 eingesetzt
werden können, sind amorphe Materialien vom Kohlenstofftyp wie a-SiaCl_a, a-iSi^^H^. a-^VWe
X1_ und a-(Si„C1_f) (H+X)1_ ; amorphe Materialien
vom Stickstoff typ wie a-Si.N. . , a-CSi.N. ^.H .,
3-(3ίΛ-^1Χ1^1 und a-(SimWn(H+X)i-n;
Materialien vom Sauerstofftyp wie a-Si 0._o,
(H+XK und des weiteren amorphe Materialien, die
° in den vorstehenden, amorphen Materialien als am Aufbau
beteiligte Atome mindestens zwei aus Kohlenstoffatomen (C), Stickstoffatomen (N) und Sauerstoffatomen
(0) ausgewählte Atomarten enthalten (worin 0<:a, b,
c, d, e, f, g, h, i, j, k, 1, m, n, o, p, q, r, s,
20 t, u<l).
Diese amorphen Materialien werden in optimaler V/eise in Abhängigkeit von den erforderlichen Eigenschaften
der Sperrschicht 102, 4er optimalen Gestal-
tung des Schichtaufbaus und der Leichtigkeit der kontinuierlichen Herstellung der auf der Sperrschicht
ausgebildeten Ladungserzeugungsschicht 104 und Ladungstransportschicht
105 gewählt. Besonders vom Standpunkt der Eigenschaften aus wird vorzugsweise ein amorphes
30 ■
Material vom Kohlenstofftyp oder Stickstofftyp gewählt.
Die aus dem vorstehend erwähnten, amorphen Material bestehende Sperrschicht 102 kann durch das Glimmentladungsverfahren,
das Zerstäubungsverfahren, das Ionenimplantationsverfahren, das Ionenplattierverfahren,
das Elektronenstrahlverfahren oder andere Verfahren
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gebildet werden. Diese Fertigungsverfahren werden in geeigneter Weise in Abhängigkeit von Faktoren wie
den Fertigungsbedingungen, dem für die Betriebsanlage erforderlichen Kapitalaufwand, dem Fertigungsmaßstab
und den.gewünschten Eigenschaften der herzustellenden, photoleitfähigen Elemente gewählt.
Das Glimmentladungsverfahren oder das Zerstäubungsverfahren wird jedoch vorzugsweise angewendet,
10 weil diese Verfahren den Vorteil haben, daß die Bedingungen
für die Herstellung eines photoleitfähigen Elements mit gewünschten Eigenschaften leicht geregelt
werden können und daß es einfach ist, in die hergestellte Sperrschicht 102 zusammen mit Siliciumatomen andere,
erforderliche Atome wie Kohlenstoffatome (C), Stickstoffatome
(N), Sauerstoffatome (0), Wasserstoffatome (H) und Halogenatome (X) einzubauen.
Außerdem können erfindungsgemäß zur Bildung der Sperrschicht 102 das Glimmentladungsverfahren und
das Zerstäubungsverfähren in Kombination in dem gleichen Vorrichtungssystem angewendet werden.
Für die Bildung der Sperrschicht 102 nach dem Glimmentladungsverfahren werden die gasförmigen Ausgangsmaterialien
für die Bildung des vorstehend erwähnten, amorphen Materials, die, falls dies erforderlich
ist, in einem gewünschten Mischungsverhältnis mit einem Verdünnungsgas vermischt sein können, in eine
zur Vakuumaufdampfung dienende Kammer eingeleitet,
in die der Träger 101 hineingebracht worden ist, und das eingeleitete Gas wird durch Anregung einer Glimmentladung
in der Kammer in ein Gasplasma umgewandelt, wodurch das vorstehend erwähnte, amorphe Material
auf dem Träger 101 abgeschieden wird.
NACHSCR^OHT
31b1146
- 26 - DE 1762
Zu den Substanzen, die erfindungsgemäß in wirksamer Weise als Ausgangsmaterialien für die Bildung
einer Sperrschicht 102, die aus einem amorphen Material vom Kohlenstofftyp besteht, eingesetzt werden können,
gehören gasförmige Siliciumhydride, die aus Siliciumatomen (Si) und Wasserstoffatomen (H) bestehen, beispielsweise
Silane wie SiH4, Si3H6, Si3H8 und Si4H10,
und Kohlenwasserstoffe, die aus Kohlenstoffatomen (C) und Wasserstoffatomen (H) bestehen, beispielsweise
gesättigte Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Äthylen-Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen
oder Acetylen-Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen.
Im einzelnen können als typische Beispiele für solche Ausgangsmaterialien gesättigte Kohlenwasserstoffe
wie Methan (CH4), Äthan (C_H-), Propan (C3H8),
η-Butan Cn-C4H10) und Pentan (C5H12), Äthylen-Kohlenwasserstoffe
wie Äthylen (CpH4), Propylen (C3H-),
Buten-1 (C4H3), Buten-2 (C4H8), Isobutylen (C4H8)
und Penten (CpH10) und Acetylen-Kohlenwasserstoffe
wie Acetylen (C3H2), Methylacetylen (C3H4) und Butin
(C„He) erwähnt werden.
Typische Beispiele für gasförmige Ausgangsmateria lien, die Siliciumatome (Si), Kohlenstoffatome (C)
und Wasserstoffatome (H) als am Aufbau beteiligte Atome enthalten, sind Alkylsilane wie Si(CH3J4 und
Si(C2Hg)4. Zusätzlich zu diesen gasförmigen Ausgangs-
materialien kann natürlich H2 in wirksamer Weise als
gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Wasserstoffatomen (H) eingesetzt werden.
Zu den für den Einbau von Halogenatomen (X) dienen den, gasförmigen Ausgangsmaterialien für die Bildung
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einer Sperrschicht 102, die aus einem Halogenatome (X) enthaltenden, amorphen Material vom .Kohlenstofftyp
besteht, gehören beispielsweise einfache Halogensubstanzen, Halogenwasserstoffe, Interhalogenverbindüngen,
Siliciumhalogenide und halogensubstituierte Siliciumhydride.
Im einzelnen können als Beispiele für solche gasförmigen Ausgangsmaterialien einfache Halogensubstanzen
wie die gasförmigen bzw. in Gasform eingesetzten Halogene Fluor, Chlor, Brom und Jod, Halogenwasserstoffe
wie HF, HJ, HCl und HBr, Interhalogenverbindungen wie BrF, ClF, ClF3, ClF5, BrF5, BrF3, JF7, JF5,
JCl und JBr, Siliciumhalogenide wie SiF4, Si3F6, SiCl4,
SiCl3Br, SiCl2Br2, SiClBr3, SiCl3J, SiBr4 und halogensubstituierte
Silane wie SiHpF2, SiH3Cl2, SiHCl3,
SiH0Cl9 SiH0Br, SiH0Br0, SiHBr0 erwähnt werden.
Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Ausgangsmaterialien können als Ausgangsmaterialien, die für
die Bildung der Sperrschicht geeignet sind, halogensubstituierte Paraffin-Kohlenwasserstoffe wie CCl4,
CHF3, CH3F3, CH3F, CH3Cl, CH3Br, CH3J und C3H5Cl,
fluorierte Schwefelverbindungen wie SF4 und SFfi und
halogenhaltig^ Alkylsilane wie SiCl(CH3)3, SiCl2(CH3)2
und SiCl0CH0 erwähnt werden.
Diese zur Bildung der Sperrschicht dienenden Substanzen werden in gewünschter Weise gewählt und
so bei der Bildung einer Sperrschicht eingesetzt,
daß in der gebildeten Sperrschicht Siliciumatome und Kohlenstoff atome, und, falls notwendig, Halogenatome oder
Wasserstoffatome in einem einer gewünschten Zusammensetzung
entsprechenden Verhältnis enthalten sind.
- 28 - DE 1762
Beispielsweise können Si(CH3)., mit dem auf einfache
Weise ein Einbau von Siliciumatomen, Kohlenstoffatomen und Wasserstoffatomen erzielt und eine Sperrschicht
mit gewünschten Eigenschaften gebildet werden kann, und SiHCl , SiCl4, SiH2Cl0 oder SiH Cl als Substanz
für den Einbau von Halogenatomen in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis im gasförmigen Zustand
in eine zur Bildung einer Sperrschicht dienende Vorrichtung eingeführt werden, wobei in der Vorrichtung zur
Bildung einer aus a-(Si„C f) (X+HK bestehenden
Sperrschicht eine Glimmentladung angeregt wird.
Wenn zur Bildung einer Sperrschicht 102, die. aus einem amorphen Material vom Stickstofftyp besteht,
das Glimmentladungsverfahren angewendet wird, können
erfindungsgemäß aus den vorstehend für die Bildung der Sperrschicht erwähnten Ausgangsmaterialien in
gewünschter Weise ausgewählte Substanzen in Kombination mit einem gasförmigen Ausgangsmaterial für die
20 Einführung von Stickstoffatomen eingesetzt werden.
Als Ausgangsmaterialien für die Einführung von Stickstoffatomen können gasförmige oder vergasbare
Stickstoffverbindungen, die aus Stickstoffatomen (N) oder aus Stickstoffatomen (N) und Wasserstoffatomen
(H) bestehen, wie Stickstoff (N2), Nitride und Azide
erwähnt·werden, wozu beispielsweise Ammoniak (NH„),
Hydrazin (H2NNH3), Stickstoffwasserstoffsäure (HN3)
und Ammoniumazid (NH4N3) gehören. Es ist außerdem
auch möglich, eine Stickstoffhalogenidverbindung wie
Stickstofftrifluorid (NF3) oder Stickstofftetrafluorid
) einzusetzen, durch die Stickstoffatome und
(N2F
Halogenatome eingebaut werden können.
Wenn für die Bildung einer Sperrschicht 102, die aus einem amorphen Material vom Sauerstofftyp
3151H6
- 29 - DE 1762
1 besteht, das Glimmentladungsverfahren angewendet wird,
wird aus den vorstehend für die Bildung der Sperrschicht erwähnten Ausgangsmaterialien eine gewünschte Substanz
ausgewählt, und in Kombination damit kann ein Ausgangs-5 material eingesetzt werden, das ein gasförmiges Ausgangsmaterial
für die Zuführung von Sauerstoffatomen sein kann. Als Ausgangsmaterialien für die Einführung
von Sauerstoffatomen können die meisten gasförmigen Substanzen oder vergasbaren Substanzen in vergaster
10 Form eingesetzt werden, die Sauerstoffatome als am Aufbau beteiligte Atome enthalten.
Wenn ein gasförmiges Ausgangsmaterial eingesetzt werden soll, das Siliciumatome (Si) als am Aufbau
15 beteiligte Atome enthält, kann beispielsweise eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial mit
Siliciumatomen (Si) als am Aufbau beteiligten Atomen, einem gasförmigen Ausgangsmaterial mit Sauerstoffatomen
(0) als am Aufbau beteiligten Atomen Und, falls notwen-
dig, einem Gas mit Wässerstoffatomen (H) und/oder
Halogenatomen (X) als am Aufbau beteiligten Atomen in einem gewünschten Mischungsverhältnis eingesetzt
werden. Alternativ kann auch eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial mit Siliciumatomen (Si)
25 als am Aufbau beteiligten Atomen und einem gasförmigen
Ausgangsmaterial mit Sauerstoffatomen (0) und Wasserstoff
atomen (H) als am Aufbau beteiligten Atomen in einem gewünschten Mischungsverhältnis eingesetzt werden.
Außerdem kann auch eine Mischung aus einem gasförmigen
Ausgangsmaterial mit Siliciumatomen (Si) als am Aufbau
beteiligten Atomen und einem gasförmigen Ausgangsmaterial mit den drei Atomarten Siliciumatome (Si),
Sauerstoffatome (0)· und Wasserstoffatome (H) als am
Aufbau beteiligten Atomen eingesetzt werden. 35
- 30 - DE 1762
Bei einem anderen Verfahren kann auch eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial mit Siliciumatomen
(Si) und Wasserstoffatomen (H) als am Aufbau beteiligten Atomen und einem gasförmigen Ausgangsmaterial
mit Sauerstoffatomen (0) als am Aufbau beteiligten Atomen eingesetzt werden.
Im einzelnen können als Ausgangsmaterialien für die Einführung von Sauerstoffatomen beispielsweise
Sauerstoff (O2), Ozon (O3), Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid
(CO2), Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid
(NO2), Distickstoffoxid (N2O), Pistickstofftrioxid
(N2O3), Distickstofftetroxid (NpO4), Distickstoffpentoxid
(N0O1-), Stickstofftrioxid (N0_) und niedere
15 Siloxane, die Si, 0 und H als am Aufbau beteiligte
Atome enthalten, wie Disiloxan (H-SiOSiH,,) und Trisiloxan
(H3SiOSiH2OSiH3) erwähnt werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, werden die Ausgangsmaterialien für die Bildung· der Sperrschicht
bei der Bildung einer Sperrschicht 102 nach dem Glimmentladungsverfahren in geeigneter Weise so aus den
vorstehend erwähnten Materialien ausgewählt, daß eine Sperrschicht 102 gebildet wird, die die gewünschten
Eigenschaften hat und aus den gewünschten, am Aufbau
beteiligten Atomen besteht. Wenn das Glimmentladungsverfahren angewendet wird, können beispielsweise als
Ausgangsmaterial für die Bildung der Sperrschicht 102 ein einzelnes Gas wie Si (CH3J4 oder SiCl2(CH3)2
oder eine Gasmischung wie das System SiH4-NpO1 das
System SiH4-02(-Ar), das System SiH4-NO2, das System
SiH4-O3-N2, das System SiCl4-CO2-H2, das System
SiCl4-NO-H2, das System SiH4-NH3, das System SiCl4-NH3,
das System SiH4-N2, das System SiH4-NH3-NO, das System
Si(CH3J4-SiH4 oder das System SiCl2(CH3J2-SiH4
- 31 - DE 1762
] eingesetzt werden.
Für die Bildung einer Sperrschicht 102, die aus einem amorphen Material vom Kohlenstofftyp besteht,
5 nach dem Zerstäubungsverfahren werden eine Einkristall-Si-Scheibe
oder eine polykristalline Si-Scheibe oder eine C-Scheibe oder eine Scheibe, in der eine Mischung
von Si und C enthalten ist, als Target eingesetzt und in einer aus verschiedenen Gasen bestehenden Atmo-10
Sphäre zerstäubt.
Wenn eine Si-Scheibe als Target eingesetzt wird, wird beispielsweise ein gasförmiges Ausgangsmaterial
für die Einführung von Kohlenstoffatomen und Wasserstoffatomen
(H) oder Halogenatomen (X), das, falls erwünscht, mit einem Verdünnungsgas verdünnt sein
kann, in eine zur Zerstäubung dienende Abscheidungskammer
eingeleitet, wobei in der Abscheidungskammer ein Gasplasma gebildet und die Si-Scheibe zerstäubt
wird.
Alternativ können Si und C als getrennte Targets in Form eines plattenförmigen Targets aus einer Mischung
von Si und C eingesetzt werden, wobei die Zerstäubung 25 in einer mindestens Wasserstoffatome (H) oder Halogenatome
(X) enthaltenden Gasatmosphäre durchgeführt wird. t
Als wirksame, gasförmige Ausgangsmaterialien für den Einbau von Kohlenstoffatomen oder Wasserstoffatomen
oder Halogenatomen können auch im Fall des Zerstäubungsverfahrens die Ausgangsmaterialien eingesetzt
werden, die vorstehend im Zusammenhang mit dem Glimmentladungsverfahren erwähnt worden sind.
35
31b'll4ö
- 32 - DE 1762
] Für die Bildung einer aus einem amorphen Material
vom Stickstofftyp bestehenden Sperrschicht 102 nach dem Zerstäubungsverfahren werden eine Einkristalloder
eine polykristalline Si-Scheibe oder Si3N4-Scheibe
c oder eine Scheibe, in der eine Mischung von Si und
Si3N4 enthalten ist, als Target eingesetzt und in
einer aus verschiedenen Gasen bestehenden Atmosphäre zerstäubt. :
IQ Wenn eine Si-Scheibe als Target eingesetzt wird,
wird beispielsweise ein gasförmiges Ausgap.gsmaterial
für den Einbau von Stickstoffatomen und, falls erforderlich,
Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen wie
Η» und Np oder NH3, das, falls erwünscht, mit einem
Verdünnungsgas verdünnt sein kann, in eine zur Zerstäubung
dienende Abscheidungskammer eingeleitet, wobei in der Abscheidungskammer ein Gasplasma gebildet und
die Si-Scheibe zerstäubt wird.
Alternativ können Si und Si3N4 als getrennte
Targets oder in Form eines plattenförmigen Targets aus einer Mischung von Si und Si3N4 eingesetzt werden,
wobei die Zerstäubung in einer verdünnten Gasatmosphäre als Gas für die Zerstäubung oder in einer Gasatmosphäre,
die mindestens Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome (X) enthält, durchgeführt wird.
