DE3201146A1 - Photoleitfaehiges element - Google Patents
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Description
,EDTKE - BOHLING - KlNNE .j ^ ;": ·|?»Α
f\ η '· ,'" ' "' ' 'piping H.'Xiodtko I
SIRUPE " rELLMANN Dipl.-Chem. G. Bühling
Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-lng. R Grupe
3201146 -13- Dipl.-lng. B.Pellmann
Bavariaring 4, Postfach 20240
8000 München
Tel.: 089-539653
Telex: 5-24845 tipät
cable: Germaniapatent Münche*
15. Januar 1982 DE 1816
Canon Kabushiki Kaisha
Tokyo / Japan
15
Photoleitfähiges Element
Die Erfindung betrifft ein photoleitfähiges Element, das auf elektromagnetische Wellen wie Licht,
worunter im weitesten Sinne UV-Strahlen, sichtbares Licht, IR-Strahlen, Röntgenstrahlen und ^-Strahlen
zu verstehen sind, anspricht bzw. gegenüber elektromagnetischen Wellen empfindlich ist.
25
Photoleitfähige Materialien, aus denen Bilderzeugungselemente
für elektrophotographische Zwecke bei Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen bzw. -Bildabtastvorrichtungen
oder für die Bilderzeugung oder photoleitfähige Schichten in Manuskript-Lesevorrichtungen
gebildet werden, müssen eine hohe Empfindlichkeit, einen hohen Störabstand JPhotostrom
(I )/Dunkelstrom dd)J » Spektraleigenschaften, die
den elektromagnetischen Weilen entsprechen, mit denen
sie bestrahlt werden, eine gute lichtelektrische
XI/13
DeuUch· Bank (Münclwi) KIo 51/81070 OrMdrwr B*nk (Mundwi) KIo. 3939 844 ΡμΙκΊκΗ (Mürclw) KIo 670-43 OtM
ο β··· · α «
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140 . · -■
- 14 -
Empfindlichkeit bzw. ein gutes Ansprechen auf Licht
und einen gewünschten Wert des Dunkelwiderstands haben
und dürfen während der Anwendung nicht gesundheitsschädlich sein. Außerdem ist es bei einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
bzw. -Bildabtastvorrichtung auch notwendig, daß Restbilder innerhalb einer vorbestimmten
Zeit leicht behandelt bzw. beseitigt werden können. Im Fall von Bilderzeugungselementen für elektrophotographische
Zwecke, die in eine für die Anwendung in Büros vorgesehene, elektrophotographische Vorrichtung
eingebaut werden sollen, ist es besonders wichtig, daß das Bilderzeugungselement nicht gesundheitsschädlich
* ist.
Von dem vorstehend erwähnten Standpunkt aus hat in neuerer Zeit amorphes Silicium (nachstehend als
a-Si bezeichnet) als photoleitfähiges Material Beachtung gefunden. Beispielsweise sind aus den DE-OSS
27 46 967 und 28 55 718 Anwendungen von a-Si für den Einsatz in Bilderzeugungselementen für elektrophotographische
Zwecke bekannt, während aus der GB-PS 20 29 eine Anwendung von a-Si für den Einsatz in einer Ablesevorrichtung
mit photoelektrischer Umsetzung bzw. Wandlung bekannt ist. Bei den photoleitfähigen Elementen mit
j 25 bekannten, aus a-Si gebildeten photoleitfähigen Schichten
sind jedoch hinsichtlich verschiedener elektrischer, optischer und Photoleitfähigkeitseigenschaften wie
des Dunkelwiderstandswertes, der Lichtempfindlichkeit bzw. Photoempfindlichkeit und des Ansprechens auf
Licht bzw. der lichtelektrischen Empfindlichkeit sowie ihrer Eigenschaften bezüglich der Umwelteinflüsse
bei der Anwendung wie der Witterungsbeständigkeit und der Feuchtigkeitsbeständigkeit noch weitere Verbesserungen
erforderlich. Aus diesem Grund und auch im Hinblick auf ihre Produktivität und die Möglichkeit
3201H6 . ·:·~' '"· ·:- ·-·■ —
* ihrer Massenfertigung können solche photoleitfähigen
Elemente für die praktische Verwendung in Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen
bzw. -Bildabtastvorrichtungen, Lese- bzw. Ablesevorrichtungen und Bilderzeugungselementen
für elektrophotographische Zwecke nicht in wirksamer Weise eingesetzt werden.
Beispielsweise wird bei der Anwendung in einem Bilderzeugungselement oder einer photographischen
bzw. elektrophotographischen Vorrichtung oft ein Restpotential beobachtet, das während der Anwendung des
photcleitfähigen Elements verbleibt. Wenn ein solches photoleitfähiges Element über eine lange Zelt wiederholt
verwendet wird, werden verschiedene Schwierig-
!5 keiten, beispielsweise eine Häufung von Ermüdungserscheinungen
durch wiederholte Verwendung oder eine sogenannte Geisterbild-Erscheinung unter Erzeugung
von Restbildern, hervorgerufen.
Bei einer Anzahl von durch die Erfinder durchgeführten Versuchen wurde zwar festgestellt, daß ein
a-Si-Material, das die photoleitfähige Schicht eines
Bilderzeugungselements für elektrophotographische Zwecke bildet, im Vergleich mit Se, CdS oder ZnO oder
mit bekannten organischen, photoleitfühl gen Materialien
wie Polyvinylcarbazol oder Trinitrofluorenon eine Anzahl von Vorteilen aufweist, jedoch wurde ermittelt,
daß auch bei dem a-Si-Material noch verschiedene Probleme gelöst werden müssen. Eines dieser Probleme be-
steht darin, daß die Dunkelabschwächung auffällig schnell ist, wenn ein Bilderzeugungselement für elektrophotographische
Zwecke mit einem aus einer a-Si-Einzelschicht aufgebauten, photoleitfähigen Element, das
Eigenschaften aufweist, die es für die Anwendung in einer bekannten Solarzelle geeignet machen, einer
I * Ϊ3 β β * Φ
- 16 -
Ladungsbehandlung zur Erzeugung von elektrostatischen
Ladungsbildern auf der photoleitfähigen Schicht unterzogen wird, weshalb es schwierig ist, ein übliches
photographisches Verfahren bzw. Elektrophotographieverfahren anzuwenden. Diese Neigung ist in einer feuchten
Atmosphäre noch stärker ausgeprägt, und zwar in manchen Fällen in einem solchen Ausmaß, daß vor der
Entwicklung überhaupt keine Ladung aufrechterhalten wird.
10
10
Bei den Arbeiten zur Entwicklung eines photoleitfähigen Materials muß deshalb zusammen mit einer Verf
besserung der a-Si-Materialien als solchen die Erzielung
gewünschter elektrischer, optischer und Photoleitfähigkeitseigenschaften und die Herstellung eines photoleitfähigen Elements, mit dem eine stabile
Bildqualität erzielt werden kann, angestrebt werden.
Im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Gesichtspunkte wurden erfindungsgemäß ausgedehnte Untersuchungen
hinsichtlich der Anwendbarkeit und der Brauchbarkeit von a-Si als photoleitfähiges Element für elektrophoto-.
graphische Bilderzeugungselemente, Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen bzw. -Bildabtastvorrichtungen oder Lesevorrichtungen
durchgeführt. Erfindungsgemäß wurde überraschenderweise festgestellt, daß ein photoleit-25
fähiges Element, das mit einer Schichtstruktur hergestellt worden ist, die eine amorphe, Photoleitfähigekeit
zeigende Schicht aufweist, die aus sogenanntem hydriertem, amorphen Silicium, halogeniertem, amorphen Silicium
oder halogenhaltigen!, hydriertem, amorphen Silicium^ einem amorphen Material, das Wasserstoffatome (H)
und/oder Halogenatome (X) in einer Matrix aus Silicium enthält {nachstehend als a-Si(H, X) bezeichnet^ gebildet
und so hergestellt worden ist, daß sie die nachstehend beschriebene, besondere Zusammensetzung hat,
nicht nur praktisch angewendet werden kann, sondern
bekannten photoleitfähigen Elementen im wesentlichen in jeder Hinsicht überlegen ist und insbesondere hervorragende
Eigenschaften als photoleitfähiges Element für elektrophotographische Zwecke hinsichtlich der
Lichtempfindlichkeit bzw. Photoempfindlichkeit und der Stabilität der Bildqualität hat.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein photoleitfähiges Element zur Verfügung zu stellen, das in konstanter
Weise stabile elektrische und optische Eigenschaften und Photoleitfähigkeitseigenschaften aufweist, im
wesentlichen ohne Beschränkung in jeder Umgebung angewendet werden kann, eine ausgeprägte Beständigkeit
gegenüber der Licht-Ermüdung zeigt, ohne daß es sich nach wiederholter Verwendung verschlechtert, und vollkommen
oder im wesentlichen frei von beobachtbaren Restpotentialen ist.
Durch die Erfindung soll auch ein photoleitfähiges Element zur Verfügung gestellt werden, das in einem
spektralen Empfindlichkeitsbereich, der im wesentlichen den gesamten Bereich des sichtbaren Lichts umfaßt,
eine hohe Photoempfindlichkeit bzw. Lichtempfindlichkeit hat und auch eine hohe lichtelektrische Empfindlichkeit
hat bzw. schnell auf Licht anspricht.
Werterhin soll durch die Erfindung ein photoleitfähiges Element zur Verfügung gestellt werden, das
während einer zur Erzeugung von elektrostatischen Ladungsbildern durchgeführten Ladungsbehandlung in
einem Ausmaß, das dazu ausreicht, daß mit dem photoleitfähigen Element im Falle seiner Verwendung als
Bilderzeugungselement für elektrophotographische Zwecke ein übliches Elektrophotographieverfahren durchgeführt
oa werden kann, zur Aufladung bzw. zum Tragen von Ladungen
« α
320ΊΗ6
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befähigt ist, und das ausgezeichnete elektrophotographische Eigenschaften hat, bei denen auch unter einer
Atmosphäre mit hoher Feuchtigkeit im wesentlichen keine Verschlechterung beobachtet wird.
Weiterhin soll durch die Erfindung ein photoleitfähiges Element für elektrophotographische Zwecke
zur Verfügung gestellt werden, mit dem leicht Bilder hoher Qualität, die eine hohe Bilddichte, einen klaren
Halbton und eine hohe Auflösung haben, hergestellt werden können.
Gegenstand der Erfindung ist ein photoleitfähiges Element mit einem Träger für ein photoleitfähiges
Element und einer amorphen Schicht £a-Si (H, X)], die aus Siliciumatomen als Matrix gebildet ist, Wasserstoffatome
(H) und/oder Halogenatome (X) enthält und Photoleitfähigkeit zeigt, wobei die amorphe Schicht
mindestens in einem Teil davon einen Schichtbereich aufweist, der Kohlen stoffatome enthält, und wobei der
Gehalt der Kohlenstoffatome in dem Schichtbereich in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht ungleichmäßig
verteilt ist.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. .
Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs
gemäßen, photoleitfähigen Elements.
Fig. 2 bis 12 sind schematische Darstellungen der Verteilungspfofile des Gehalts der
Kohlenstoffatome in den amorphen Schichten
der bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen, photoleitfähigen Elements.
Fig. 13 zeigt einen schematischen Schnitt der
Schichtstruktur einer anderen bevorzugten AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen,
photoleitfähigen Elements.