Als wirksame, gasförmige Ausgangsmaterialien für die Einführung von Stickstoffatomen können auch
im Fall des Zerstäubungsverfahrens die Ausgangsmaterialien eingesetzt werden, die vorstehend im Zusammenhang
mit dem Glimmentladungsverfahren als Ausgangsmaterialien
für die Bildung der Sperrschicht erwähnt worden sind.
3151H6
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Für die Bildung einer aus einem amorphen Material vom Sauerstofftyp bestehenden Sperrschicht 102 nach
dem Zerstäubungsverfahren werden eine Einkristalloder eine polykristalline Si-Scheibe oder SiO^-Scheibe
oder eine Scheibe, in der eine Mischung von Si und SiO2 enthalten ist, als Target eingesetzt und in einer
aus verschiedenen Gasen bestehenden Atmosphäre zerstäubt.
0 Wenn eine Si-Scheibe als Target eingesetzt wird, wird beispielsweise ein gasförmiges Ausgangsmaterial
für den Einbau von Sauerstoffatomen und, falls erforderlich,
Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen, das, falls erwünscht, mit! einem VerdUnnungsgas verdünnt
sein kann4 in eine zur Zerstäubung dienende Abscheidungskammer
eingeleitet, wobei in der
Abscheidungskammer ein Gasplasma gebildet und die Si-Scheibe zerstäubt wird.
Alternativ können Si und SiO2 als getrennte Targets
oder in Form eines plattenförmigen Targets aus einer Mischung von Si und SiO- eingesetzt werden,
wobei die Zerstäubung in einer Gasatnrtosphäre durchgeführt wird, die als am Aufbau· beteiligte Elemente
mindestens Wasserstoffatome (H) und/öder Halogenatome (X) enthält. Als wirksame, gasförmige Ausgangsmaterialien
für die Einführung von Sauerstoffatomen können auch im Fall des Zerstäubungsverfahrens die
vorstehend im Zusammenhang mit dem Glimmentladungsverfahren erwähnten Ausgangsmaterialien eingesetzt
werden.
Beispiele für geeignete Verdünnüngsgase, die
erfindungsgemäß bei der Bildung der Sperrschicht 102
0^ nach dem Glimmentladungsverfahren oder dem Zerstäubungs
3151U6
- 34 - DE 1762
1 verfahren eingesetzt werden können, sind Edelgase wie He, Ne oder Ar.
Wenn die Sperrschicht 102 eines erfindungsgemäßen, photoleitfähigen Elements aus dem vorstehend beschriebenen·,
amorphen Material besteht, wird die Sperrschicht in sorgfältiger Weise so gebildet, daß sie genau die
gewünschten, erforderlichen Eigenschaften erhält.
10 Mit anderen Worten, eine Substanz, die aus
Siliciumatomen (Si) und mindestens einer aus Kohlenstoffatomen
(C), Stickstoffatomen (N) und Sauerstoff-. atomen (0) ausgewählten Atomart sowie ggf. Wasserstoff
atomen (H) und/oder Halogenatomen (X) besteht, kann in Abhängigkeit von den Herstellungsbedingungen
verschiedene Formen annehmen, die von kristallinen ■ bis zu amorphen Formen reichen,und elektrische Eigenschaften
haben, die sich von den Eigenschaften eines Leiters über die Eigenschaften eines Halbleiters bis
zu den Eigenschaften eines Isolators bzw. von den
Eigenschaften eines Photoleiterip bis zu den Eigenschaften
einer nichtphotoleitfähigen Substanz erstrecken. Erfindungsgemäß werden die Herstellungsbedingungen sorgfältig ausgewählt, damit amorphe
25 Materialien gebildet werden können, die mindestens in bezug auf das Licht des sogenannten sichtbaren
Bereichs nicht photoleitfähig sind.
Die amorphe Sperrschicht 102 wird geeigneterweise
so gebildet, daß sie elektrisch isolierendes Verhalten zeigt, weil sie die Funktion hat, eine Injektion bzw.
Einführung von freien Ladungsträgern von der Seite des Trägers 101 in die Ladungserzeugungsschicht 104
oder von der Seite der Ladungserzeugungsschicht 104 °~" zu der Seite des Trägers 101 zu verhindern und den
- 35 - DE 1762
in der Ladungserzeugungsschicht 104 erzeugten Phototrägern
eine ungehinderte Bewegung und einen leichten Durchgang durch die Sperrschicht zu der Seite des
Trägers 101 zu ermöglichen.
5
5
Die Sperrschicht 102 wird auch so gebildet, daß sie in bezug auf den Durchgang von Ladungsträgern
einen Beweglichkeitswert hat, dessen Ausmaß den Durchgang der in der Ladungserzeugungsschicht 104 erzeugten
10. Phototräger durch die Sperrschicht 102 ermöglicht.
Als wichtiger Faktor bei den Bedingungen für die Herstellung der Sperrschicht 102 aus dem vorstehend
erwähnten, amorphen Material mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften kann die Trägertemperatur
während der Herstellung der Schicht erwähnt werden.
Mit anderen Worten, bei der Bildung der Sperrschicht 102, die aus dem vorstehend erwähnten, amor-
20 phen Material besteht, auf der Oberfläche des Trägers
101 stellt die Trägertemperatur während der Schichtbildung einen wichtigen Faktor dar, der die Struktur
und die Eigenschaften der gebildeten Schicht beeinflußt.
Erfindungsgemäß wird die Trägertemperatur während
der Schichtbildung sorgfältig reguliert, so daß das vorstehend erwähnte, amorphe Material so hergestellt
werden kann, daß es genau die erwünschten Eigenschaften hat.
Damit die Aufgabe der Erfindung in wirksamer Weise gelöst werden kann, beträgt die geeigneterweise
innerhalb eines von dem für die Bildung der Sperrschicht 102 angewendeten Verfahren abhängenden, optimalen
Bereichs gewählte Trägertemperatur während der
OJ Bildung der Sperrschicht 102 im allgemeinen 100 bis
3151H6
- 36 - DE 1762
3000C und vorzugsweise 150° bis 250°C. Für die Bildung
der Sperrschicht 102 wird vorteilhafterweise das Glimmentladungsverfahren
oder das Zerstäubungsverfahren angewendet, weil bei diesen Verfahren im Vergleich
mit anderen Verfahren eine relativ einfach durchführbare, genaue Regulierung des Verhältnisses der Atome,
aus denen jede Schicht gebildet ist, oder der Dicke der Schichten möglich ist, wenn kontinuierlich im
gleichen System die photoleitfähige Schicht 103 auf der Sperrschicht 102 und, falls erwünscht, außerdem
eine dritte Schicht auf der photoleitfähigen Schicht 103 gebildet wird. Im Fall der Bildung der Sperrschicht
102 nach diesen Schichtbildungsverfahren können in ähnlicher Weise wie die vorstehend beschriebene Trägertemperatur
als wichtige Faktoren, die die Eigenschaften der herzustellenden Sperrschicht 102 beeinflussen,
auch die Entladungsleistung und der Gasdruck während der Schichtbildung erwähnt werden.
Als Bedingung für die wirksame, mit einer guten Produktivität erfolgende Herstellung einer Sperrschicht
102, die die Eigenschaften hat, durch die die Aufgabe
der Erfindung gelöst wird, beträgt die Entladungsleistung im allgemeinen 1 bis 300 W und.vorzugsweise
25 2 bis 150 W. Der Gasdruck in der Abscheidungskammer
beträgt im allgemeinen 4 jjbar bis 6,7 mbar und vorzugsweise
etwa 10,7 /jbar bis 0,67 mbar.
Für die Bildung einer Sperrschicht, die die ge-
ou wünschten Eigenschaften hat, durch die die Aufgabe
der Erfindung gelöst wird, stellt in ähnlicher Weise wie die Bedingungen für die Herstellung der Sperrschicht
102 auch der Gehalt an Kohlenstoffatomen, Stickstoffatomen, Sauerstoffatomen, Wasserstoffatomen und Halogen-
atomen in der Sperrschicht 102 des erfindungsgemäßen,
3151U6
- 37 - DE 1762 photoleitfähigen Elements einen wichtigen Faktor dar.
Wenn die Sperrschicht 102 aus a-Si C, besteht, beträgt der auf Siliciumatome bezogene Gehalt an Kohlen-5
stoffatomen im allgemeinen 60 bis 90 Atom-%, vorzugsweise 65 bis 80 Atorn-% und insbesondere 70 bis 75
Atom-%, d. h. daß a im allgemeinen 0,1 bis 0,4, vorzugsweise 0,2 bis 0,35 und insbesondere 0,25 bis 0,3
beträgt. Im Fall von a-(SiKC.. h)-Hn beträgt der
Gehalt an Kohlenstoffatomen im allgemeinen 30 bis 90 Atom-%, vorzugsweise 40 bis 90 Atom-% und insbesondere
50 bis 80 Atom-%, während der Gehalt an Wasserstoffatomen im allgemeinen 1 bis 40 Atom-%, vorzugsweise
2 bis 35 Atom-% und insbesondere 5 bis 30 Atom-% beträgt, d. h., daß b im allgemeinen 0,1 bis 0,5,
vorzugsweise 0,1 bis 0,35 und insbesondere 0,15 bis 0,3 beträgt, während c im allgemeinen 0,60 bis 0,99,
vorzugsweise 0,65 bis 0,98 und insbesondere 0,7 bis 0,95 beträgt. Im Fall von a-(Si,C. .KX1 oder
Q x—Q 65 χ~"Θ
a-CSi-C. «) (H+X)t beträgt der Gehalt an Kohlenstoffatomen
im allgemeinen 40 bis 90 Atom-%, vorzugsweise 50 bis 90 Atom-% und insbesondere 60 bis 80 Atom-%,
während der Gehalt an Halogenatomen oder der Gesamtgehalt an Halogenatomen und Wasserstoffatomen im allgemeinen
1 bis 20 Atom-%, vorzugsweise 1 bis 18 Atom-% und insbesondere 2 bis 15 Atom-% beträgt, wobei der
Gehalt an Wasserstoffatomen, wenn sowohl Halogenatome
als auch Wasserstoffatome enthalten sind, im allgemeinen
19 Atom-% oder weniger und vorzugsweise 13 Atom-% oder weniger beträgt, d. h., daß d oder f im
allgemeinen 0,1 bis 0,47, vorzugsweise 0,1 bis 0,35 und insbesondere 0,15 bis 0,3 beträgt, während e oder
g im allgemeinen 0,8 bis 0,99, vorzugsweise 0,85 bis
0,99 und insbesondere 0,85 bis 0,98 beträgt. 35
3151U6
- 38 - DE 1762
Wenn die Sperrschicht 102 aus einem amorphen Material vom Stickstpfftyp besteht, gilt zunächst
im Fall von a-Si. N-_h, daß der auf Siliciumatome bezogene
Gehalt an Stickstoffatomen im allgemeinen 43 bis 60 Atom-% und vorzugsweise 43 bis 50 Atom-% beträgt,
d. h., daß h im allgemeinen 0,43 bis 0,60 und vorzugsweise 0,43 bis 0,50 beträgt.
Im Fall von a-(Si.N, ,)4H, A beträgt der Gehalt
an Stickstoffatomen im allgemeinen 25 bis 55 Atom-% und vorzugsweise 35 bis 55 Atom-^%, während der Gehalt
an Wasserstoffatomen im allgemeinen 2 bis 35 Atom-%
und vorzugsweise 5 bis 30 Atom-% "beträgt, d. h., daß
i im allgemeinen 0,43 bis 0,6 und vorzugsweise 0,43 bis 0,5 beträgt, während j im allgemeinen 0,65 bis
0,98 und vorzugsweise 0,7 bis 0,95 beträgt. Im Fall von a-(SikN1_k)1X1_1 oder *-(Si^1 ^)n(IWt)1-0 beträgt
der Gehalt an Stickstoffatomen im allgemeinen 30 bis 60 Atom-% und vorzugsweise 40 bis 60 Atom-%, während
der Gehalt an Halogenatomen oder der Gesamtgehalt an Halogenatomen und Wasserstoffatomen im allgemeinen
1 bis 20 Atom-% und vorzugsweise 2 bis 15 Atom-% beträgt, wobei der Gehalt an Wasserstoffatomen, wenn
sowohl Halogenatome als auch Wasserstoffatome enthalten
sind, im allgemeinen 19 Atom-% oder weniger und vorzugsweise 13 Atom-% oder weniger beträgt, d. h., daß k
oder m im allgemeinen 0,43 bis 0,60 und vorzugsweise 0,43 bis 0,49 beträgt, während 1 oder η im allgemeinen
0,8 bis 0,99 und vorzugsweise 0,85 bis 0,98 beträgt.
30
Wenn die Sperrschicht 102 aus einem amorphen Material vom Sauerstofftyp besteht, beträgt der auf
Siliciumatome bezogene Gehalt an Sauerstoffatomen zunächst im Falle von a-Si 0, im allgemeinen 60
«c O 1-0
OJ bis 67 Atom-% und vorzugsweise 63 bis 67 Atom-%, d. h.,
NACHG'"; T-ICHTJ
3151H6
- 39 - DE 1762
daß o im allgemeinen 0,33 bis 0,40 und vorzugsweise 0,33 bis 0,37 beträgt.
Im Fall vona-(S^)01 ) H1- beträgt der Gehalt
an Sauerstoffatomen im allgemeinen 39 bis 66 Atom-% und vorzugsweise 42 bis 64 Atom-%, während der Gehalt
an VJasserstoffatomen im allgemeinen 2 bis 35 Atom-%
und vorzugsweise 5 bis 30 Atom-% beträgt, d. h., daß ρ im allgemeinen 0,33 bis 0,40 und vorzugsweise 0,33
bis 0,37 beträgt, während q im allgemeinen 0,65 bis 0,98 und vorzugsweise 0,70 bis 0,95 beträgt.
Wenn die Sperrschicht 102 aus a-(Si 0. ) X- oder B-(Si-O1 .)„(H-^X)1 „ besteht, beträgt der Gehalt
an Sauerstoffatomen in der Sperrschicht 102 im allgemeinen 48 bis 66 Atom-% und vorzugsweise 51 bis 66
Atom-%, während der Gehalt an Halogenatomen oder der Gesamtgehalt an Halogenatomen und Wasserstoffatomen
im allgemeinen 1 bis 20 Atom-% und vorzugsweise 2
20 bis 15 Atom-% beträgt, wobei der Gehalt an Wasserstoffatomen,
wenn sowohl Halogenatome als auch Wasserstoffatome enthalten sind, 19 Atom-% oder weniger und vorzugsweise
13 Atom-% oder weniger beträgt, d. h., daß roder t im allgemeinen 0,33 bis 0,40 und vorzugsweise
o,33 bis 0,37 beträgt, während s oder u im allgemeinen O5SO bis 0,99 und vorzugsweise 0,85 bis 0,98 beträgt.
Als elektrisch isolierende Metalloxide für die Bildung der Sperrschicht 102 von erfindungsgemäßen,
photoleitfähigen Elementen können vorzugsweise
TiO2, Ce3O3, ZrO2, HfO2, GeO2, CaO, BeO, P3O5, Y 2 03'
Cr2O3, Al3O3, MgO, MgO^Al3O3 und SiO3*MgO erwähnt
werden. Zur Bildung der Sperrschicht 102 kann auch eine Mischung aus zwei oder mehr Arten dieser Verbindun-
gen eingesetzt werden.
3151U6
- 40 - DE 1762
Die aus elektrisch.isolierenden Metalloxiden
bestehende Sperrschicht 102 kann nach dem Vakuumaufdampf verfahren, dem chemischen Aufdampfverfahren (CVD-Verfahren),
dem Glimmentladungs-Zersetzungsverfahren, dem Zerstäubungsverfahren, dem Ionenimplantationsverfahren,
dem Ionenplattierverfahren, dem Elektronenstrahlverfahren oder anderen Verfahren gebildet werden.
Diese Herstellungsverfahren können in geeigneter
Weise in Abhängigkeit von den Herstellungsbedingungen, dem für die Betriebsanlagen erforderlichen Kapitalaufwand,
dem Fertigungsmaßstab und den gewünschten Eigenschaften des herzustellenden., photoleitfähigen
Elements gewählt werden.
15
15
Für die Bildung der Sperrschicht 102 nach dem Zerstäubungsverfahren kann beispielsweise eine für
die Bildung einer Sperrschicht dienende Scheibe als Target eingesetzt und in einer Atmosphäre aus verschiedenen
Gasen wie He, Ne oder Ar zerstäubt werden.