Fig. 14 ist ein Flußschema, das zur Erläuterung
eines Beispiels einer Vorrichtung für die Herstellung des erfindungsgemäßen,
photoleitfähigen Elements dient.
Fig. 1 ist eine schematische Schnittdarstellung,
die zur Erläuterung eines typischen Beispiels fur den Aufbau des erfindungsgemäßen, photoleitfähigen
Elements dient.
Das in Fig. 1 gezeigte, photoleitfähige Element 100 weist einen Träger 101 für das photoleitfähige
Element, eine Sperrschicht 102, die ggf. als Zwischenschicht auf dem Träger ausgebildet sein kann, und
eine amorphe Schicht 103 auf, die Photoleitfähigkeit zeigt und mindestens in einem Teil davon einen Schichtbereich
aufweist, der Kohlenstoffatome enthält, wobei
der Gehalt der Kohlenstoffatome in dem Schichtbereich
in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht ungleichmäßig
verteilt ist.
Durch das photoleitfähige Element, das so hergestellt worden ist, daß es die vorstehend beschriebene
Schichtstruktur hat, werden alle Probleme überwunden, die vorstehend erwähnt worden sind, und dieses photoleitfähige
Element zeigt ausgezeichnete elektrische, optische und Photoleitfähigkeitseigenschaften und
ein gutes Anpassungsvermögen an die Umgebungsbedingungen während seiner Verwendung."
Besonders wenn das erfindungsgemäße, photoleitfähige Element als Bilderzeugungselement für elektrophotographische
Zwecke eingesetzt wird, ist es während einer Ladungsbehandlung in zufriedenstellender Weise
zur Aufnahme bzw. zum Tragen von Ladungen befähigt, ohne daß die Bilderzeugung durch Restpotentiale beeinflußt
oder beeinträchtigt wird, und das photoleitfähige Element hat auch in einer Atmosphäre mit einer hohen
Feuchtigkeit stabile, elektrische Eigenschaften. Außerdem
ist das photoleitfähige Element in hohem Maße empfindlich, und es weist einen hohen Störabstand
sowie eine gute Gebrauchsleistung bei wiederhol- * ter Verwendung auf, weshalb damit in konstanter Weise
sichtbare Bilder erzeugt werden können, die eine hohe Qualität, eine hohe Dichte, einen klaren Halbton und
eine hohe Auflösung haben.
Der Träger 101 kann entweder elektrisch leitend oder isolierend sein. Als Beispiele für elektrisch
leitende Materialien können Metalle wie NiCr1 rostfreier
Stahl, Al, Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt und Pd oder Legierungen davon erwähnt werden.
Als isolierende Träger können im allgemeinen 2b Folien oder Platten aus Kunstharzen, wozu Polyester,
Polyäthylen, Polycarbonate, Celluloseacetat, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polystyrol,
Polyamide und andere Kunstharze gehören, Glas, keramische Stoffe, Papier und andere Materialien eingesetzt
werden. Diese isolierenden Träger können geeigneter— weise auf mindestens einer ihrer Oberflächen einer
Behandlung unterzogen werden, durch die sie elektrisch leitend gemacht werden, und die anderen Schichten
werden geeigneterweise auf der Seite des Trägers ausgebildet, die elektrisch leitend gemacht worden ist.
Glas kann beispielsweise elektrisch leitend gemacht werden, indem auf dem Glas ein dünner Film aus NiCr,
Al, Cr, Mo, Au, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pd, In3O3,
SnOp oder ITO (In3O^SnO2) ausgebildet wird. Alternativ
kann eine Kunstharzfolie wie eine Polyesterfolie auf ihrer Oberfläche durch Aufdampfen, Elektronenstrahlabscheidung
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 elektrisch leitend gemacht werden. Der Träger 101
kann in irgendeiner Form ausgebildet werden, beispielsweise in Form eines Zylinders, eines Bandes oder einer
* Platte, und seine Form kann in gewünschter Weise festgelegt werden. Wenn das photoleitfähige Element 100
von Fig. 1 beispielsweise als Bilderzeugungselement für elektrophotographische Zwecke eingesetzt werden
soll, kann es für die Verwendung in einem kontinuierlichen, mit hoher Geschwindigkeit durchgeführten Kopierverfahren
geeigneterweise in Form eines endlosen Bandes oder eines Zylinders gestaltet werden. Der Träger
101 kann eine in geeigneter Weise festgelegte Dicke haben, so daß ein gewünschtes photoleitfähiges Element
gebildet werden kann. Wenn das photoleitfähige Element flexibel sein soll, wird der Träger mit der Einschränj
25 kung, daß er in ausreichendem Maße seine Aufgabe als Träger erfüllen können muß, so dünn wie möglich ausgebildet.·
In einem solchen Fall hat der Träger jedoch im allgemeinen unter Berücksichtigung seiner Herstellung
und Handhabung sowie seiner mechanischen Festigkeit eine Dicke von mindestens 10 μτη.
Die Sperrschicht 102 hat die Funktion, daß sie in wirksamer Weise eine Injektion von freien Ladungsträgern
von der Seite des Trägers 101 her in die Seite der amorphen Schicht 103 verhindert, während sie den Phototrägem,
die in der amorphen Schicht 103 durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen erzeugt werden und
sich in Richtung zu dem Träger 101 bewegen, einen leichten Durchtritt oder Durchgang von der Seite der
amorphen Schicht 103 her durch die Sperrschicht hindurch zu der Seite des Trägers 101 hin ermöglicht.
Es kann zwar eine Sperrschicht 102 mit der vorstehend
beschriebenen Funktion vorgesehen werden, es ist jedoch bei dem erfindungsgemäßen, photoleitfähigen
Element nicht unbedingt notwendig, eine solche Sperrschicht 102 auszubilden, weil die Grenzfläche
zwischen dem Träger 101 und der amorphen Schicht in dem Fall, daß die amorphe Schicht 103 direkt auf
dem Träger 101 ausgebildet wird, in ausreichendem Maße eine der Funktion der Sperrschicht 102 ähnliche
Funktion zeigen kann.
Die Sperrschicht 102, die so gebildet wird, daß sie die vorstehend beschriebene Funktion in vollem
Maße zeigt, kann geeigneterweise auch so gebildet werden, daß sie zu einem elektrischen Kontakt und
einem mechanischen Anhaften zwischen dem Träger und der amorphen Schicht 103 führt. Als Materialien
für die Bildung der Sperrschicht 102 können die meisten
Materialien angewendet werden, soweit diese die verschiedenen, vorstehend erwähnten Eigenschaften in ·
gewünschtem Ausmaß ergeben können.
^O Von solchen Materialien können zu denjenigen,
die als wirksame Materialien für die Erfindung besonders zu erwähnen sind, beispielsweise amorphe Materialien·,
die in einer Matrix aus Siliciumatomen mindestens eine aus Atomen des Kohlens'toffs (C), des Stickstoffs
(N) und des Sauerstoffs (0) ausgewählte" Atomart, ggf.
zusammen mit Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen, enthalten {"nachstehend als a- Csi x(c»N)i_xl y^H»x^i_y'
worin O<x<-1#, 0<y<l , bezeichnet}, elektrisch
isolierende Metalloxide oder elektrisch isolierende, organische Verbindungen gehören.
Erfindungsgemäß ist das Halogenatom bei den Halogenatome (X) enthaltenden Vertretern der die vorstehend
erwähnte Sperrschicht 102 bildenden Materialien vorzugsweise F, Cl, Br oder J und insbesondere F oder Cl.
Typische Beispiele für die vorstehend erwähnten * amorphen Materialien, die in wirksamer Weise für die
Bildung der Sperrschicht 102 eingesetzt werden können,
sind amorphe Materialien vom Kohlenstofftyp wie
a-SiaCl-a' ^VWc11I-C · ^Vl-d^l-e und
a-iSi^C. f) (H+XK ; amorphe Materialien vom Stickstofftyp
wie a-SihN1_h, S-(Si1N1-1JjH1-J, a-CS^N^^
X1-1 , a-(SimN1_m)n(H+X)1_n und amorphe Materialien
vom Sauerstoff typ wie a-Si 0 , a-{Si O1 ) H ,
&"(5ίΛ-ΛΧ1-3· a-iSVWu^^l-u· ES ^Önnen
auch amorphe Materialien erwähnt werden, die als am
Aufbau beteiligte Atome in den vorstehend erwähnten, amorphen Materialien mindestens zwei oder mehr Atomarten
ι 25 aus der Gruppe C-, N- und 0-Atome enthalten (worin
0<a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, 1, m, n, o, p,
q, r, s, t, u<l).
Diese amorphen Materialien können in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den Eigenschaften gewählt
werden, die die Sperrschicht 102 haben muß, damit die Schichtstruktur in der bestmöglichen Weise gestaltet
wird und damit die darauffolgende Herstellung der über dieser Sperrschicht 1&2 auszubildenden, amorphen
Schicht 103 leicht durchgeführt werden kann. Vom Ge-
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Sichtspunkt der Eigenschaften aus werden vorzugsweise
amorphe Materialien vom Stickstofftyp und vom Sauerstofftyp und insbesondere amorphe Materialien vom
Sauerstofftyp gewählt.
5
5
Die aus den vorstehend erwähnten, amorphen Materialien gebildete Sperrschicht 102 kann beispielsweise
durch das Glimmentladungsverfahren, das Zerstäubungsverfahren, das Ionenimplantationsverfahren, das
Ionenplattierverfahren oder das Elektronenstrahlverfahren
gebildet werden.
Wenn die Sperrschicht 102 nach dem Glimmentladungsverfahren gebildet wird, werden die gasförmigen Ausgangsmaterialien
für die Bildung des vorstehend erwähnten, amorphen Materials, die, falls dies notwendig
ist, mit einem verdünnenden Gas in einem gewünschten Mischungsverhältnis vermischt sein können, in eine
zur Vakuumabscheidung dienende Kammer eingeführt, und das eingeführte Gas wird durch Anregung einer
Glimmentladung in dem Gas in ein Gasplasma umgewandelt, wodurch die zur Bildung des vorstehend erwähnten,
amorphen Materials dienende Substanz auf dem Träger 102 abgeschieden wird.
Beispiele für die Substanzen, die erfindungsgemäß in 'Wirksamer Weise als Ausgangsmaterialien für
die Bildung einer aus amorphen Materialien vom Kohlenstofftyp gebildeten Sperrschicht 102 eingesetzt werden
3^ können, sind gasförmige Siliciumhydride, die aus Si-
und Η-Atomen bestehen, z. B. Silane wie SiH., Si H-, Si0H0 und Si.H,_. und aus C- und Η-Atomen bestehende
oo 4 IU
Kohlenwasserstoffe, 7. B. gesättigte Kohlenwasserstoffe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, äthylenische Kohlen-Wasserstoffe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen oder
■ -3201U6
- 25 -
Acetylen-Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen.
Im einzelnen können als typische Beispiele gesättigte Kohlenwasserstoffe wie Methan (CH4), Äthan
(C2Hg), Propan (C3Hg)1 η-Butan Cn-C4H10) und Pentan
(Cj-H.p), äthylenische Kohlenwasserstoffe wie Äthylen
(C2H4), Propylen (C3H6), Buten-1 (C4H8), Buten-2 (C4H8),
Isobutylen (C4H9) und Penten (C5H10) und Acetylen-Kohlenwasserstoffe
wie Acetylen (C2H3), Methylacetylen
(C3H4) und Butin (C4H6) erwähnt werden.