Wenn das Elektronenstrahlverfahren angewendet
wird, wird ein Ausgangsmaterial für die Bildung der Sperrschicht in ein Abscheidungsschiffchen hineingebracht,
das wiederum mit einem Elektronenstrahl bestrahlt werden kann, um eine Aufdampfung dieses Ausgangsmafcerials
zu bewirken. Das Metalloxid, das eines der Materialien darstellt, aus denen die Sperrschicht
102 gebildet werden kann, wird so ausgewählt und angewendet, daß es elektrisch isolierendes Verhalten zeigt,
weil die Sperrschicht 102 des erfindungsgemäßen, photoleitfähigen
Elements die Funktipn hat, ein Eindringen von Ladungsträgern von der Seite des Trägers 101 in
die photoleitfähige Schicht 103 zu verhindern und
OJ den in der photoleitfähigen Schicht 103 erzeugten
- 41 - DE 1761
^ Phototrägern eine ungehinderte Bewegung und einen leichten Durchgang durch die Sperrschicht 102 zu der
Seite des Trägers 101 zu ermöglichen.
Auch der numerische Bereich der Schichtdicke der Sperrschicht 102 des erfindungsgemäßen, photoleitfähigen
Elements stellt einen wichtigen Faktor für die wirksame Lösung der Aufgabe der Erfindung dar.
Mit anderen Worten, wenn die Schichtdicke der Sperrschicht 102 zu gering ist, kann die Funktion
der Verhinderung eines Eindringens von freien Ladungsträgern von der Seite des Trägers 101 zu der Seite
der Ladungserzeugungsschicht 104 oder von der Seite der Ladungserzeugungsschicht 104 zu der Seite des
Trägers 101 nicht in ausreichendem Maße erfüllt werden.
Andererseits ist die Wahrscheinlichkeit, daß die in der Ladungserzeugungsschicht 104 erzeugten Phototräger
zu der Seite des Trägers 101 gelangen bzw. durchge-
lassen werden, sehr gering, wenn die Sperrschicht 102 eine zu große Schichtdicke hat. Demnach kann in
diesen beiden Fällen die Aufgabe der Erfindung nicht in wirksamer Weise gelöst werden.
25 im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Gesichtspunkte
beträgt die Schichtdicke der Sperrschicht 102 für eine wirksame Lösung der Aufgabe der Erfindung
im allgemeinen 3,0 bis 100,0 nm und vorzugsweise 5,0
bis 60,0 nm.
30
30
Für eine wirksame Lösung der Aufgabe der Erfindung erzeugt die auf die Sperrschicht 102 laminierte Ladungserzeugungsschicht
104 Photo träger, wenn sie durch
elektromagnetische Wellen bestrahlt wird, wobei die
Erzeugung von Phototrägern durch Absorption von elektro-
- 42 - DE 1762
magnetischen Wellen im langwelligen Bereich besonders
wirksam ist. Eine solche Ladungserzeugungssch.icht
104 besteht aus a-Si(H, X) mit den nachstehend gezeigten Halbleitereigenschaften, wozu ein den sogenannten
104 besteht aus a-Si(H, X) mit den nachstehend gezeigten Halbleitereigenschaften, wozu ein den sogenannten
5 Leitfähigkeitstyp regulierender Fremdstoff in einer hohen Menge hinzugegeben worden ist.
(p a-Si(H, X) vom p+-Typ: Dieser Typ enthält nur
einen Akzeptor, nämlich 1 χ 10~ bis 10 Atom-% eines
Fremdstoffs vom p-Typ, oder sowohl einen Donator als auch einen Akzeptor,' wobei die Konzentration des Akzeptors (Na) relativ höher ist und wobei ein Fremdstoff
Fremdstoffs vom p-Typ, oder sowohl einen Donator als auch einen Akzeptor,' wobei die Konzentration des Akzeptors (Na) relativ höher ist und wobei ein Fremdstoff
vom p-Typ in einer relativen Konzentration von 1 χ
15
10 bis 10 Atom-% enthalten ist;
(Da-Si(H, X) vom n+-Typ: Dieser Typ enthält nur
einen Donator, nämlich 1 χ 10 bis 10 Atom-% eines
Fremdstoffs vom η-Typ, oder sowohl einen Donator als auch einen Akzeptor, wobei die Konzentration des Donators (Nd) relativ höher ist und wobei ein Fremdstoff vom η-Typ in einer relativen Konzentration von 1 χ
10~ bis 10 Atom-% enthalten ist;.
Fremdstoffs vom η-Typ, oder sowohl einen Donator als auch einen Akzeptor, wobei die Konzentration des Donators (Nd) relativ höher ist und wobei ein Fremdstoff vom η-Typ in einer relativen Konzentration von 1 χ
10~ bis 10 Atom-% enthalten ist;.
Die Ladungs-erzeugungsschicht 104 in dem erfindungsgemäßen,
photoleitfähigen Element 100 hat die Funktion der Erzeugung von Phototrägern durch Absorbieren von
primären, elektromagnetischen Wellen, die während
der Bildung von elektrostatischen Ladungsbildern projiziert werden bzw. auf das photo^eitfähige Element
auftreffen. Durch Einbau bzw. Einmischen von 1 χ 10~ bis 10 Atom-% eines Fremdstoffs, der den Leitfähigkeitstyp in der vorstehend beschriebenen Weise reguliert, kann die Lichtempfindlichkeit des photoleitfähigen Element im Bereich der längeren Wellenlängen im
Vergleich mit den bekannten, phptoleitfähigen Elementen
der Bildung von elektrostatischen Ladungsbildern projiziert werden bzw. auf das photo^eitfähige Element
auftreffen. Durch Einbau bzw. Einmischen von 1 χ 10~ bis 10 Atom-% eines Fremdstoffs, der den Leitfähigkeitstyp in der vorstehend beschriebenen Weise reguliert, kann die Lichtempfindlichkeit des photoleitfähigen Element im Bereich der längeren Wellenlängen im
Vergleich mit den bekannten, phptoleitfähigen Elementen
- 43 - DP: 1762
' in hohem Maße verbessert werden, während auch die Eigenschaften einer Ladungserzeugungsschicht in dem
photoleit£ähigen Element in zufriedenstellender Weise erzielt werden.
Es ist demnach möglich, als Lichtquelle einen Laser anzuwenden, der Licht im Bereich der längeren
Wellenlängen emittiert, beispielsweise einen AlGaAs-Halbleiterlaser
(emittiertes Licht: 0,8 jam-Band? 0,7
■0 Band). Die Ladungserzeugungsschicht 104 kann natürlich
unter Anwendung von Licht mit kürzeren Wellenlängen als in den vorstehend erwähnten Wellenlängenbereichen
eine ausreichende Menge von Phototrägern erzeugen; weshalb auch eine Lichtquelle, die Licht in einem
■5 solchen, kurzwelliger! Bereich emittiert, eingesetzt
werden kann.
Die nachstehend beschriebene Ladungstransportschicht 105 besteht aus a-Si(H, X) mit normalen Spek-
zy} tral-rLichtempfindlichkeitseigenschaften. Deshalb tritt
in der erwähnten Schicht 105 eine Erzeugung von Phototrägern ein, wenn.eine Licht im Bereich des gewöhnlichen,
sichtbaren Lichts emittierende Lichtquelle, beispielsweise eine Halogenlampe, eine Wolframlampe
-* oder eine Leuchtstoffröhre, angewendet wird, weil
das von einer solchen Lichtquelle emittierte Licht primär durch die erwähnte Ladungstransportschicht
105 absorbiert wird. Deshalb kann das erfindungsgemäße,
photoleitfähige Element auch in diesem Fall in zufrie-
denstellender Weise eingesetzt werden.
In wenigen Worten, das erfindungsgemäße, photoleitfähige Element kann über einen weiten Wellenlängenbereich
des Lichts, zu dem der normale Bereich des
sichtbaren Lichts, der Bereich der längeren Wellenlängen
31.51U6
- 44 - DE 1762
im Bereich des sichtbaren Lichts und sogar Licht mit Wellenlängen aus einem Bereich mit noch längeren Wellenlängen
gehören, eine ausreichende Lichtempfindlichkeit und ein schnelles Ansprechen auf Licht zeigen, weshalb
verschiedene Lichtquellen mit verschiedenen Wellenlängenbereichen angewendet werden können.
Die Menge des in der Ladungserzeugungsschicht 104 enthaltenen Fremdstoffs liegt im allgemeinen in
dem vorstehend angegebenen, numerischen Bereich, vorzugsweise jedoch in dem Bereich von 5 χ 10~ bis 10
Atom-%, wodurch weiter verbesserte Wirkungen erzielt werden. Für die Schichtdicke der Ladungserzeugungsschicht
104 wird geeigneterweise ein möglichst geringer Wert innerhalb des Bereichs gewählt, mit dem die projizierten
bzw. auftreffenden, elektromagnetischen Wellen
in ausreichendem Maße absorbiert werden können, und die Schichtdicke der Ladungserzeugungsschicht 104
beträgt im allgemeinen 0,3 bis 5 pm und vorzugsweise
20 0,5 bis 2 um.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Bilderzeugungselement für elektropho1;ographische Zwecke hat die auf die
Ladungserzeugungsschicht 104 laminierte Ladungstransportschicht 105 für eine wirksame Lösung der
Aufgabe der Erfindung die Funktion eines wirksamen Transports der in der Ladungserzeugungsschicht 104
erzeugten Ladungen und gleichzeitig die Funktion der Erzeugung von Phototrägern durch Absorption von Licht
im Bereich des sichtbaren Lichtg. Eine solche Ladungstransportschicht
105 besteht aus a-Si(H, X) mit den nachstehend gezeigten Halbleitereigenschaften.
(pa-Si(H, X) vom p-Typ: Dieser Typ enthält nur
35 einen Akzeptor oder sowohl einen Donator als auch
.- 3151U6
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einen Akzeptor mit einer relativ höheren Konzentration des Akzeptors;
(Da-Si(H, X) vom p~-Typ: Bei diesem Typ handelt
es sich um einen Typ vom (l) , bei dem die Konzentration
des Akzeptors (Na) niedrig oder relativ niedriger ist;
(S)a-Si(H, X) vom η-Typ: Dieser Typ enthält nur
einen Donator oder sowohl einen Donator als auch einen
Akzeptor mit einer relativ höheren Konzentration des Donators;
@a-Si (H, X) vorn n~-Typ: Bei dieäem Typ handelt
es sich um einen Typ vom (g) , bei dem die Konzentration
des Donators (Nd) niedrig oder relativ niedriger ist;
(f) a-Si(H, X) vom i-Typ: Bei diesem Typ gilt
Na <=". Nd <^ 0 oder Na ** Nd.
Typische Beispiele für Halogenatome (X), die erfindungsgemäß in die Ladungstransportschicht 105
eingebaut werden, sind Fluor, Chlor, Brom und Jod, wobei Fluor und Chlor besonders bevorzugt werden.
Erfindungsgemäß kann die Bildung einer Ladungserzeugungsschicht 104 oder einer Ladungstransportschicht
105, die aus a-Si(H, X) besteht, nach einem Vakuumovy
aufdampfungsverfahren unter Anwendung einer Entladungserscheinung, beispielsweise nach dem Glimmentladungsverfahren,
dem Zerstäubungsverfahren oder dem Ionenplattierverfahren, erfolgen. Für die Bildung einer
aus a-Si(H, X) bestehenden Ladungstransportschicht
nach dem Glimmentladungsverfahren wird beispielsweise
- 46 - DE 1762
ein Ausgangsmaterial für die Einführung von Wasserstoff atomen und/oder Halogenatomen zusammen mit einem
gasförmigen Ausgangsmaterial für die Zuführung von Siliciumatomen (Si) in eine Abscheidungskammer eingeleitet,
deren Innendruck vermindert werden kann, und in der Abscheidungskammer wird eine Glimmentladung
erzeugt, wodurch auf der Oberfläche eines Trägers, der in der Abscheidungskammer in eine vorbestimmte
Lage gebracht worden ist, eine Schicht aus a-Si(H, X) gebildet wird. Wenn die Ladungstransportschicht nach
dem Zerstäubungsverfahren gebildet werden soll, kann ein gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung
von V/asse rs toff atomen und/oder Halogenatomen in eine
zur Zerstäubung dienende Kammer eingeleitet werden, wenn ein aus Silicium (Si) gebildetes Target in einer
Atmosphäre aus einem Inertgas wie Ar, He oder einer Gasmischung auf der Grundlage dieser Gase zerstäubt
wird.
Als wirksame, gasförmige Ausgangsmaterialien für die Zuführung von Si, die erfindungsgemäß eingesetzt
werden können, können gasförmige oder vergasbare Siliciumhydride (Silane) wie SiH^, Si3Hg, Sl3H8
und Si4H10 und andere Materialien erwähnt werden.
25 im Hinblick auf die leichte Handhabung während der
Schichtbildung und den Wirkungsgrad bezüglich der
Zuführung von Si werden SiH. und SinH- besonders be-
4 do
vorzugt.
Als wirksame, gasförmige Ausgangsmaterialien für den Einbau von Halogenatomen, die erfindungsgemäß
eingesetzt werden können, kann eine Anzahl von Halogenverbindungen wie gasförmige Halogen, Halogenide, Interhalogenverbindungen
und halogensubstituierte Silan-
derivate, die gasförmig oder vergasbar sind, erwähnt
werden.
- 47 - DE 1762
] Alternativ kann erfindungsgemäß in wirksamer
Weise auch eine gasförmige oder vergasbare, Halogenatome enthaltenden· Siliciumverbindung eingesetzt werden,
die aus Siliciumatomen und Halogenatomen besteht.
Typische Beispiele für Halogenverbindungen, die erfindungsgemäß vorzugsweise eingesetzt werden, sind
Halogene in Gasform wie Fluor, Chlor, Brom oder Jcd und Interhalogenverbindungen wie BrF, ClF, ClF0, BrFj-,
BrF3> JF7» JF5» JC1 öder JBr. Als Halogenatome enthaltende
Siliciumverbindungen werden halogensubstituierte Silanderivate wie SiF-, Si0F-, SiCl. oder SiBr. bevor-
4 ά ο 4 4
ZUgt ._ '
■je Wenn das erfindungsgemäße, photoleitfähige Element
nach dem Glimmentladungsverfahren unt&r Einsatz einer
solchen, Halogenatome enthaltenden Siliciumverbindung
gebildet wird, kann eine Ladungserzeugungsschicht 104 oder eine Ladungstransportschicht 105, die aus
on a-Si:X besteht, ohne Einsatz von gasförmigem Silan
als zur Zuführung von Si befähigtem, gasförmigem Ausgangsmaterial auf einem gegebenen Träger gebildet
werden.
Bei der Bildung der Ladungserzeugungsschicht 104 oder der Ladungstransportschicht 105, die Halogenatome
enthält, nach dem Glimmentladungsverfahren besteht das grundlegende Verfahren darin, daß ein gasförmiges
Ausgangsmaterial für die Zuführung von Si, nämlich ein gasförmiges Siliciumhalogenid, und ein
Gas wie Ar, H? oder He in einem vorbestimmten Verhältnis
in einer geeigneten Strömungsmenge in die zur Bildung der Ladungserzeugungsschicht oder der Ladungstransportschicht
dienende Abscheidungskatnmer eingeleitet
werden, worauf zur Bildung einer Plasmaatmosphäre
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aus diesen Gasen eine Glimmentladung angeregt wird, wodurch auf der Sperrschicht 102, die vorher auf einem
Träger gebildet worden ist, die Ladungserzeugungsschicht 104 oder auf der Ladungserzeugungsschicht
104 die Ladungstransportschicht 105 gebildet wird. Eine Schicht kann zum Einbau von Wasserstoffatomen
in die Schicht auch gebildet werden, indem man mit diesen Gasen eine gasförmige, Wasserstoffatome enthaltende
Siliciumverbindung in einem geeigneten Verhältnis vermischt.
Alle Gase, die zur Einführung der jeweiligen Atome dienen, können entweder in Form einer einzelnen
Spezies oder in Form einer Mischung von mehreren Spezies in einem vorbestimmten Verhältnis eingesetzt werden.
Zur Bildung einer aus a-Si(H, X) bestehenden Ladungserzeugungsschicht oder Ladungstransportschicht nach
dem Reaktions-Zerstäubungsverfahren oder dem Ionenplattierverfahren wird beispielsweise ein Target aus
20 Si eingesetzt, und dieses Target wird im Fall des
Zerstäubungsverfahrens in einer geeigneten Gasplasmaatmosphäre zersstäubt. Alternativ wird im Fall des
Ionenplattierverfahrens polykristallines Silicium oder Einkristall-Silicium als Verdampfungsquelle in
ein Aufdampfungsschiffchen hineingebracht, und die
Si licium-Verdampfungsquelle wird durch Erhitzen nach
dem Widerstands-Heizverfahren oder dem Elektronenstrahlverfahren verdampft, um auf diese Weise verdampfte,
fliegende bzw. verflüchtigte Substanzen durch eine geeignete Gasplasmaatmosphäre hindurchgehen zu lassen.