10
Typische Beispiele für aus Si, C und H bestehende, gasförmige Ausgangsmaterialien sind Alkylsilane wie
Si(CH3J4 und Si(C3H5J4. Zusätzlich zu diesen gasförmigen
Ausgangsmaterialien kann als gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Wasserstoffatomen
(H) natürlich auch H2 in wirksamer Weise eingesetzt
werden.
Von den gasförmigen Ausgangsmaterialien für die Bildung einer aus Halogenatome enthaltenden, amorphen
Materialien vom Kohlenstofftyp gebildeten Sperrschicht
102 können als gasförmige Ausgangsmaterialien für die Zuführung von Halogenatomen beispielsweise einfache
Halogensubstanzen wie Halogene, Halogenwasserstoffe, Interhalogenverbindungen,
Siliciumhalogenide und halogensubstituierte Siliciumhydride eingesetzt werden. Als
besondere Beispiele können einfache Halogensubstanzen, z. B. gasförmige Halogene wie 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, SiCl3 BrZSiCl2Br2, SiClBr3,
SiCl3J und SiBr4 und halogensubstituierte Siliciumhydride
wie SiH2F2, SiH2Cl2, SiHCl31 SiH3Cl, SiH3Br,
SiH3Br2 und SiHBr3 erwähnt werden.
Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Ausgangsmaterialien können halogensubstituierte Paraffin-Kohlenwasserstoffe
wie CCl4, CHF3, CH2F2, CH3F, CH3Cl, CH3Br,
CH~J und CpH1-Cl, fluorierte Schwefelverbindungen wie
SF4 und SF6, Alkylsilane wie Si(CHg)4 und Si(C2H5)4
und halogenhaltige Alkylsilane wie SiCl(CH3)3,
SiCl2(CH3)2, SiCl3CH3 erwähnt werden. '
Diese Substanzen für die Bildung der Sperrschicht können in geeigneter Weise gewählt und in gewünschter
Weise so zur Bildung der Sperrschicht eingesetzt werden, daß Siliciumatome und Kohlenstoffatome und, falls
notwendig, Halogenatome und Wasserstoffatome in einem
gewünschten Zusammensetzungsverhältnis in die gebildete Sperrschicht eingebaut werden können.
Eine aus a-(Sif.C1_f.) (X+H)._ bestehende Sperrschicht
kann beispielsweise gebildet werden, indem man Si(CH3D4, durch das leicht Siliciumatome, Kohlenstoffatome
und Wasserstoffatome eingebaut werden können und das eine Sperrschicht mit erwünschten Eigenschaften
bilden kann, zusammen mit einer zum Einbau von Halogenatomen dienenden Verbindung wie SiHCl3, SiCl4, SiHgCl-
oder SiH^Cl in einem geeigneten Mischungsverhältnis im gasförmigen Zustand in ein zur Bildung der Sperrschicht
dienendes Vorrichtungssystem einführt und anschließend darin eine Glimmentladung anregt.
Wenn das Glimmentladungsverfahren zur Bildung einer aus einem amorphen Material vom Stickstofftyp
bestehenden Sperrschicht 102 angewendet wird, kann ein gewünschtes Material aus den vorstehend für die
Bildung der Sperrschicht erwähnten Materialien ausgewählt werden, und das Ausgangsmaterial für die Zuführung
von Stickstoffatomen kann zusätzlich dazu eingesetzt
werden. Als Ausgangsmaterialien, die in wirksamer Weise als gasförmige Ausgangsmaterialien für die Zuführung
von Stickstoffatomen bei der Bildung der Sperrschicht
102 eingesetzt werden können, können Verbindungen erwähnt werden, die aus N oder N und H bestehen.
Zu diesen Verbindungen gehören Stickstoff (Np) sowie gasförmige oder vergasbare Nitride und Azide wie
Ammoniak (NH3), Hydrazin (H3NNH2), Stickstoffwasserstoffsäure
(HN„) und Ammoniumazid (NH4N,,). Zusätzlich
kann auch eine Stickstoffhalogenidverbindung, beispielsweise Stickstofftrifluorid (NF3) oder Stickstofftetrafluorid
(NpF4), durch die Stickstoffatome und Halogenatome eingebaut werden können, eingesetzt werden.
Wenn das Glimmentladungsverfahren für die Bildung einer aus einem amorphen Material vom Sauerstofftyp
bestehenden Sperrschicht 102 angewendet wird, wird eine gewünschte Substanz aus den vorstehend für die
Bildung der Sperrschicht erwähnten Substanzen ausgewählt, und ein Ausgangsmaterial, das ein gasförmiges
Ausgangsmaterial für die Zuführung von Sauerstoffatomen sein kann, kann zusammen damit eingesetzt werden.
Als Ausgangsmaterialien, die in wirksamer Weise als gasförmige Ausgangsmaterialien für die Zuführung von
Sauerstoffatomen bei der Bildung der Sperrschicht 102 eingesetzt werden können, können Sauerstoff (Op),
Ozon (O3), Disiloxan (H3SiOSiH3) und Trisiloxan
(H3SiOSiH2OSiH3) erwähnt werden.
Außer diesen Ausgangsmaterialien für die Bildung der Sperrschicht können beispielsweise auch Kohlenmonoxid
(CO), Kohlendioxid (CO2)/Distickstoffoxid
(N2O), Stickstoffmonoxid (NO), Distickstofftrioxid
(N3O3), Stickstoffdioxid (NO2), Distickstofftetroxid
(N3O4), Distickstoffpentoxid (N3O5) und Stickstoff-
.3201H6 - _28_
trioxid (NO3) erwähnt werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, werden bei der Bildung einer Sperrschicht 102 nach dem Glimmentladungsverfahren
die zur Bildung der Sperrschicht dienenden Ausgangsmaterialien in geeigneter Weise
so aus den vorstehend erwähnten Materialien ausgewählt, daß eine Sperrschicht gebildet werden kann, die die
gewünschten Eigenschaften hat und aus den gewünschten Materialien besteht. Bei der Anwendung des Glimmentladungsverfahrens
können beispielsweise als Ausgangsmaterial für die Bildung der Sperrschicht 102 ein
einzelnes Gas wie Si(CHg)4 oder SiCl2(CH3)2 oder eine
Gasmischung, beispielsweise das System SiH4-NpO, das System SiH4-O2C-Ar), das System SiH4-NO3, das System
SiH4-O3-N2, das System SiCl4-NO-H2,
das System SiH4-NH3, das System SiCl4-NH3,
das System SiH4-N3, das System SiH4-NH3-NO, das System
Si(CH3J4-SiH4 oder das System SiCl2(CH3J2-SiH4 eingesetzt
werden.
. Alternativ kann die Sperrschicht 102 nach dem Zerstäubungsverfahren gebildet werden, indem man eine Einkristall-
oder eine polykristalline Si-Scheibe oder C-Scheibe. oder eine Scheibe, die Si enthält, worin C eingemischt
ist, als Target einsetzt und indem man diese Targets in verschiedenen Atmosphären zerstäubt. Wenn beispielsweise
eine Si-Scheibe als Target eingesetzt wird, wird das gasförmige Ausgangsmaterial für die Einführung
von Kohlenstoffatomen (C) und Wasserstoffatomen (H) oder Halogenatomen (X), das gegebenenfalls, falls
dies erwünscht ist, mit einem verdünnenden Gas verdünnt sein kann, in die zur Zerstäubung dienende Abscheidungskammer
eingeführt, wird ein·-Gasplasma aus diesen Gasen gebildet und wird eine Zerstäubung der vorstehend
.3201H6 · * - ·* -'
erwähnten Si-Scheibe bewirkt. Bei anderen Verfahren kann die Zerstäubung in einer mindestens Wasserstoffatorne
(H) oder Halogenatome (X) enthaltenden Gasatmosphäre bewirkt werden, indem getrennte Targets aus
Si und C oder eine Platte bzw. Folie aus einer Mischung von Si und C angewendet wird.
Als gasförmige Ausgangsmaterialien für den Einbau von Kohlenstoffatomen, Wasserstoffatomen oder Halogenatomen
in die gebildete Sperrschicht können auch bei dem Zerstäubungsverfahren die vorstehend im Zusammenhang
mit dem Glimmentladungsverfahren erwähnten, gasförmigen Ausgangsmaterialien geeignet sein.
Für die Bildung einer aus einem amorphen Material vom Stickstofftyp bestehenden Sperrschicht 102 nach
dem Zerstäubungsverfahren können als Target eine Einkristall- oder eine polykristalline Si-Scheibe oder
eine Si3N.-Scheibe oder eine Scheibe, die Si und darin
eingemischtes Si„N. enthält, eingesetzt und kann die
Zerstäubung in verschiedenen Gasatmosphären bewirkt werden.
Wenn beispielsweise eine Si-Scheibe als Target eingesetzt wird, wird ein gasförmiges Ausgangsmaterial
für die Einführung von Stickstoffatomen, ggf. zusammen mit einem gasförmigen Ausgangsmaterial für den Einbau
von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen, beispielsweise H2 und N2 oder NH3, die, falls dies erwünscht
ist, mit einem verdünnenden Gas verdünnt sein können, in eine zur Zerstäubung dienende Abscheidungskammer
eingeführt, in der ein Gasplasma aus diesen Gasen gebildet und die vorstehend erwähnte Si-Scheibe zerstäubt
wird.
35
35
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Alternativ kann die Zerstäubung im Fall der Verwendung von Si und Si3N4 als getrennten Targets oder
im Fall der Verwendung eines Targets aus einer platten- bzw. folienförmigen Mischung von Si und Si3N4 in einer
verdünnten Gasatmosphäre als Gas für die Zerstäubung oder in einer Gasatmosphäre; die Η-Atome und/oder X-Atome
enthält, bewirkt werden.
Von den in den Beispielen für die Bildung der Sperrschicht durch das Glimmentladungsverfahren erwähnten
Ausgangsmaterialien können die zur Einführung von Stickstoffatomen (N) dienenden, gasförmigen Ausgangsmaterialien
auch im Fall der Zerstäubung als wirksame, gasförmige Ausgangsmaterialien für die Ein-1^
führung von Stickstoffatomen (N) eingesetzt werden.
Für die Bildung einer aus einem amorphen Material vom Sauerstofftyp bestehenden Sperrschicht 102 nach
dem Zerstäubungsverfahren können eine Einkristall- oder eine polykristalline Si-Scheibe oder eine SiO9-Scheibe
oder eine Scheibe, die Si und darin eingemischtes SiOp enthält, als Target eingesetzt werden, und
die Zerstäubung kann in verschiedenen Gasatmosphären
bewirkt werden.
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25
Wenn beispielsweise eine Si-Scheibe als Target eingesetzt wird, wird ein gasförmiges Ausgangsmaterial
für die Einführung von Sauerstoffatomen, ggf. zusammen
mit einem gasförmigen Ausgangsmaterial für den Einbau
OQ . ■
von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen, beispielsweise
SiH4 und Op oder Op, die mit einem verdünnenden
Gas verdünnt sein können, falls dies erwünscht ist, in eine zur Zerstäubung dienende Abscheidungskammer
eingeführt, in der ein Gasplasma aus diesen Gasen gebildet und die vorstehend erwähnte Si-Scheibe zer-
3201H6 .
- 31 stäubt wird.