Während dieses Vorgangs kann zum Einbau von Halogenatomen
in die gebildete Schicht sowohl beim Zerstäubungsverfahren als auch beim Ion.enplattierverfahren
eine gasförmige Halogenverb indurjg, wie sie vorstehend
- 49 - DE 1762
erwähnt worden ist oder eine Halogenatome enthaltende Siliciumverbindung, wie sie vorstehend erwähnt worden
ist, in die Abscheidungskammer eingeführt werden, um in der Abscheidungskammer eine Plasmaatmosphäre
aus diesem Gas zu bilden.
, Wenn Wasserstoffatome eingeführt werden, können
ein zum Einbau von Wasserstoffatomen dienendes, gasförmiges
Ausgangsmaterial wie H_ und ein Gas wie die vorstehend erwähnten Silane in die zur Zerstäubung
dienende Abscheidungskammer eingeführt werden, worauf eine Plasmaatmosphäre aus diesen Gasen gebildet wird.
Als gasförmige Ausgangsmaterialiön für die Einführung
von Halogenatomen können erfindungsgemäß in wirksamer Weise die Vorstehend erwähnten Halogenverbindungen
oder Halogenatome enthaltenden Siliciumverbindungen eingesetzt werden. Außerdem kann auch
ein gasförmiges oder vergasbares Halogenid eingesetzt werden, das Wasserstoffatome als eine der an seinem
Aufbau beteiligten Atomarten enthält. Beispiele für solche Halogenide, die wirksame Ausgangsmaterialien
für die Bildung einer Ladungserzeugungsschicht und einer Ladungstransportschicht sind, sind Halogenwasser
stoffe wie HF, HCl, HBr und HJ oder halogensubstituier
te Siliciumhydride wie SiHpF-, SiHpCl^, SiHCl3, SiHpBr
und SiHBr3.
Diese Wasserstoffatome enthaltenden Halogenide^
durch die während der Bildung der Ladungserzeugungsschicht oder der Ladungstransportschicht gleichzeitig
mit der Einführung von Halogenatomen Wasserstoffatome
in die Schicht eingeführt werden können, die hinsichtlich der Regulierung der elektrischen oder optischen
"" Eigenschaften sehr wirksam sind, können vorzugsweise
31b1H6
- 50 - DE 1762
1 als Ausgangsrnaterial für die Einführung von Halogen
eingesetzt werden.
Für den Einbau von Wasserstoffatomen in die Struktür
der Ladungserzeugungsschicht oder Ladungstransportschicht ist es zulässig, daß in einer Abscheidungskammer,
in der eine Entladung angeregt wird, zusammen mit einer für die Bildung von a-Si dienenden
Siliciumverbindung H„ oder ein gasförmiges Siliciumhydrid wie SiH4, Si2H5, Si3H3 oder Si4H10 vorhanden
ist.
Beispielsweise wird im Fall des Reaktions-Zerstäubungsverfahrens
ein Si-Target eingesetzt, und ein.
zum Einbau von Halogenatomen dienendes Gas und Hp-Gas
werden, zusammen mit einem Inertgas wie He oder Ar, falls dies notwendig ist, in eine- Abseheidungskammer
eingeleitet, in der eine Plasmaatmosphäre gebildet wird, wobei das Si-Target zerstäubt wird, was dazu
führt, daß auf der Ladungserzeugungsschicht 104 eine ausa-Si(H, X) bestehende Ladungstransportschicht
mit den gewünschten Eigenschaften gebildet.
Außerdem kann auch ein Gas wie B0H-., PH_ oder
; ei Ό 3
25 PF„ oder ein anderes Gas eingeführt werden, damit
auch eine Zugabe von Fremdstoffen bewirkt wird.
Die Menge der V/asserstoffatome (H) oder Halogenatome
(X), die erfindungsgemäß in die Ladungserzeugungsschicht
oder Ladungstransportschicht eingebaut werden, oder die Gesamtmenge dieser beiden Atomarten kann
im allgemeinen 1 bis 40 Atom-% und vorzugsweise 5 bis 30 Atom-% betragen.
3151U6
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Zur Regulierung der Mengen der Wasserstoffatome (H) und/oder der Halogenatome (X), die in diese Schichten
eingebaut werden, können Faktoren wie die Trägertemperatur während der Abscheidung und/oder die Mengen
der in das Abscheidungs-Vorrichtungssystem eingeführten, zum Einbau von Wasserstoffatomen (H) oder Halogenatomen
(X) dienenden Ausgangsmaterialien und die Entladungsleistung reguliert werden.
Um der Ladungstransportschicht Leitfähigkeit vom n-, p- oder i-Typ oder um der LadUngserzeugungsschicht
Leitfähigkeit vom η - oder ρ -Typ zu verleihen, können während der Bildung der Schicht nach dem Glimmentladungsverfahren
oder dem Reaktions-Zerstäubungsverfahren ein Fremdstoff vom η-Typ, ein Fremdstoff
vom p-Typ oder Fremdstoffe von beiden Typen in einer regulierten Menge in die Schicht hineingegeben werden.
Als Fremdstoff, der in die Ladungserzeugungsschicht 20 und die Ladungstransportschicht hineinzugeben ist,
um diesen Schichten Leitfähigkeit vom p-Typ zu verleihen, kann vorzugsweise ein Element der Gruppe III A
des Periodensystems wie B, Al, Ga, In oder Tl erwähnt werden.
25
25
Andererseits kann als Fremdstoff vom η-Typ vorzugsweise ein Element der Gruppe V A des Periodensystems
wie N, P, As, Sb oder Bi eingesetzt werden.
· Die vorstehend beschriebenen Fremdstoffe sind in der Schicht in einer Menge in der Größenordnung
von ppm enthalten, weshalb es nicht notwendig ist, der durch diese Fremdstoffe verursachten Umweltverschmutzung
eine so große Aufmerksamkeit zu schenken
wie im Fall der Hauptbestandteile, aus denen die
- 52 - DE 1762
Ladungstransportschicht besteht, jedoch wird vorzugsweise eine Substanz eingesetzt, die eine möglichst
geringe Umweltverschmutzung verursacht. Von diesem Gesichtspunkt aus und auch im Hinblick auf die elektrisehen
und optischen Eigenschaften der gebildeten Schicht wird ein Material wie B, Ga, P und Sb am meisten bevorzugt.
Außerdem ist es beispielsweise auch möglich, die Eigenschaften der Schicht so zu regulieren, daß
die Schicht Leitfähigkeit vom η-Typ erhält, indem Li oder andere Substanzen durch thermische Diffusion
oder Implantation interstitiell hinzugegeben werden.
Die in die Ladungstransportschicht hineinzugebende Menge des Fremdstoffs wird in geeigneter Weise in
Abhängigkeit von den gewünschten elektrischen und optischen Eigenschaften festgelegt, jedoch beträgt
diese Menge im Fall eines Fremdstoffs der Gruppe III A des Periodensystems im allgemeinen Null (keine Dotie-
—3
rung) bis 5 χ JO Atom-%, um der Schicht Leitfähigkeit vom n~-, i- oder p~-Typ zu verleihen, während diese Menge im Fall eines Fremdstoffs der Gruppe III A 5 χ 10"3 bis 1 χ 1O~2 Atom-% beträgt, um der Schicht Leitfähigkeit vom p-Typ zu verleihen. Ein Fremdstoff der Gruppe VA des Periodensystems wird geeigneterweise in einer Menge von 5 χ 10 Atom-% oder weniger hinzugegeben, um der Schicht Leitfähigkeit vom η-Typ zu verleihen.
rung) bis 5 χ JO Atom-%, um der Schicht Leitfähigkeit vom n~-, i- oder p~-Typ zu verleihen, während diese Menge im Fall eines Fremdstoffs der Gruppe III A 5 χ 10"3 bis 1 χ 1O~2 Atom-% beträgt, um der Schicht Leitfähigkeit vom p-Typ zu verleihen. Ein Fremdstoff der Gruppe VA des Periodensystems wird geeigneterweise in einer Menge von 5 χ 10 Atom-% oder weniger hinzugegeben, um der Schicht Leitfähigkeit vom η-Typ zu verleihen.
Die Schichtdicke der Ladungstransportschicht kann in geeigneter Weise wie gewünscht so festgelegt
werden, daß die in der Ladungserzeugungsschicht erzeugten Phototräger in wirksamer Weise injiziert bzw.
eingeführt werden können und daß die injizierten bzw. eingeführten Phototräger in wirksamer Weise in einer
bestimmten Richtung transportiert werden können, jedoch
3151U6
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beträgt die Schichtdicke der Ladungstransportschicht im allgemeinen 3 bis 100 μη\ und vorzugsweise 5 bis
50 μΐη.
Erfindungsgemäß, kann auch eine Ladungstransportschicht
105 mit einem relativ niedrigeren, elektrischen Widerstand angewendet werden, weil die Sperrschicht
102 vorgesehen ist. Die gebildete Ladungstransportschicht 105 kann jedoch einen spezifischen Dunkelwiderstand
von vorzugsweise 5 χ 10 fa. cm oder mehr und
insbesondere 10 ,ß,. Cm oder mehr haben, um bessere
Ergebnisse zu erzielen.
Der numerische Wert des spezifischen Dunkelwider-15 stands stellt besonders dann einen wichtigen Faktor
dar, wenn das hergestellte, photoleitfähige Element als Bilderzeugungselement für elektrophotographische
Zwecke, als hochempfindliche Lesevorrichtung oder als Bildaufnahmevorrichtung bzw. Bildabtastvorrichtung,
20 die für den Einsatz in Bereichen mit niedriger Beleuchtungsstärke vorgesehen sind, oder als photoelektrischer
Wandler eingesetzt wird.
Die Schichtdicke der photoleitfähigen Schicht 103 des erfindungsgemäßen, photoleitfähigen Elements
kann in geeigneter Weise wie gewünscht in Überstimmung mit dem'Anwendungszweck, beispielsweise in Abhängigkeit
davon, ob das photoleitfähige Element als Lesevorrichtung, als Bildaufnahmevorrichtung bzw. Bildabtastvorrichtung
oder als Bilderzeugungselement für elektrophotographische Zwecke eingesetzt werden soll, festgelegt
werden.
Die Schichtdicke der photoleitfähigen Schicht
0^ 103 wird erfindungsgemäß in geeigneter Weise so in
3151U6
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Beziehung zu der Dicke der Sperrschicht 102 festgelegt,
daß für eine wirksame Lösung der Aufgabe der Erfindung
sowohl die photoleitfähige Schicht 103 als auch die Sperrschicht 102 in wirksamer Weise ihre Funktion
erfüllen können. Im allgemeinen kann die photoleitfähige Schicht vorzugsweise einige hundertmal bis einige
tausendmal so dick sein wie die Sperrschicht 102.
Fig. 2 zeigt einen zur Erläuterung des Aufbaus
einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
photoleitfähigen Elements dienernden, schematischen Schnitt. Das in Fig. 2 gezeigte, photoleitfähige Element
200 hat die gleiche Schichtstruktur wie das in Fig. 1 gezeigte, photoleitfähige Element 100, jedoch ist
zwischen der Ladungserzeugungsschicht 204 und der Ladungstransportschicht 205 eine zweite Sperrschicht
206 vorgesehen, und die erste Sperrschicht 202, die Ladungserzeugungsschicht 204 und die Ladungstransportschicht
205 gleichen in bezug auf das die Schicht bildende Material, die Schichtdicke und die Eigenschaften
der jeweils entsprechenden Schicht des in Fig. 1 gezeigten, photoieitfähigen Elements 100.
Die zweite Sperrschicht 206 hat die Funktionen, eine Injektion bzw. Einführung von in der Ladungserzeugungsschicht
vorliegenden, freien Ladungsträgern von der Seite der Ladungserzeugungsschicht 204 zu der
Seite der Ladungstransportschicht 205 zu verhindern oder eine Injektion bzw. Einführung von in der Ladungstransportschicht
205 vorliegender^, freien Ladungsträgern von der Seite der Ladungstransportschicht '205 zu der
Seite der Ladungserzeugungsschicht 204 zu verhindern und auch die Funktion, von den in der Ladungserzeugungsschicht
204 erzeugten Phototrägern denjenigen, die zu der Seite der Ladungstransportschicht 205 bewegt werden sollen, einen
3151U6
- 55 - DE 1762
leichten Durchgang zu der Seite der Ladungstransportschicht
205 zu ermöglichen und die Photo träger dadurch in wirksamer Weise in die Ladungstransportschicht
205 zu injizieren bzw. einzuführen. 5
Die zweite Sperrschicht 206 kann unter Einsatz des gleichen Materials und in der gleichen Weise wie
bei der Herstellung der ersten Sperrschicht 202 gebildet werden, und die zweite Sperrschicht 206 kann etwa
die gleiche Schichtdicke erhalten wie die erste Sperrschicht 202. Die zweite Sperrschicht 206 hat jedoch
geeigneterweise eine möglichst geringe Dicke, soweit sie die zur Erfüllung ihrer Funktion erforderlichen
Eigenschaften aufweist. Im einzelnen beträgt die
15 Schichtdicke der zweiten Sperrschicht 206 im allgemeinen
1,0 bis 100,0 nm und vorzugsweise 2,0 bis 50,0 nm.
Fig. 3 zeigt einen zur Erläuterung der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßeh, photoleitfähigen
Elements dienenden, schematischen Schnitt. Das in
Fig. 3 gezeigte, photoleitfähige Element 300 gleicht
in bezug auf die Schichtstruktur und die Funktion jeder Schicht dem in Fig. 1 gezeigten, photoleitfähigen
Element 100, jedoch ist bei ansonsten der gleichen
25 Schichtstruktur wie bei dem in Fig. 1 gezeigten, photoleitfähigen
Element 100 auf der oberen Oberfläche der Ladungstransportschicht 305 eine Oberflächen-Sperrschicht
306 vorgesehen.
30 Die Oberflächen-Sperrschicht 306 hat die Funktion,
eine Injektion bzw. Einführung der Oberflächenladungen in die Ladungstransportschicht 305 zu verhindern,
wenn ihre Oberfläche einer Ladungsbehandlung unterzogen
wird.
35
35
3151U6
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Die Oberflächen-Sperrschicht 306 kann aus einem Material bestehen, das in gewünschter Weise aus den
vorstehend als Materialien fUr den Aufbau der ersten Sperrschicht 302 erwähnten Materialien ausgewählt
5 worden ist.
Wenn das photoleitfähige Element 300 so angewendet wird, daß es von der Seite der Oberflächen-Sperrschicht
306 her mit elektromagnetischen Wellen bestrahlt
10 wird, gegenüber denen die photoleitfähige Schicht
303 empfindlich ist, sollten die Auswahl,des Materials,
aus dem die Oberflächen-Sperrschicht 306 besteht, und die Festlegung der Dicke der Oberflächen-Sperrschicht
306 in sorgfältiger Weise erfolgen, damit die elektromagnetischen Wellen, mit denen das photoleitfähige
Element 300 bestrahlt wird, die photoleitfähige Schicht 303 in einer Menge erreichen können, die ausreicht,
um die Erzeugung von Phototrägern mit. einem guten Wirkungsgrad anzuregen.
Die Oberflächen-Sperrschicht 306 kann in der gleichen Weise wie bei der Bildung der ersten Sperrschicht
302, beispielsweise nach dem Glimmentladungsverfahren oder dem Reaktions-Zerstäubungsverfahren,
25 gebildet werden.
Die Schichtdicke der Oberflächen-Sperrschicht
306 kann in geeigneter Weise so in Abhängigkeit von dem Material, aus dem die Schicht besteht, und den
30 Bedingungen für die Bildung der Schicht festgelegt
werden, daß die Oberflächen-Sperrschicht 306 die vorstehend erwähnte Funktion in ausreichendem Maße erfüllt.
Die Schichtdicke der Oberflächen-Sperrschicht 35 306 beträgt erfindungsgemäß wünschenswerterweise
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im allgemeinen 3,0 nm bis 5 μτη und vorzugsweise 5,0 nm
bis 2 pm.
In Fig. 4 wird ein zur Erläuterung des Aufbaus
der vierten AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen,
photoleitfähigen Elements dienender, schematischer Schnitt gezeigt.
Die Schichtstruktur des in Fig. 4 gezeigten, 10 photoleitfähigen Elements 400 besteht aus einer ersten
Sperrschicht 402 auf einem Träger 401, einer photoleitfähigen Schicht 403 auf der Sperrschicht 402 und einer
Oberflächen-Sperrschicht 407 auf der photoleitfähigen Schicht 403. Die- phoioleitfähige Schicht 403 weist
15 eine zwischen einer Ladungserzeugungsöchicht 404 und
einer Ladungstransportschicht 405 liegende, zweite
Sperrschicht 406 auf, wobei die Ladungserzeugungsschicht 404 auf der unteren Seite und die Ladungstransportschicht
405.auf der Oberen Seite der zweiten Sperr-20 schicht 406 ausgebildet ist.
Die Schichten, aus denen das photoleitfähige
Element 400 besteht, haben jeweils die gleiche Funktion wie die entsprechenden Schichten in den in Fig. 1
bis Fig. 3 erläuterten, photoleitfähigen Elementen, und auch die Materialien, aus denen die Schichten
bestehen, und die Schichtdicken sind die gleichen.
Die photoleitfähigen Elemente haben bei den in 30 Fig. 5 und Fig. 6 gezeigten Ausführungsformen photoleitfähige
Schichten mit einer Schichtstruktur, bei der im Gegensatz zu der Schichtstruktur in den in Fig.
1 bis Fig. 4 gezeigten Ausführungsformen, bei denen eine Ladungserzeugungsschicht auf der näher zu dem
ob Träger befindlichen Seite und eine Ladungstransport-
31-51 U6
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schicht auf der weiter von dem Träger entfernten S.eite
ausgebildet ist, eine Ladungstransportschicht auf der näher zu dem Träger befindlichen Seite und eine
Ladungserzeugungsschicht auf der weiter von dem Träger
5 entfernten Seite ausgebildet ist.
Die Schichtstruktur des photoleitfähigen Elements 500 der in Fig, 5 gezeigten AusfUhrungsform weist
auf einem Träger 501 eine Ladungstransportschicht 503 und eine Ladungserzeugungsschicht 504, wobei zwischen
diesen Schichten eine Zwischen-Sperrschicht 505 angeordnet ist, sowie auch eine auf der Oberfläche
der Ladungserzeugungsschicht 5Q4 vorgesehene Oberflächen-Sperrschicht
506 auf. Die ^wischen-Sperrschioht 505 hat die Funktionen, eine Injektion bzw. Einführung
von in der Ladungserzeugungsschicht 504 vorliegenden, freien Ladungsträgern zu der Seite der Ladungstransportschicht
503 zu verhindern und von den in der Ladungserzeugungsschicht 504 erzeugten Phototrägern denjenigen, die
zu der Seite der Ladungstransportschicht 503 bewegt werden sollen, einen leichten Durchgang zu der Seite der Ladungstransportschicht
503 zu ermöglichen. Die Sperrschicht 505 kann in der gleichen Weise vfie bei der Bildung
der in Fig. 2 gezeigten Sperrschicht 206 gebildet
25 werden, und auch ihre Schichtdicke ist die gleiche wie bei der Sperrschicht 206. :
Bei der Schichtstruktur des photoleitfähigen
Elements 600 der.in Fig. 6 gezeigten, sechsten Ausfüh-
rungsform befindet sich die erste Sperrschicht 6O,2
auf der unteren Seite der photoleitfähigen Schicht 603, d. h. auf dem Träger 601, während sich die Oberflächen-Sperrschicht
607 auf der ,oberen Seite der photoleitfähigen Schicht 603 befindet, und die photo-
35 leitfähige Schicht 603 weist auf der dem Träger 601
3151H6
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zugewandten Seite eine Ladungstransportschicht und auf der der Oberflächen-Sperrschicht 607 zugewandten
Seite eine Ladungserzeugungsschicht 605 sowie eine zwischen der Ladungstransportschicht 604 und
der Ladungserzeugungsschicht 605 befindliche Sperrschicht 606 auf. Die Sperrschicht 606 hat die gleiche
Schichtdicke wie die in Fig. 2 gezeigte Sperrschicht 206.
Das ptiotoleitfähige Element 700 der in Fig.
gezeigten, siebenten Ausführungsform hat eine Schichtstruktur mit einer auf einem Träger 701 vorgesehenen,
photoleitfähigen Schicht 702. Die photoleitfähige. Schicht 702 weist in ihrem inneren Bereich eine zwischen
einer Sperrschicht 706 und einer Sperrschicht 707 befindliche Ladungserzeugungsschicht ?05 auf, und
bei der photoleitfähigen Schicht 702 befindet sich eine erste Ladungstransportschicht 703 auf der Außenseite
der Sperrschicht 706, während sich eine zweite Ladungstransportschicht 704 auf der Außenseite der
Sperrschicht 707 befindet. Die Sperrschichten 706 und 707 haben jeweils die Funktionen, eine Injektion
bzw. Einführung von in der Ladungserzeugungsschicht 705 vorliegenden, freien Ladungsträgern zu der Seite
der jeweiligen Ladungstransportschicht zu verhindern und den in der Ladungserzeugungsschicht 705 erzeugten
Phototrägern einen leichten Durchgang zu der Seite der jeweiligen Ladungstransportschicht zu ermöglichen.
Die Sperrschichten 706 und 707 können die gleiche Dicke haben und aus dem gleichen Material bestehen
wie die in Fig. 2 gezeigte Sperrschicht 206.
Fig. 8'zeigt einen zur Erläuterung des Aufbaus
der achten Ausführungsform des erfindungsgemäßen,
3151-U6
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1 photoleitfähigen Elements dienenden, schematischen
Schnitt.
Das in Fig. 8 gezeigte, photoleitfähige Element 800 besteht aus einer auf einem Träger 801 befindlichen,
photoleitfähigen Schicht 802 und einer in direkter Berührung mit der photoleitfähigen Schicht 802 ausgebildeten
Oberflächen-Sperrschicht 8Θ3, wobei die photoleitfähige Schicht 802 eine Schichtstruktur mit unterschiedlichen
Funktionen aufweist, d. h. aus einer Ladungstransportschicht 804 und einer Ladungserzeugungsschicht
805 besteht. · '
Die am Aufbau des in Fig. 8 gezeigten, photoleitfähigen Elements 800 beteiligte Oberflächen-Sperrschicht
803 hat die gleichen Eigenschaften wie die
in Fig. 3 gezeigte Oberflächen-Sperrschicht 306 und kann nach den gleichen Herstellungsbedingungen und
-verfahren unter Anwendung des gleichen Materials wie bei der Bildung der Oberflächen-Sperrschicht
gebildet werden. Die Ladungstransportschicht 804 und die Ladungserzeugungsschicht 805 haben die gleichen
Eigenschaften wie die in Fig. 1 gezeigte Ladungstransportschicht 105 bzw. Ladungs'erzeugungsschicht
104, und sie können in der gleichen Weise wie bei der Bildung der Ladungstransportschicht 105 bzw. der
Ladungsarzeugungsschicht 104 gebildet werden.
Fig. 9 zeigt einen zur Erläuterung des Aufbaus der neunten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
photoleitfähigen Elements dienernden, schematischen Schnitt. Das in Fig. 9 gezeigte, photoleitfähige Element
900 hat die gleiche Schichtstruktur wie das in Fig. 8 gezeigte, photoleitfähige Element, jedoch ist zwischen
dem Träger 901 und der Ladungstransportschicht 904
3151U6
- 61 - DE 1762 eine untere Sperrschicht 906 vorgeseheh.
Die untere Sperrschicht 906 hat die Funktion, eine Injektion bzw. Einführung von freien Ladungsträgern
von der Seite des Trägers 901 zu der Seite der Ladungstransportschicht 904 zu verhindern, und auch
die Funktion, von den Phototrägern, die in der Ladungs-
erzeugungsschicht 90S durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen erzeugt werden, denjenigen, die
10 zu der Seite des Trägers 901 bewegt werden sollen, einen leichten
Durchgang durch die untere Sperrschicht 906 zu ermöglichen. Das Material* aus dem die untere Sperrschicht
gebildet wird, kann nach Wunsch aus den Materialien ausgewählt werden, die für die Bildung der in Fig.
1 gezeigten Sperrschicht 102 eingesetzt werden, und die untere Sperrschicht 906 kann auch in der gleichen
Weise wie die Sperrschicht 102 gebildet werden.
Beispiel 1
20
20
Unter Anwendung einer in einem reinen, vollständig abgeschirmten Raum untergebrachten Vorrichtung, wie
sie in Fig. 10 gezeigt wird, wurde nach dem folgenden Verfahren ein phötoleitfähiges Element mit der
in Fig. 1 gezeigten Schichtstruktur hörgestellt.
Ein Träger 1002 aus Molybdän (10 cm χ 10 cm) mit einer Dicke von 0,5 mm, dessen Oberfläche gereinigt
worden war, wurde an einem Festhalteelement 1003 befestigt, das in einer vorbestimmten Lage in einer
Abscheidungskammer 1001 angeordnet war. Die Targets 1005,, 1006 bestanden aus hochreinem, polykristallinem
Silicium (99,999 %), das auf hochreinem Graphit (99,999 %) angeordnet war. Der Träger 1002 wurde durch
JJ eine innerhalb des Festhalteelements 1003 befindliche
- 62 - DE 1762
Heizvorrichtung 1004 mit einer Genauigkeit von +Ό,5 0C
erhitzt. Die Temperatur wurde mit einem Alumel-Chromel-Thermopaar direkt an der Rückseite des Trägers gemessen.
Dann wurde das Hauptventil 1031, nachdem festgestellt worden war, daß alle Ventile in dem System geschlossen
waren, vollständig geöffnet, wodurch die Abscheidungskammer einmal bis zu einem Druck von etwa 0,67 nbar
evakuiert wurde (während dieses Vorgangs waren alle anderen Ventile in dem System geschlossen). Anschließend
wurde das Hilfsventil 1029 geöffnet, und dann wurden die Ausströmventile 1024, 1025, 1026, 1027
und 1028 geöffnet, um die in den Durchfluß-Meßvorrichtungen 1037, 1038, 1039, 1040 und 1041 befindlichen
Gase in ausreichendem Maße zu entfernen. Dann wurden die Ausströmventile 1024, 1025, 1026, 1027 und 1028
und das Hilfsventil 1029 geschlossen. Dann wurde die Heizvorrichtung 1004 'eingeschaltet, wodurch die Trägertemperatur
auf einen Wert von 200°C gebracht wurde. Das Ventil 1018 der Ar-Gas (Reinheit: 99,999 %) enthaltenden
Bombe 1013 wurde geöffnet', bis der an dem Auslaßmanometer 1036 abgelesene Druck auf einen Wert
von 0,98 bar eingestellt worden war, und dann wurde das Einströmventil 1023 geöffnet, worauf das Ausströmventil
1028 allmählich geöffnet wurde, um Ar-Gas in die Abscheidungskammer 1001 hineinströmen zu lassen. Das
Ausströmventil 1028 wurde allmählich geöffnet, bis an dem Pirani-Manometer 1042 0,67 pbar angezeigt wurden.
Nachdem sich die Strömungsmenge in diesem Zustand stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1031 unter
Verengung seiner Öffnung allmählich geschlossen, bis der Druck in der Abscheidungskammer 13 jibar betrug.
Nachdem festgestellt worden war, daß sich die Durchfluß-Meßvorrichtung
1041 bei geöffneter Blende 1008 stabilisiert hatte, wurde die Hochfrequenz-Stromquelle
1043 eingeschaltet, wodurch zwischen den Targets 1005,
3151U6
- 63 - DE 1762
1 1006 und dem Festhalteelement 1003 eine Wechselspannung
mit einer Frequenz von 13,56 MHz und einer Leistung von 100 W angelegt wurde. Unter diesen Bedingungen,
die so abgestimmt waren, daß eine stabile Entladung 5 fortgesetzt wurde, wurde eine Schicht gebildet. Nachdem
die Entladung unter diesen Bedingungen 1 min lang fortgesetzt worden war, war eine erste Sperrschicht
mit einer Dicke von 10,0 nm gebildet worden. Dann wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1043 zur Unterbre-
chung der Entladung abgeschaltet. Anschließend wurde
das Ausströmventil 1028 geschlossen, und das Hauptventil 1031 wurde zur Entfernung des in der Abscheidungskammer
1001 befindlichen Gases vollständig geöffnet, bis. die Abscheidungskammer unter Erzielung eines Druckes
von 0,67 nbar evakuiärt worden war. Dann wurde die Eingangsspannung der Heizvorrichtung 1004 verändert,
wobei die Eingangsspännung unter Messung der Trägertemperatur erhöht wurde, bis d^.e Trägertemperatur
unter Erzielung eines ko
stabilisiert worden war.
unter Erzielung eines konstauten Wertes von 250 C
Dann wurden das Hilfsventil 1029 und das Ausströmventil 1028 vollständig geöffnet, wodurch die Durchflußmeßvorrichtung
IO41 in ausreichendem Maße bis zur
25 Erzielung von Vakuum entgast wurde. Nach dem Schließen des Hilfsventils 1029 und des Ausströmventils 1028
wurden das Ventil 1014 der Bombe 1009, die SiH4-GaS
(Reinheit: 99,999 %) enthielt, das mit H? bis zu einer
SiH.-Konzentration von 10 Vol.% verdünnt worden war
[nachstehend als SiH.(10)/H_ bezeichnet], und das
Ventil 1016 der Bombe 1011, die B_HC-Gas enthielt,
das mit H0 bis zu einer B0HC-Konzentration von 500
Volumen-ppm verdünnt worden war [nachstehend als B2H&(500)/Hp bezeichnetj, geöffnet, wobei der an den
Auslaß-Manometern 1032 bzw. 1034 abgelesene Druck
- 64 - DE 1762
jeweils auf 0,98 bar eingestellt wurde. Dann wurden die Einströmventile 1019 und 1021 allmählich geöffnet,
um SiH71(IO)ZH0-GaS und BoHc(500)/Ho-Gas in die Durch-
4 ά ei Ό ά
fluß-Meßvorrichtungen 1037 bzw. 1039 hineinströmen
zu lassen. Anschließend wurden die Ausströmventile 1024 und 1026 allmählich geöffnet, worauf das Hilfsventil
1029 geöffnet v/urde. Dabei wurden die Einströmventile 1019 und 1021 so eingestellt, daß das Gaszuführungsverhältnis
von SiH4(10)/Hp zu B0H5(500)/H-
10 1:2 betrug. Dann wurde die Öffnung des Hilfsventils
1029 unter sorgfältiger Ablesung des Pirani-Manometers
1042 eingestellt und so weit geöffnet, bis der Innendruck in der Abscheidungskammer 1001 13 /ibar erreichte.
Nachdem sich der Innendruck in der Abscheidungskammer
15 1001 stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1031
unter Verengung seiner Öffnung allmählich geschlossen, bis an dem Pirani-Manometer 1042 0,67 mbar angezeigt
wurden. Nachdem festgestellt worden war, daß sich die Gaszuführung und der Innendruck stabilisiert hatten,
20 wurde die Blende 1008 geschlossen, und dann wurde
die Hochfrequenz-Stromque1ie 1043 eingeschaltet, wodurch
zwischen den Elektroden 1Q03 und 1008 eine Hochfrequenzspannung
mit einer Frequenz von 13,56 MHz angelegt wurde, so daß in der Abscheidungskammer 1001
eine Glimmentladung mit einer Eingangsleistung von 10 W
erzeugt wurde. Nachdem die Glimmentladung 40 min lang bis zur. Bildung einer Ladungserzeugungsschicht mit
einer Schichtdicke von etwa 1 μψ fortgesetzt worden
war, wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1043 zur Unter-
30 brechung der Glimmentladung abgeschaltet, und das Hauptventil 1031 wurde vollständig geöffnet.
Der nächste Schritt bestand darin, daß die Ventile 1019 und 1021 so eingestellt wurden, daß das Gaszuführungsverhältnis
von SiH-(IQ)ZH0 zu BoHc(500)/H_ 500:1
4 ti ti Ό 2
3151 H6
- 65 - DE 1762
betrug, und der Innendruck in der Abscheidungskammer
1001 wurde durch Einstellung der Öffnung des Hilfsventils
1029 auf 13 jjbar gehalten. Nachdem sich der Innendruck
in der Abscheidungskammer 1001 stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1031 unter Verengung
seiner Öffnung allmählich geschlossen, bis das Pirani-Manometer 1042 0,27 mbar anzeigte. Nachdem festgestellt
worden war, daß sich das Einströmen der Gase und der Innendruck stabilisiert hatten, wurde die Hochfrequenz-Stromquelle
1043 eingeschaltet, wodurch zwischen den Elektroden 1003 und 1008 eine Hochfrequenzspannung
angelegt wurde, so daß in der Abscheidungskammer 1001 eine Glimmentladung mit einer Eingangsleistung von 10 W
erzeugt wurde. Die Glimmentladung wurde unter Aufrechterhaltung dieser Bedingungen etwa 10 h lang fortgesetzt,
wodurch eine Ladungstransportschicht gebildet wurde. Danach wurden die Heizvorrichtung 1004 und
die Hochfrequenz-Stromquelle 1043 abgeschaltet, und der Träger wurde auf 100 C abkühlen gelassen, worauf
die Ausströmventile 1024 und 1026 und die Einströmventile 1019 und 1021 bei vollständig geöffnetem Hauptventil
1031 geschlossen wurden, so daß der Innendruck in der Abscheidungskammer 1001 einen geringeren Wert
als 13 nbar erreichte. Dann wurde das Hauptventil 1031 geschlossen, und der Innendruck in der Abscheidungskammer
1001 wurde durch das Belüftungsventil 1030 auf Atmosphärendruck gebracht, worauf der Träger
aus der Abscheidungskammer herausgenommen wurde.