Alternativ kann die Zerstäubung im Fall der Verwendung
von Si und SiO„ als getrennten Targets oder
im Fall der Verwendung eines Targets aus einer platten- oder folienförmigen Mischung von Si und SiO2 in einer
verdünnten Gasatmosphäre als Gas für die Zerstäubung oder in einer Gasatmosphäre, die Η-Atome und/oder
X-Atome enthält, bewirkt werden. 10
Als gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Sauerstoffatomen (0) können auch im Fall
der Zerstäubung die in den Beispielen für die Bildung der Sperrschicht nach dem Glimmentladungsverfahren
als Ausgangsmaterialien für die Einführung von Sauerstoffatomen (0) erwähnten Vertreter der Ausgangsmaterialien
in wirksamer Weise eingesetzt werden.
Als verdünnendes Gas, das bei der Bildung der ^O Sperrschicht 102 nach dem Glimmentladungsverfahren
oder dem Zerstäubungsverfahren einzusetzen ist, sind Edelgase wie He, Ne und Ar geeignet.
Wenn die Sperrschicht 102 aus dem vorstehend 2" beschriebenen, amorphen Material besteht, wird sie
sorgfältig so gebildet, daß die erforderlichen Eigenschaften genau wie beschrieben erzielt werden können.
Eine aus Si und mindestens einem Vertreter von
C, N und 0 und ggf. H und/oder X bestehende Substanz
kann je nach den Herstellungsbedingungen verschiedene Formen annehmen, die sich von einer kristallinen bis
zu einer amorphen Form erstreckt, und sie kann elektrische Eigenschaften annehmen, die von den Eigenschaften
einer elektrisch leitenden Substanz über die Eigen-
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schäften eines Halbleiters bis zu den Eigenschaften
eines Isolators und von den Eigenschaften einer photoleitfühigen
bis zu den Eigenschaften einer nicht photoleitfähigen Substanz reichen. Erfindungsgemäß werden
die Herstellungsbedingungen genau ausgewählt, damit amorphe Materialien gebildet werden können, die mindestens
in bezug auf das Licht des sichtbaren Bereichs nicht photoleitfähig sind.
Die amorphe Sperrschicht 102 dient zur Verhinderung der Injektion von freien Ladungsträgern von der
Seite des Trägers 101 her in die amorphe Schicht 103, während den Phototrägern, die in der amorphen
Schicht 103 erzeugt worden sind, eine leichte
!■5 bzw. glatte Bewegung und ein leichter Durchgang oder
Durchtritt durch die Sperrschicht 102 zu der Seite des Träger 101 hin ermöglicht wird. Aus diesem Grund
ist es erwünscht, daß die vorstehend erwähnten, amorphen
Materialien so gebildet werden, daß sie mindestens im sichtbaren Bereich des Lichts das Verhalten eines
elektrischen Isolators zeigen.
Die Sperrschicht 102 wird auch so gebildet, daß sie bezüglich des Durchtritts von Ladungsträgern einen
Beweglichkeitswert hat, der einen glatten Durchgang von in der amorphen Schicht 103 erzeugten
Phototrägern durch die Sperrschicht 102 ermöglicht.
Als eine andere kritische bzw. entscheidende Bedingung für die Herstellung der Sperrschicht 102
aus dem amorphen Material mit den vprstehend beschriebenen Eigenschaften kann die Trägertemperatur während
der Herstellung der Sperrschicht erwähnt werden.
Mit anderen Worte^ die Trägertemperatur
während der Bildung einer aus dem vorstehend erwähnten,
amorphen Material bestehenden Sperrschicht 102 auf der Oberfläche des Trägers 101 stellt einen wichtigen
Faktor dar, der die Struktur und die Eigenschaften der gebildeten Schicht beeinflußt. Erfindungsgemäß
wird die Trägertemperatur während der Bildung der Schicht genau reguliert, damit das vorstehend erwähnte,
amorphe Material so hergestellt werden kann, daß es genau die gewünschten Eigenschaften hat.
Die Trägertemperatur während der Bildung der Sperrschicht 102, die geeigneterweise innerhalb eines
optimalen Bereichs gewählt wird, der von dem für die Bildung der Sperrschicht 102 angewandten Verfahren
abhängt, beträgt im allgemeinen 20° bis 300°C und
vorzugsweise 50° bis 250°C. Für die Bildung der Sperrschicht 102 wird geeigneterweise das Glimmentladungsverfahren
oder das Zerstäubungsverfahren angewendet, weil diese Verfahren im Vergleich mit anderen Verfahren
eine relativ leicht durchführbare, genaue Regulierung des Atomverhältnisses der diese Schicht bildenden
Elemente oder der Schichtdicke ermöglichen können, wenn in dem gleichen System anschließend die amorphe
Schicht 103 auf der Sperrschicht 102 und, falls dies erwüncht ist, außerdem eine dritte Schicht auf der
amorphen Schicht 103 gebildet wird. In dem Fall, daß die Sperrschicht 102 nach diesen Schichtbildungsverfahren
gebildet wird, können als wichtige Faktoren, die ähnlich wie die vorstehend beschriebene Trägertemperatur
die Eigenschaften der herzustellenden Sperrschicht
beeinflussen, auch die Entladungsleistung und der Gasdruck während der Schichtbildung erwähnt werden.
Die Entladungsleistung beträgt im allgemeinen
1 bis 300 W und vorzugsweise 2 bis 150 W, damit in
wirksamer Weise mit einer guten Produktivität eine
Μ Q
. 3201Η6 ■ "·"■ " "
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Sperrschicht 102 hergestellt wird, deren Eigenschaften zur Erzielung des gewünschten Zwecks führen. Der Gasdruck
in der Abscheidungskammer beträgt im allgemeinen 4 /ubar bis 6,7 mbar und vorzugsweise 10,7 yubar bis
0,67 mbar.
Ähnlich wie die Bedingungen für die Herstellung der Sperrschicht 102 stellt auch der Gehalt an Kohlenstoffatomen,
Stickstoffatomen, Sauerstoffatomen, Wasserstoffatomen und Halogenatomen in der Sperrschicht
102 einen wichtigen Faktor hinsichtlich der Bildung einer Sperrschicht mit den erwünschten Eigenschaften
dar.