30 Die Gesamtdicke der in dieser Weise auf dem Träger gebildeten Schichten betrug etwa 15 jjm.
Das auf diese Weise hergestellte, photoleitfähige Element wurde in eine Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung
hineingebracht. Es wurde eine Koronaladung
3151H6
- 66 - DE 1762
mit +6,0 kV durchgeführt, und das photoleitfähige Element wurde durch Abtastung mit einem 780 nm-Halbleiterlaser,
dem Bildsignale zugeführt wurden, mit einer Lichtmenge von 5 μ3 belichtet.
Unmittelbar danach wurde ein negativ geladener Entwickler, der Toner und Tonerträger enthielt, kaskadenförmig
auf die Oberfläche des photoleitfähigen Elements auftreffen gelassen, wodurch auf dem photo-
10 leitfähigen Element ein gutes Tonerbild erhalten wurde.
Als das auf dem photoleitfähigen Element befindliche Tonerbild durch Koronaladung mit +5,0 kV auf ein Bildempfangspapier
bzw. Übertragungspapier übertragen ■ wurde, wurde ein klares Bild mit einer hohen Dichte
erhalten, das eine ausgezeichnete Auflösung sowie
eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit der Helligkeitsabstufung zeigte. Die vorstehend erwähnten Bildeigenschaften
wurden nicht verschlechtert, als die Bilderzeugung 50.000 mal wiederholt worden war.
In die Bombe 1010 war SiF.-Gas eingeschlossen,
das 10 Vol.% H2 enthielt [nachstehend als SiF4/H2(10)
bezeichnet]], und in die Bombe 1017 war N? eingeschlossen.
Bei diesen Gasen handelt es sich um einen Teil der in den nachstehenden Beispielen eingesetzten
Gasarten.
ou Verschiedene photoleitfähige Elemente wurden
unter den gleichen Bedingungen und nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde
bei der Bildung der Ladungserzeugungsschicht der Borgehalt (B-Gehalt) in dieser Schicht durch Änderung
des Zuführungsverhältnisses von SiH4C10)/H- zu
- 67 -
DE 1762
B^H,. (500) /Η« in verschiedener Weise verändert. Auch wurde
d. D ti
bei der Bildung der Ladungserzeugungsschicht ·
das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 unter den gleichen Bedingungen wiederholt, jedoch wurde die
Schichtdicke der Ladungserzeugungsschicht zwecks Herstellung verschiedener, photoleitfähiger Elemente
durch Änderung der Dauer der Glimmentladung in verschiedener Weise verändert. In allen Fällen wurde jede
Probe in die gleiche Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung wie in Beispiel 1 hineingebracht, worauf
auf den Proben Bilder erzeugt wurden. Die Bildqualität wurde bei jeder Probe beurteilt, wobei die in Tabelle
1 gezeigten Ergebnisse erhalten wurden.
Probe Nr.
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7
Schichtdicke (jum)
0,1 0,3
10
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
B-Gehalt (Atom-%)
-3 IQ"2 IQ-1 1
XXX
1£ X
|
ι
ι Δ |
Δ | O | ο: | Δ |
| ι Δ | O | @ | ©· | X |
| ! Δ | O | Θ | ο- | X |
| ίο | Θ | • Θ |
I
Δ ' |
X |
| I | O | O |
ι
Δ ' ι |
X |
1 2
I ^
10 XXXXX
ausgezeichnet gut
für die praktische Anwendung ausreichend für die praktische Anwendung nicht geeignet
- 68 - DE 1762 1 Beispiel 3
Bis zu dem Schritt der Bildung der Ladungserzeugungsschicht
wurde das gleiche Verfahren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Dann wurde ohne Belüftung des Vakuumsystems unter den gleichen Bedingungen wie bei der Bildung der ersten
Sperrschicht in Beispiel 1, wobei die Entladung jedoch 30 s lang durchgeführt wurde, eipe zweite Sperrschicht
gebildet. Dann wurde bis zu dem Schritt der Bildung der Ladungstransportschicht das gleiche Verfahren
unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wiederholt, wodurch ein photoleitfähiges Element mit der
in Fig. 2 gezeigten Schichtstruktur hergestellt wurde.
Diese Probe wurde in die gleiche Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung
wie in Beispiel 1 hineingebracht, und auf der Probe wurden Bilder erzeugt. Die Bildqualität
wurde beurteilt, wobei festgestellt wurde, daß übertragene Tonerbilder mit hoher Qualität erhalten
^ wurden, wodurch, gezeigt wird, daß gute Ergebnisse
erhalten wurden.
Bis zu dem Schritt der Bildung der Ladungstransportschi
icht wurde das gleiche Verfahren wie in
Beispiel 1 unter den gleichen Bedingungen durchgeführt. , Dann wurde ohne Belüftung des Vakuumsystems unter
den gleichen Bedingungen wie bei der Bildung der ersten
Sperrschicht in Beispiel 1 eine Oberflächen-Sperrschicht gebildet, wobei ein photoleitfähiges Element
mit der in Fig. 3 gezeigten Schichtstruktur erhalten wurde. Diese Probe wurde in die gleiche Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung
wie in Beispiel 1 hineinge-
bracht, und auf der Probe wurden Bilder erzeugt. Bei
31.51H6
- 69 - DE 1762
der Beurteilung der Bildqualität ergab sich, daß die Bilder im Vergleich mit den in Beispiel 1 erzeugten
Bildern eine weiter verbesserte Qualität hatten.
Bis zu dem Schritt der Bildung der Ladungstransportschicht wurde das gleiche Verfahren wie in
Beispiel 3 unter den gleichen Bedingungen durchgeführt.
Dann wurde ohne Belüftung des Vakuumsystems unter den gleichen Bedingungen wie bei der Bildung der ersten
Sperrschicht in Beispiel 1 eine Oberflächen-Sperrschicht gebildet, wobei ein photoleitfähiges Element mit der
in Fig. 4 gezeigten Schichtstruktur erhalten wurde.
Diese Probe wurde in die gleiche Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung
wie in Beispiel 1 hineingebracht, und auf der Probe wurden Bilder erzeugt. Bei der Beurteilung
der Qualität der erhaltenen Bilder wurde festgestellt, daß die Bildqualität im Vergleich mit der
Qualität der in Beispiel 3 erhaltenen Bilder noch weiter verbessert war.
Ein photoleitfähiges Element wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 hergestellt,
jedoch wurde bei der Stufe der Bildung der Ladungserzeugungsschicht
anstelle von B0Hc(BOO)ZHn-GaS PH„-Gas
c. b d. ο
eingesetzt, das mit H„ bis zu einer PH -Konzentration
^O von 500 Volumen-ppm Verdünnt worden war [nachstehend
als PH3(5OO)/H2 bezeichnet]. Das in diesem Fall erhaltene,
photoleitfähige Element hatte; die in Fig. 3 gezeigte Schichtstruktur mit einer ersten Sperrschicht,
einer Ladungserzeugungsschicht vom.n+-Typ,
UJ einer Ladungstransportschicht vom i-Typ und einer
..3151U6
- 70 - DE 1762
Oberflächen-Sperrschicht, die von der Seite des Trägers
her in der erwähnten Reihenfolge übereinandergeschichtet waren. Das auf diese Weise hergestellte, photoleitfähige
Element wurde in die gleiche Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung
hineingebracht, die in Beispiel 1 angewendet worden war. Durch Koronaladung mit -5,5 kV
und bildmäßige Belichtung durch Abtastung mit einem 780 nm-Halbleiterlaser, dem Bildsignale zugeführt
wurden, wobei die Lichtmenge 10 μJ betrug, wurden Ladungsbilder erzeugt. Unmittelbar nach der bildmäßigen
Belichtung wurde auf der Oberfläche des photoleitfähigen Elements durch kaskadenförmiges Auftreffenlassen
eines positiv geladenen Entwicklers auf die Oberfläche des photoleitfähigen Elements ein Tonerbild erhalten.
Das auf dem photoleitfähigen Element befindliche Tonerbild wurde durch Koronaladung mit.-5,2 kV auf ein
Bildempfangspapier bzw. Übertragungspapier übertragen, wobei auf dem Bildempfangspapier ein gutes, übertragenes
Bild erhalten wurde.
Auf der Grundlage der in Fig. 4 gezeigten Schichtstruktur wurden unter Abänderung der Bedingungen für
die Herstellung der ersten Sperrschicht, der zweiten Sperrschicht und der Oberflächen-Sperrschicht verschiedene
Proben von photoleitfähigen Elementen hergestellt, die in den Tabellen 2 bis 5 gezeigt werden. Bei diesen
Proben wurden als Ladungserzeugungsschicht und als
30 Ladungstransportschicht die gleichen Schichten wie
in Beispiel 1 beschrieben hergestellt.
co
to
Oi
| Probe Nr. | 7-1 7-2 |
Erste Sperrschicht | Gasförmiges Ausgangs material oder Target |
Gaszuführungs- oder Oberflä chen- Verhältni S |
- | Herstellung! verfahren |
Leistung (W) |
Schicht dicke (nm) |
| 7-3 | Zweite Sperrschicht | Polykristallines Si-Target, Graphit-Target, Ar |
Si ·. C = 1 : 9 | SiF4/H2(10): C2H4(10)/H2 »1:9 |
Zerstäubung | 100 | 20/) | |
| 7-4 | Oberflächen-Sperrschicht | SiH4 (verdünnt auf SiH4(10)/H2 : | Glimm entladung |
100 | 10/) | |||
| Erste Sperrschicht | 10 Vol.% mit H0) 2 C-H-(IO)ZH0 C2H4 (verdünnt auf 2 4 2 10 Vol.% mit H2) = 1:9 |
Zerstäubung | 200 | 200,0 | ||||
| Zweite Sperrschicht | Polykristallines Si-Target, Graohit-Target, SiF4 (H2-Gehalt: 10 Vol.Ä) |
Glimm entladung |
3 | 12/) | ||||
| Oberflächen-Sperrschicht | SiF4 (H2-Gehalt: 10 Vol.*) C-H4 (verdünnt auf 10 Vol.% mit H2) |
3 | 10p | |||||
| Erste Sperrschicht | 10 | 6 0,0 | ||||||
| (ke ine) Zweite Sperrschicht |
200 | 12/) | ||||||
| Oberflächen-Sperrschicht | - | - | ||||||
| Erste Sperrschicht | 200 | 12/) | ||||||
| Zweite Sperrschicht | 10 | 12/) | ||||||
| Oberflächen-Sperrschicht | 10 | 8,0 | ||||||
| 10 | 12,0 |
co
ω
ο
ο
»ο
(Λ
Probe Nr.
Erste Sperrschicht
Zweite Sperrschicht
Oberflächen-Sperrschicht '
Oberflächen-Sperrschicht '
Erste Sperrschicht
Zweite Sperrschicht
(keine;'
Oberflächen-Sperrschicht
Gasförmiges Ausgangs material oder Target
Polykristallines
Si-Target,
Ν» (verdünnt auf
50 Vol.% mit Ar)
GaszufUhrungs oder Oberflächen-Verhältnis
Erste Sperrschicht
Zweite Sperrschicht
Oberflächen-Sperrschicht
Oberflächen-Sperrschicht
Erste Sperrschicht
Zweite Sperrschicht
Zweite Sperrschicht
Oberflächen-Sperrschicht
S": H. (verdünnt auf
10 Vol. SS mit H2) ,
';2 · ' ■ ' ■■■. ,
= 1 : 10
Polykristallines
Sl-Target,
SiF4 (H2-Gehalt:
10 Vol.%)»
N„, Ar
N„, Ar
SiF4/H2(10)
= 1 : 10
SiF4 (H2-Gehalt:
10 Vol.%);,
;SiF4/H2(10)
= 1
Herstellung
verfahren
verfahren
Zerstäubung
Gl ι nrn~
Zerstäubung
Glimmentladung
Leistung
(W)
(W)
100
50
200
Schichtdicke (run) !
50,0 ;
10,0
50 0Ό
200
200
200
10
10
10
20,0
50,0
12,0
8,0
12,0
30.0
8,0
30,0
co
ο
Oi
| Probe Nr. | Gasförmiges Ausgangs material oder Target |
Gaszuführungs oder Oberflä chen-Verhältnis |
Herstelluhgi verfahren |
Leistung (W) |
Schicht-' dicke (nm) |
I
CJ ' |
i > | |
| Erste Sperrschicht | Polykristallines | ■ | Zerstäubung | 100 | 40,0 I | σ | ||
| 7-9 | ί ic s ΐ ns / Zweite "Sperrschicht |
Si-Target, Op (verdünnt auf |
- | 1—l | ..,:. | |||
| Oberflächen-Sperrschicht | 50 Vol.96 mit Ar) | 200 | 600,0 | ' · '' | ||||
| 7-10 | Erste Sperrschicht | SiH4 (verdünnt auf | 3 | 40,0 | ||||
| 7-11 | Zweite Sperrschicht | 10 Vol.96 mit H2), °2 |
SiH4(10)/H2 : O2
= 10 : 1 |
Glimm entladung |
3 | 8,0 | co | |
| Oberflächen-Sperrschicht | Polykristallines Si- Target/ SiF4 (H2-Gehalt: |
SiF4/H2(10) : O2
- τ ■·■ ίο |
Zerstäubung | 3 | 50,0 | cn | ||
| 7-12 | Erste Sperrschicht | 10 Vol.96) O2, Ar |
200 | 12,0 | —* | |||
| Zweite Sperrschicht | SiF4 (H2-Gehalt: 10 Vol.96) SiH . Ar, 0 |
SiF4/H2(10) : O2 | Glimm | 200 | 8,0 | |||
| Oberflächen-Sperrschicht | 4 2 | = 1:1 | entladung | 200 | 12,0 | |||
| Erste Sperrschicht | 10 | 10,0 | ||||||
| ZweiteeSperrschicht | - | - | ||||||
| Oberflächen-Sperrschicht | 20 | 20;0 | ||||||
CO O
cn
| Probe Nr. | 7-13 | Erste Sperrschicht | Gasf οτίΓι i ge 3 "Ausgang s- material oder Target |
Gaszuführungs- oder Oberflä chen- Verhäl tnis |
Herstellung verfahren |
Leistung (W) |
Schicht dicke (nm) |
| Zweite Sperrschicht | Al2O3-Target Ar |
— | Zerstäubung | 100 | 50,0 | ||
| Obe rflächen-Spe rrschi cht | 100 | 10,0 | |||||
| 100 | 50,0 |
- 75 - DE 1762 Beispiel 8
Unter Anwendung der in Fig. 10 gezeigten Vorrichtung,
die in einem reinen, vollständig abgedichteten Raum untergebracht war, wurde nach dem nachstehenden
Verfahren ein Bilderzeugungselement für elektrophotographische Zwecke hergestellt.
Ein 0,5 mm dicker Träger 1002 aus Molybdän mit den Abmessungen 10 cm χ 10 cm, dessen Oberfläche gereinigt
worden war, Wurde an einem Festhalteelement 1003 befestigt, das in einer vorbestimmten Lage in
einer Glimmentladungs-Abscheidungskammer 1001 angeordnet war. Die Targets 1005, 1006 bestanden aus hochreinem,
polykristallinem Silicium (99,999 %), das auf hochreinen Graphit (99,999 %) aufgebracht worden
war. Diese Targets wurden durch eine Blende 1008 abgedeckt.
Der Träger 1002 wurde durch eine innerhalb des Festhalteelements 1003 befindliche Heizvorrichtung
20 1004 mit einer Genauigkeit von +O,b°Q, erhitzt. Die
Temperatur wurde mit einem Alumel-Chromel-Thermopaar direkt an der Rückseite des Trägers gemessen. Dann
wurde das Hauptventil 1031, nachdem festgestellt worden war, daß alle Ventile in dem System geschlossen waren, voll-
ständig geöffnet, wodurch die Abscheidungskammer einmal
bis zu einem Druck von 0,67 nbar evakuiert wurde (während des Vorgangs waren alle Ventile in dem System
geschlossen). Dann wurden das Hilfsventil 1029 und die Ausströmventile 1024, 1025, 1026, 1027 und 1028
geöffnet, wodurch die in den Durchfluß-Meßvorrichtungen 1037, 1038, 1039, 1040 und 1041 befindlichen Gase
in ausreichendem Maße entfernt wurden. Dann wurden das Hilfsventil 1029 und die Ausströmventile 1024,
1025, 1026, 1027 und 1028 geschlossen. Dann wurde die Heizvorrichtung 1004 eingeschaltet, und die Ein-
- 76 - DE 1762
gangsspannung der Heizvorrichtung 1004 wurde erhöht
und unter Messung der
Trägertemperatur verändert, bis sich
die Trägertemperatur unter Erzielung eines konstanten
Wertes von 250 C stabilisiert hatte.
Anschließend wurden das Ventil 1014 der SiH4(10)/Hp-Gas
enthaltenden Bombe 1009 und das Ventil 1016 der B0H-(500)/Ho-Gas enthaltenden Bombe 1011 geöffnet,
c. D C.
bis der an den Auslaßrnanometern 1032 und 1034 abgelesene
Druck jeweils auf einen Wert von 0,98 bar eingestellt
war, und dann wurden die Einströmventile 1019 und 1021 allmählich geöffnet, um SiH.(10)/H -Gas und .
BpH-(500)/H„-Gas in die Durchfluß-Meßvorrichtungen
1037 bzw. 1039 hineinströmen zu lassen, worauf das Hilfsventil 1029 allmählich geöffnet wurde. Dabei
wurden die Einströmventile 1019 und 1021 so eingestellt, daß das Gaszuführungsverhältnis von SiH.(10)/H? zu
B2H (500)/H 500:1 betrug. Anschließend wurde die
Öffnung des Hilfsventils 1029 unter sorgfältiger Ablesung des an dem, Pirani-Manometer 1042 angezeigten
Drucks so eingestellt, daß der Innendruck in der Abscheidungskammer 1001 13 pbar erreichte. Nachdem sich
der Innendruck in der Abscheidungskammer 1001 stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1031 unter Verengung
seiner Öffnung allmählich geschlossen, bis das Pirani-Manometer 1042 0,67 mbar anzeigte. Nachdem festgestellt
worden war, daß sich das Einströmen der Gase und der Innendruck bei geschlossener Blende 1008 stabilisiert
hatten, wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1043 eingeschaltet, wodurch zwischen den Elektroden 1003 und
1008 eine Hochfrequenzspannung mit einer Frequenz von 13,56 MHz angelegt und in der Abscheidungskammer
1001 eine Glimmentladung mit einer Eingangsleistung von 10 W erzeugt wurde. Die Glimmentladung wurde 10 h
■3151H6
- 77 - DE 1762
lang fortgesetzt, wodurch eine Ladungstransportschicht mit einer Schichtdicke von etwa 15 jum gebildet wurde.
Dann wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1043 zur Unterbrechung der Glimmentladung abgeschaltet,
und das Ventil 1031 wurde einmal vollständig geöffnet. Dann wurden die Ventile 1019 und 1021 so eingestellt,
daß das Gaszuführungsverhältnis von SiH4(IO)/H2 zu
B0H-(500)/H0 den Wert 1:2 erreichte, und die Öffnung
des Hilfsventils 1029 wurde so eingestellt, daß der Innendruck in der Abscheidungskammer 1001 auf 13 ^ubar
gehalten wurde. Nachdem sich der Innendruck in der Abscheidungskammer 1001 stabilisiert hatte, wurdedas
Hauptventil 1031 unter Verengung seiner Öffnung allmählich geschlossen, bis das Pirani-Manometer 1042
0,27 mbar anzeigte. Nachdem festgestellt worden war, daß sich das Einströmen der Gase und der Innendruck
stabilisiert hatten, wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1043 eingeschaltet, Wodurch zwischen den Elektroden
1003 und 1008 eine Hdchfrequenzspannung mit einer Frequenz von 13,56 MHz angelegt wurde, was dazu führte,
daß in der Abscheidungskammer 1001 eine Glimmentladung
mit einer Eingangsleistung von 10 W erzeugt wurde. Die Glimmentladung wurde in dieser Weise etwa 40 min
lang fortgesetzt, wodurch eine Ladungserzeugungsschicht mit einer Dicke von etwa 1 urn gebildet wurde. Nach
dem Unterbrechen der Glimmentladung wurden die Ventile 1024 und 1026 bei vollständiger Öffnung der Ventile
1029 und 1031 geschlossen, wodurch die Abscheidungs-
30 kammer 1001 unter Erzielung eines Druckes von 0,67
nbar evakuiert wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Blende 1008 geöffnet. Die Trägertemperatur wurde auf
150°C einreguliert und konstant auf diesem Wert gehalten.
Dann wurde die Eingangsspannung der Heizvorrichtung 35 1004 vermindert, worauf das Ventil 1018 der Argongas
- 78 - DE 1762
(Reinheit: 99,999 %) enthaltenden Bombe 1013 geöffnet und so eingestellt wurde, daß der an dem Auslaßmanometer
1036 abgelesene Druck 0,98 bar erreichte. Dann wurde das Einströmventil 1023 allmählich geöffnet,
worauf das Ausströmventil 1028 allmählich geöffnet wurde, um Argongas in die Abscheidungskammer 1001
hineinströmen zu lassen. Das Ausströmventil 1028 wurde
allmählich geöffnet, bis der an dem Pirani-Manometer
1042 angezeigte Druck 0,67 ^ibar erreichte. Nachdem
sich die Strömungsmenge in diesem Zustand stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1031 unter Verengung
seiner Öffnung allmählich geschlossen, bis der Innendruck in der Abscheidungskammer 13 pbar erreichte .-Nachdem
bei geöffneter Blende 1008 festgestellt worden war, daß sich die Durchfluß-Meßvorrichtung 1041 stabilisiert
hatte, wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1043 eingeschaltet, wodurch zwischen den Targets 1005,
1006 und dem Festhalteelement 1003 eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 13,56 MHz und einer Leistung
von 100 W angelegt wurde. Unter diesen Bedingungen, die so abgestimmt waren, daß eine stabile Entladung
fortgesetzt werden konnte, winde eine Schicht gebildet. Die Entladung wurde auf diese Weise etwa 10 min lang
fortgesetzt, wodurch eine Oberflächen-Sperrschicht
25 mit einer Dicke von 90,0 nm gebildet wurde.
Die" Heizvorrichtung 1004 und die Hochfrequenz-Stromquelle
1043 wurden abgeschaltet, und der Träger
wurde auf 100 C abkühlen gelassen, worauf die Aus
strömventile 1024 und 1026 und die Einströmventile 1019 und 1021 bei vollständig geöffnetem Hauptventil
1031 geschlossen wurden, so daß der Innendruck in der Abscheidungskammer auf weniger als 13 nbar gebracht
wurde. Dann wurde das Hauptventil 1031 geschlossen, 35
und der Innendruck in der Abscheidungskammer 1001
3151U6
- 79 - DE 1762
wurde durch das Belüftungsventil 1030 auf Atmosphärendruck
gebracht, worauf der Träger aus der Abscheidungskammer
1001 herausgenommen wurde.
Das auf diese Weise hergestellte, photoleitfähige Element wurde in eine Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung
hineingebracht und einer Koronaladung mit -5,5 kV unterzogen, und unmittelbar danach wurde
das photoleitfähige Element durch Abtastung mit einem
780 nm-Halbleiterlaser, dem Bildsignale zugeführt
wurden, mit einer Lichtmenge von 5 uJ belichtet.
Unmittelbar danach wurde ein positiv geladener Entwickler, der Toner und Tonerträger enthielt, kaskadenförmig
auf die Oberfläche des photoleitfähigen Elements auftreffen gelassen, wodurch auf dem photoleitfähigen
Element ein gutes Tonerbild erhalten wurde, Als das auf dem Bilderzeugungselement für elektrophotographische
Zwecke befindliche Tonerbild durch Koronaladung mit -5,0 kV auf ein Bildempfangspapier bzw.
Übertragungspapier übertragen wurde, wurde ein klares Bild mit einer hohen Dichte erhalten, das eine ausgezeichnete
Auflösung sowie eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit der Helligkeitsabstufung zeigte. Die
vorstehend erwähnten Bildeigenschaften wurden auch nach 50.000 maliger Wiederholung des Bilderzeugungsverfahrens
nicht verschlechtert.
Beispiel 9
30
30
Verschiedene photoleitfähige Elemente wurden unter den gleichen Bedingungen und nach dem gleichen
Verfahren wie in Beispiel 8 hergestellt, jedoch wurde bei der Bildung der Ladungserzeugungsschicht der Borgehalt
(B-Gehalt) in dieser Schicht durch Änderung
315ΊΗ6
DE 1762
des Zuführungsverhältnisses von SiH.(10)/H2 zu
B0H-(500)/H„ in verschiedener Weise verändert. Auch
d b c.
wurde bei der Bildung der Ladungserzeugungsschicht das gleiche Verfahren wie in Beispiel 8 unter den
gleichen Bedingungen wiederholt, jedoch wurde die Schichtdicke der Ladungserzeugungsschicht zwecks Herstellung
verschiedener, photoleitfähiger Elemente durch Änderung der Dauer der Glimmentladung in verschiedener
Weise verändert. In allen Fällen wurde jede Probe in die gleiche Ladungs-Belichtungs-Versüchsvorrichtung
wie in Beispiel 8 hineingebracht, worauf auf den Proben Bilder erzeugt wurden. Die Bildqualität
wurde bei jeder Probe beurteilt, wobei die in Tabelle 6 gezeigten Ergebnisse erhalten wurden.
| Probe | 1 | Θ | Schichtdicke | 10" | ische | B-Gehalt (Atom-%) | 10"1 | r | 10 | itjnet | 20 |
| Nr. | 2 | O | (/Jm) | X | ~3 10~2 | X | X | X | X | ||
| 3 | Δ | X | X | Δ | O | O | |||||
| 9 - | 4 | X | 0,1 | X | T δ | O | © | Θ | X | ||
| 9 - | 5 | 0,3 | X | 1 Δ | O | © | "O | X | |||
| 9 - | 6 | 0,5 | X | I Δ | (C) | © | Δ | X | |||
| 9 - | 1 | Δ | ic | C | O | Δ | X | ||||
| 9 - | 7 | 2 | ' Δ | ||||||||
| 9 - | 5 | X | I | X | X | X | X | ||||
| X | |||||||||||
| 9 - | 10 | ||||||||||
| : ausgezeichnet | : für die praktische | Anwendung .ausreichend | |||||||||
| : gut | : für ei je prakt | Anwendur | |||||||||
| ic nicf | |||||||||||
| it eree | |||||||||||
3151U6
- 81 - DE 1762 Beispiel 10
Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 8, wobei jedoch außerdem an der Grenzfläche zwischen
5 dem Träger und der Ladungstransportschicht eine untere Sperrschicht gebildet wurde, wurde ein photoleitfähiges
Element mit der in Fig. 9 gezeigten Schichtstruktur hergestellt. Die untere Sperrschicht wurde unter den
gleichen Bedingungen wie bei der Bildung der Oberflä-
10 chen-Sperrschicht in Beispiel 8 gebildet, wobei die Glimmentladung jedoch 5 min lang fortgesetzt wurde.
Die Dicke der Schicht betrug etwa 50,0 nm. Unter Anwendung dieses photoleitfähigen Elements wurde mit der
gleichen Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung wie
in Beispiel 8 eine Bilderzeugung durchgeführt. Die dabei erhaltenen Bilder hatten eine weiter verbesserte
Bildqualität und einen höheren Kontrast als die in Beispiel 8 erzeugten Bilder.
Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 10, wobei jedoch anstelle des B„H,. (500)/H_-Gases PH„-
d D i O
Gas, das mit H0 bis zu einer PH -Konzentration von
25 500 Volumen-ppm verdünnt worden war [nachstehend als PH-(500)/Hp bezeichnetj, eingesetzt wurde, wurde
ein photoleitfähiges Element mit der in Fig. 9 gezeigten Schichtstruktur hergestellt.
Das auf diese Weise hergestellte, photoleitfähige Element wurde in die gleiche Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung
wie in Beispiel 8 hineingebracht. Durch Koronaladung mit +6 kV und Belichtung mit einem
780 nm-Halbleiterlaser, dem Bildsignale zugeführt
wurden, mit einer Lichtmenge von 10 uJ wurden Ladungs-
■-- ■ 3151H6
- 82 - DE 1762
bilder erzeugt, und unmittelbar nach der Belichtung wurde ein negativ geladener Entwickler kaskadenförmig
auf die Oberfläche des photoleitfähigen Elements auftreffen gelassen, wodurch auf dem photoleitfähigen
Element Tonerbilder erhalten wurden, die wiederum durch Koronaladung mit +5,5 kV auf ein Bildempfangspapier
bzw. Übertragungspapier übertragen, wurden, wodurch gute, übertragene Bilder erhalten wurden.
Auf der Grundlage der in Fig. 9 gezeigten Schichtstruktur wurden durch Variieren der Bedingungen für
die Herstellung der Oberflächen-Sperrschicht und der unteren Sperrschicht Proben von photoleitfähigen Elementen
hergestellt, die in den Tabellen 7 bis 10 gezeigt werden. Bei diesen Proben wurden als Ladungserzeugungsschicht
und Ladungstransportschicht die gleichen Schichten wie in Beispiel 8 gebildet.
co
ο
cn
(O
| Probe Wr, | 12-1 | Untere Sperrschicht | Gasförmiges Ausgangs material oder Target |
Gaszuführungs oder Oberflä chen-Verhältnis |
* | Herste! lungs· verfahren |
Leistung (W) |
Schicht dicke (nm) |
| 12-2 | Oberflächen- Sperrschicht |
Polykristallines si : C = 1 : 9 Si-Target, Graphit-Target, Ar |
SiF4ZH2(IO)Z: | Zerstäubung | 100 | 20,0 | ||
| 12-3 | Untere Sperrschicht | SiH (verdünnt auf SiH4(IO)ZH3 : 10 Vol.?« mit H2) C2H4(IO)ZH2 C?h" (verdünnt auf =1:9 10 Vol.% mit H0) ! |
C2H4(IO)ZH2 = 1:9 |
Glimm entladung |
200 | 200,0 ! 1 |
||
| 1.2-4 | Oberflächen- Sperrschicht |
Polykristallines Si-Target, Graphit-Target, SiF4 (H -Gehalt: 10 Vol.%) |
Zerstäubung | 3 | 12,0 | |||
| Untere Sperrschicht | SiF4 (H2-Gehalt: 10 Vol.3) C3H4 (verdünnt auf 10 Vol.94 mit H2) |
10 | 60,0 | |||||
| Oberflächen- Sperrschicht |
Glimm entladung |
200 | 12,0 | |||||
| Untere Sperrschicht | 200 | 12,0 | ||||||
| Oberflächen- Sperrschicht I |
10 | 12,0 | ||||||
| 10 I |
12,0 |
LO
(Jl
co
ο
NO O
| Probe Nr. | 12-5 | Untere Sperrschicht | Gasförmiges Ausgangs material oder Target |
Gaszuführungs oder Oberflä chen-Verhältnis |
Herstellungs verfahren |
je istung (W) |
DChicht- icke (nm) |
| 12-6 | Oberflächen- Sperrschicht |
Polykristallines Si-Target, Np (verdünnt auf 50 Vol.% mit Ar) |
— | Zerstäubung | 100 | 50,0 | |
| 12-7 | Untere Sperrschicht | SiH. (verdünnt auf 10 Vol.% mit H2) N2 |
SiH4(10)/H2 :
N2 = 1 : 10 |
Glimm entladung |
200 | 500,0 | |
| 12-8 | Oberflächen- Sperrschicht |
Polykristallines Si-Target, SiF4 (H2-Gehalt: 10 Vol.%) N2, Ar ■ |
|SiF4/H2(10) ι
N2 « 1 : 10 |
Zerstäubung | 3 | 20,0 | |
| Untere Sperrschicht | SiF4 (H2-Gehalt: 10 Vol.%) M H ••2' M2 |
SiF4/H2(10) : N2 β 1 : 50 |
Glimm entladung |
3 | 50,0 | ||
| Oberflächen- Sperrschicht |
200' | 12,0 | |||||
| Untere Sperrschicht | 200 | 12,0 | |||||
| Oberflächen- Sperrschicht |
10 | 30,0 | |||||
| 10 I |
30,0 I |
(O
| 12-9 | Untere Sperrschicht | Tabelle 9 | Gaszuführungs- oder Oberflä chen-Verhältnis |
Herstellung verfahren |
Leistune (V) ~ |
Glimm entladung .—» |
3 | Schicht dicke (nm) |
03
I |
■ |
GO
(JH -P-- CD |
|
| Oberflächen- Sperrschicht |
Zerstäubung | 100 | Zerstäubuns i |
200 | 40,0 | |||||||
| Probe Mr. | 12-10 | Untere Sperrschicht | Gasförmiges Ausgangs material oder Target |
SiH4(10)/H2 : | 200 | 200 | 600,0 | σ | ||||
| 12-11 | Oberf "* sehen— Sperrschicht: |
Polykristallines Si-Target, Op (verdünnt auf 50 Vol.?i mit Ar) |
O2 = 10 : 1 | 3 | 40,0 | 1 | ||||||
| Untere Sperrschicht | SiH4 (verdünnt auf | SiF4/H2(10) : O2 = 1 : 10 |
50;0 | |||||||||
| Oberflächen- Sperrschicht |
10 Vol.% mit Η-), 2 |
12,0 | ||||||||||
| Polykristallines Si-Target, SiF4 (H2-Gehalt: 10 Vol.%) O2, Ar |
12,0 I |
|||||||||||
NO
(O
O
cn
| Probe Nr. | 12-12 | Untere Sperrschicht | Gasförmiges Ausp,anj2,s- material oder Target |
Gaszuführungs- oder Oberflä chen-Verhältnis |
Herstellung; verfahren |
Leistung (W) |
Schicht dicke (nm) |
| 12-13 | Oberflächen- Sperrschicht |
SiF4 (H2-Gehalt: 10 Vol.%) , SiH4, Ar, O2 |
SiP4/H2(10) : O2 = 1 : 1 |
Glimm entladung |
10 | 10,0 | |
| Untere Sperrschicht | Al2O3 Ar |
Zerstäubung | 20 | 20,0 | |||
| Oberflächen- Sperrschicht |
100 | 50,0 | |||||
| 100 | 5 0;0 |
eerseite
Claims (25)
- Patentansprücheeinen Träger für ein photoleitfähiges Element,20eine Ladungserzeugungsschicht, die durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen bewegliche Phototräger erzeugt,eine Ladungstransportschicht, die in bezug auf die Ladungserzeugungsschicht so angeordnet ist, daß eine wirksame Injektion bzw. Einführung von in der Ladungserzeugungsschicht erzeugten Phototrägern in die Ladungstransportschicht ermöglicht wird, wobei die Ladungstransportschicht die Funktion eines wirksamen Tra'nsports der injizierten bzw. eingeführten Phototräger hat, undeine zwischen dem Träger und der Ladungserzeugungsschicht liegende bzw. ausgebildete, erste Sperrschicht,wobei die Ladungserzeugungsschicht und die Ladungstransportschicht jeweils aus einem amorphen Material bestehen, das in einer Matrix von Siliciumatomen Wasserstoffatome und/oder Halogenatome enthält, undXI/13Deutsche Bank (S/JäneSwn) KiQ. 51/61070(MOncXan) Wo. 3839844Rauchet* (München) Na 070-4340«3151H6- 2 - DE 1762wobei die Ladungserzeugungsschicht einen den Leitfähigkeitstyp regulierenden Fremdstoff in einer Menge von 1 χ 10"1 bis IO Ätom-# enthält.
- 2. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht die Funktionen hat, eine Injektion bzw. Einführung der freien Ladungsträger in der Richtung von der Seite des Trägers zu der Seite der Ladungserzeugungsschicht oder von der Seite der Ladungserzeugungsschicht zu der Seite des Trägers zu verhindern und während der Bestrahlung durch elektromagnetische Wellen von den Phototrägern., die in der Ladungserzeugungsschicht durch Bestrahlung mit den elektromagnetischen Wellen erzeugt15 werden demjenigen, die in Richtung zu der Seitedes Trägers bewegt werden sollen, den Durchgang zu der Seite des Trägers zu ermöglichen»
- 3. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, 20 dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschichtaus einem amorphen Material besteht, das in einer Matrix von Siliciumatomen mindestens eine aus Kohlenstoffatomen, Stickstoffatomen und Sauerstoffatomenausgewählte Atomart enthält.
25 - 4. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht Wasserstoffatome und/oder Halogenatome enthält.
- ° 5. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die. erste Sperrschicht aus einem elektrisch isolierenden Metalloxid besteht.
- 6. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine zweite- 3 - DE 1762Sperrschicht aufweist, die sich oberhalb der ersten Sperrschicht befindet und zwischen der Ladungserzeugungsschicht und der Ladungstransportschicht liegt bzw..ausgebildet ist, wobei die zweite Sperrschicht die Funktion hat, eine Injektion bzw. Einführung der freien Ladungsträger, die sich in der Ladungserzeugungsschicht befinden, in die Ladungstransportschicht zu verhindern.
- 7. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es außerderfi auf der oberen Oberfläche eine Oberflächen-Sperrschicht aufweist, die aus einem amorpheh Material besteht, das in einer Matrix von Slliciumatbmen mindestens eine aus Kohlenstoffatomen, Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen ausgewählte Atomart ehthält.
- 8. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem auf der oberen Oberfläche eine Oberflächen-Sperrschicht aufweist, die aus einem elektrisch isolierenden Metalloxid besteht.
- 9. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen-Sperrschicht eine Schichtdicke von 3,0 nm bis 5 ^m hat.ι _
- 10. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen-Sperrschicht in Berührung mit der Ladungstransportschicht ausgebildet ist.
- 11. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen-Sperrschicht in Berührung mit der Ladungserzeugungsschicht ausgebildet ist.3151H6- 4 - DE 1762
- 12. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sperrschicht eine Schichtdicke von 1,0 bis 100,0 nm hat.
- 5 13. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht in Berührung mit dem Träger ausgebildet ist.
- 14. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht eine Schichtdicke von 3,0 bis 100,0 nm hat.
- 15. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß.die Ladungserzeugungs-schicht direkt zwischen der ersten Sperrschicht und der zweiten Sperrschicht liegt bzw. ausgebildet ist.
- 16. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem an der Seite20 des Trägers unterhalb der ersten Sperrschicht eine weitere Ladungstransportschicht aufweist.
- 17. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ladungstransportschicht, die erste Sperrschicht, die Ladungserzeugungsschicht, die zweite Sperrschicht und eineLadungstransportschicht in der erwähnten Reihenfolge auf dem Träger übereinandergeschichtet sind.30
- 18. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht direkt zwischen der ersten Sperrschicht und der zweiten Sperrschicht liegt bzw. ausgebildet ist.3151U6- 5 - DJS 1762
- 19. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sperrschicht eine Schichtdicke von 1,0 bis 100,0 nm hat.
- 20. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem auf der oberen Oberfläche eine Oberflächen-Sperrschicht aufweist, die aus einem amorphen Material besteht, das in einer Matrix von Siliciumatömen mindestens eine aus Kohlen-Stoffatomen, Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen ausgewählte Atomart enthält.
- 21. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 18» dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem auf der oberen Oberfläche eine Oberflächen-Sperrschicht aufweist, die aus einem elektrisch isolierenden Metalloxid besteht.
- 22. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 20oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen-Sperrschicht eine Schichtdicke von 3,0 nm bis 5 um hat.
- 23. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 18, 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht in Berührung mit dem Träger ausgebildet ist.
- 24. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht eine Schichtdicke von 3,0 bis 100,0 nm hat.
- 25. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht, die Ladungstransportschicht, die zweite Sperr-3151H6- 6- DE 17621 schicht, die Ladungserzeugungsschicht und die Oberflächen-Sperrschicht in der erwähnten Reihenfolge auf dem Träger übereinandergeschichtet sind.5 26. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 15,dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem auf der oberen Oberfläche eine Oberflächen-Sperrschicht aufweist, die aus einem amorphen Material besteht, das in einer Matrix von Siliciumatomen mindestens eine aus Kohlenstoffatomen, Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen ausgewählte Atomart enthält.27. Photoleitfähiges Element.· nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem auf der Ober-15 fläche eine Oberflächen-Sperrschicht aufweist, dieaus einen elektrisch isolierenden Metalloxid besteht.28. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen-20 Sperrschicht eine Schichtdicke von 3,0 nm bis 5 jitn hat.29. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht, die Ladungserzeugungsschicht, die zweite Sperrschicht, die Ladungstransportschicht und die Oberflächen-Sperrschicht in der erwähnten Reihenfolge auf dem Träger übereinandergeschichtet sind.30. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht, die Ladungserzeugungsschicht, die'zweite Sperrschicht und die Ladungstransportschicht in der erwähnten Reihenfolge auf dem Träger übereinandergeschichtet sind.3151U6- 7 - DE 176231. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 7 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen-Sperrschicht Wasserstoffatome und/oder Halogenatome enthält.32. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sperrschicht aus einem amorphen Material besteht, das in einer Matrix von Siliciumatomen mindestens eine aus Kohlenstoffatomen, Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen ausgewählte Atomart enthält.33. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sperrschicht Wasserstoffatome und/oder Halogenatome enthält.34. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sperrschicht aus einem elektrisch isolierenden Metalloxid besteht.35. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine zweite Sperrschicht aufweist, die die Funktion hat, eine Injektion bzw. Einführung der freien Ladungs-25 träger, die sich in der Ladungserzeugungsschicht befinden, in die Ladungstransportschicht zu verhindern, wobei sich die zweite Sperrschicht oberhalb der Ladungserzeugungsschicht und der Ladungstransportschichtbefindet.
3036. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sperrschicht aus einem amorphen Material besteht, das in einer Matrix von Siliciumatomen mindestens eine aus Kohlenstoffatomen, Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen= ■-■;. 5= θ = Bi 1711 au§i§wählfe§ Atenmpt tnthili.17« Fh©t©l§it£ähig§§ !Itmtnt na§h Anippueh iS, dädur§h iikiflniii§hnit, daß dit awtifet §p§pr§ehieht Wii§irit©ffäfe©ffl§ und/edif Hal©i«inat©mi tnthälte.i. Fh©t©l§itfähigii Iliffltnfe nmeh Aniprueh IS, g§k§nng§i§hn§t, daß di§ iwtifet iptpriehieht aui iintfli iliktfiigh ii©li§r§nd(in Mitall©xid btittht.IQ . ·II, Ph©t©liitflhi|ti llifflint naeh Aniprueh 3S, dädufgh likifingiiehngfe, daß äi§ Läduni§©rggugungi und dit Ladunistpangperfeighight «wigehtn d©? trittn ipirriehiehfe und dip gwtifetn IpdfPiehiehft lititn bgii auifteildit lind.4ö« Fhöfeeliifefähigii llgmtiit naeh Anippueh Ii, h gikinniiiehnit, daß dit tPiti iptpriehiehfe in lipühpun.i Riife difn fpägtp auigibildtt iife, So41. Ph©t©liifeflhig§i Ilifflint Rägh Antppueh 40, dädupgh i§kitnng§i§hn§fc, daß dit spitt iptppiehieht §ift§ i§hi§htdiek§ v©n if© ei§ 10©,θ nm hat.äi 41, Ph©fe©liilfähii§§ ligffltnt nä§h Anippueh 4©, dädureh gikinngtiehntfe, daß dii §r§l§ ip§pp§§hi§ht, di§ Lääyng§§fg§ugun|8ggh-ighfe, ύί% Lädu §§hi§hfe und dig gwgitg ipgppighieh^ in igihgnfglgg auf dgfn fpäggpiö sind·4ii Ph©fe©lgifefihiggi ilgfflgnt näeh Angppueh 14, fgkgnnggi§hngt, daß dit §pg|g dgp Läduni@gpigugung§§ehieht- 9 - DE 1762. 1 44.: Phoioleitfähiges Element nach-Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht eine Schichtdicke von 1,0 bis, 100,0 nm hat.45, Photoleitfähiges Element naph Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungserzeugungsschicht direkt zwischen der ersten Sperrschicht und der zweiten Sperrschicht liegt bzw. ausgebildet ist.46. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 45* dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sperrschicht auf der oberen Oberfläche ausgebildet ist. ,47, Photoleitfähiges Element nach.Anspruch 46, IB dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sperrschicht , ein,e Schichtdicke von 3,0 nm bis 5 pm hat. _...,48. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht zwischen der ersten Sperrschicht und der Ladungserzeugungsschicht liegt bzw. ausgebildet49. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht in Berührung mit dem Träger ausgebildet ist.5,0. Photoleitfäfiiges Element nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht ■ eine..".Schichtdicke vöri-3,0 bis 100,0 nm hat.SIi Photoleitfähiges Element nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht, die Ladungserzeugungsschicht und die Ladungstränsportschicht in der erwähnten Reihenfolge auf dem Träger Ubereinandergeschichtet sind.- 10 - DE 1762b2. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht zwischen der Ladungserzeugungsschicht und der Ladungstransportschicht liegt bzw. ausgebildet5 ist.53. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschichtin Berührung mit der Ladungserzeugungsschicht ausgebildet ist.54. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschicht eine Schichtdicke von 1,0 bis 100,0 nm hat.55. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht die Eigenschaften eines Halbleiters vom i-Typ zeigt.56, Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungserzeugungsschicht die Eigenschaften eines Halbleiters vom ρ -Typ zeigt.25 57. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungserzeugungsschicht die Eigenschaften eines Halbleiters vom η -Typ zeigt.58. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht die Eigenschaften eines aus Halbleitern vom n~-Typ, η-Typ und i-Typ ausgewählten Halbleiters zeigt, wenn die Ladungserzeugungsschicht die Eigenschaften einesHalbleiters vom p+-Typ zeigt.
35- 11 - DE 176259. Photolei tfätiiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht die Eigenschaften eines aus Halbleitern vom p"*-Typ, p-Typ und i-Typ ausgewählten Halbleiters zeigt, wenn die Ladungserzeugungsschicht die Eigenschaften eines Halbleiters vom n+-Typ zeigt.60. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungserzeugungsschicht eine Schichtdicke von 0,3 bis 5 pn hat.61 ο Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht eine Schichtdicke voii 3 bis 100 pm hat. 1562. Photoleitfähiges Element, gekennzeichnet durcheinen Träger für ein photoleitfähiges Element,eine auf den Träger aufgeschichtete Oberflächen-Sperrschicht, die die Funktion hat, die Injektion bzw= Einführung der Oberflächenladungen von der Seite der freien Oberfläche zu verhindern,eine in Berührung mit der Sperrschichtausgebildete Ladungserzeugungsschicht, die dazu dient, durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen bewegliche Phototräger zu erzeugen, undeine Ladungstränsportschicht, die so in Berührung mit der Ladungserzeugungsschicht ausgebildetist, daß die in der Ladungserzeugungsschicht erzeugten Phototräger in wirksamer Weise in die Ladungs-3^ transportschicht injiziert bzw. eingeführt werden könnens wobei die Ladungserzeugungsschicht und die- 12 - DE 1762Ladungstransportschicht jeweils aus einem amorphen Material bestehen, das in einer Matrix von Siliciumatomen Wasserstoffatome und/oder Halogenatome enthält, und wobei die Ladungserzeugungsschicht einen den Leit-fähigkeitstyp regulierenden Fremdstoff in einer Menge von 1 χ 10"1 bis 10 Atom-# enthält.63. PhotQleitfähiges Element nach Anspruch 62, j dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine untere! 10 Sperrschicht aufweist, die direkt zwischen dem Trägerf und der Ladungstransportschicht liegt bzw. ausgebildet! ist.64. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 63, 15 dadurch gekennzeichnet, daß die untere Sperrschichtdie Funktionen hat, eine Injektion bzw. Einführung der freien Ladungsträger von der Seite des Trägers zu der Seite der Ladungserzeugungsschicht zu verhindern und während der Bestrahlung durch elektromagnetische WeI-len von den Phototrägern, die in der Ladungserzeugungsschicht durch die Bestrahlung mit den elektromagnetischen Wellen erzeugt werden, denjenigen, die inRichtung * zu der Seite des Trägers bewegt werden sollen, einen Durchgangzu der Seite des Trägers zu ermöglichen. 2565. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen-Sperrschicht aus einem amorphen Material besteht, das in einer Matrix von Siliciumatomen mindestens eine aus Kohlen-30 stoffatomen, Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen ausgewählte Atomart enthält.66. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen-Sperrschicht35 Wasserstoffatome und/oder Halogenatome enthält.3151 H6- 13 - DE 176267. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 63,dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen-Sperrschicht aus einem elektrisch isolierenden Metalloxid besteht.68. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 62, 63, 64 oder 67, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen-Sperrschicht eine Schichtdicke von 3,0 nm bis 5 pn hat.69. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Sperrschicht aus einem amorphen Material besteht, das in einer Matrix von Siliciumatomen mindestens eine aus Kohlenstoffatomen, Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen ausgewählte Atomart enthält.70, Photoleitfähiges Element nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß die untere SperrschichtWasserstoffatome und/oder Halogenatome enthält. 2071. Photoieitfähiges Element nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Sperrschicht aus einem elektrisch isolierenden Metalloxid besteht.72. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Sperrschicht eine Schichtdicke von 3,0 bis 100,0 nm hat.73. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 62,dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht die Eigenschaften eines Halbleiters vorn i-Typ zeigt.74. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungserzeugungsschicht die Eigenschaften eines Halbleiters vom p+-Typ zeigt.3151U6- 14 - DE 176275. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungserzeugungsschicht die Eigenschaften eines Halbleiters vom η -Typ zeigt.5 76. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 62,dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht die Eigenschaften eines aus Halbleitern vom n~-Typ, η-Typ und i-Typ ausgewählten Halbleiters zeigt, wenn die Ladungserzeugungsschicht die Eigenschaften eines Halbleiters vom ρ -Typ zeigt.77. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransport-, schicht die Eigenschaften eines aus Halbleitern vomp~-Typ, p-Typ und i-Typ ausgewählten.Halbleites zeigt, wenn die Ladungserzeugungsschicht die Eigenschaften eines Halbleiters vom η -Typ zeigt.78. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 62,dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungserzeugungsschicht eine Schichtdicke von 0,3 bis 5 μνη hat.79. Photoieitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht25 eine Schichtdicke von 3 bis 100 μπι hat.
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