Bei der Bildung einer aus a-Si C1 bestehenden Sperrschicht
102 kann der auf Siliciumatome bezogene Gehalt an Kohlenstoffatomen im allgemeinen 60 bis
90 Atom-%, vorzugsweise 65 bis 80 Atom-% und insbesondere
70 bis 75 Atom-% betragen, d. h. daß der Index a 0,1 bis 0,4, vorzugsweise 0,2 bis 0,35 und insbesondere
0,25 bis 0,3 betragen kann. Wenn die Sperrschicht 102 aus a-^i.C1_b) H1 besteht, 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 der Index b im allgemeinen 0,1 bis 0,5, vorzugsweise 0,1 bis 0,35 und insbesondere 0,15 bis
0,3 beträgt, während der Index c im allgemeinen 0,60 bis 0,99, vorzugsweise 0,65 bis 0,98 und insbesondere
0,7 bis 0,95 beträgt. Wenn die Sperrschicht 102 aus a-(Si .C .) X oder aus a-(Si-C, «) (H+Xk besteht,
beträgt der Gehalt an Kohlenstoffatomen im allgemeinen 40 bis 90 Atom-%, vorzugsweise 50 bis 90 Atom-% und
3201U6 .
insbesondere 60 bis 80 Atom-% und beträgt der Gehalt
an Halogenatomen oder die Summe des Gehalts an Halogenatomen und Wasserstoffatomen im allgemeinen 1 bis
20 Atom-%, vorzugsweise 1 bis 18 Atom-% und insbesondere 2 bis 15 Atom-%, während 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 die Indizes d und f im allgemeinen 0,1 bis
0,47, vorzugsweise 0,1 bis 0,35 und insbesondere 0,15 bis 0,3 betragen, während die Indizes e und g im allgemeinen
0,8 bis 0,99, vorzugsweise 0,85 bis 0,99 und insbesondere 0,85 bis 0,98 betragen.
Wenn die Sperrschicht 102 aus einem amorphen Material vom Stickstofftyp gebildet ist, beträgt der
auf Siliciumatome bezogene Gehalt an Stickstoffatomen im Fall von a-Si.N. . im allgemeinen 43 bis 60 Atom-%
und vorzugsweise 43 bis 50 Atom-%, d. h. daß der Index h im allgemeinen 0,43 bis 0,60 und vorzugsweise 0,43
bis 0,50 beträgt.
Wenn die Sperrschicht 102 aus a-iSi.N- · ) ..H., .
besteht, 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 der Index i im allgemeinen 0,43 bis 0,6 und vorzugsweise 0,43 bis 0,5
beträgt, während der Index j im allgemeinen 0,65 bis 0,98 und vorzugsweise 0,7 bis 0,95 beträgt. Wenn die
Sperrschicht 102 aus a-(SikN1_k)1Χχ_1 oder aus
ο-ίεΐ^^^Η^^^ bestoht, betrügt dor Gohnlt an
Stickstoffatomen im allgemeinen 30 bis 60 Atom-% und
vorzugsweise 40 bis 60 Atom-% und beträgt der Gehalt an Halogenatomen oder die Summe des Gehalts an Halogen-
» ο 9 9
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O Q · φ
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3201U6 .
- 36 -
atomen und Wasserstoffatome im allgemeinen 1 bis 20 Atom-% und vorzugsweise 2 bis 15 Atom-%, während 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 die Indizes k und
m im allgemeinen 0,43 bis 0,60 und vorzugsweise 0,43 bis 0,49 betragen, während die Indizes 1 und η im
allgemeinen 0,8 bis 0,99 und vorzugsweise 0,85 bis 0,98 betragen.
Wenn die Sperrschicht 102 aus einem amorphen Material vom Sauerstofftyp gebildet ist, beträgt der
auf Siliciumatome bezogene Gehalt an Sauerstoffatomen in der aus a-Si 0- bestehenden Sperrschicht 102
im allgemeinen 60 bis 67 Atom-% und vorzugsweise 63 bis 67 Atom-%, d. h. daß der Index ο im allgemeinen
0,33 bis 0,40 und vorzugsweise 0,33 bis 0,37 beträgt. Wenn die Sperrschicht 102 aus a-(Si O1 ) H besteht,
beträgt der Gehalt an Sauerstoffatomen in der Sperrschicht 102 im allgemeinen 39 bis 66 Atom-% und vorzugsweise
42 bis 64 Atom-%, während der Gehalt an Wasserstoffatomen im allgemeinen 2 bis 35 Atom-% und vorzugsweise
5 bis 30 Atom-% beträgt, d. h. daß der Index ρ im allgemeinen 0,33 bis 0,40 und vorzugsweise 0,33
bis 0,37 beträgt, während der Index q im allgemeinen 0,65 bis 0,98 und vorzugsweise 0,70 bis 0,95 beträgt.
Wenn die Sperrschicht 102 aus a-(Si O._r)s xi_s oder
aus a-(Si.O. .) (H+XK besteht, beträgt der Gehalt
L Jl ·· t U J. ^ κλ
an Sauerstoffatomen in der Sperrschicht 102 im allgemeinen 48 bis 66 Atom-% und vorzugsweise 51 bis 66
Atom-% und beträgt der Gehalt an Halogenatomen oder die Summe des Gehalts an Halogenatomen und Wasserstoffatomen,
wenn außerdem Wasserstoffatome enthalten sind, im allgemeinen 1 bis 20 Atom-% und vorzugsweise 2
bis 15 Atom-%, 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 der Index r oder t im allgemeinen 0,33 bis
0,40 und vorzugsweise 0,33 bis 0,37 beträgt, während der Index s oder u im allgemeinen 0,80 bis 0,99 und
vorzugsweise 0,85 bis 0,98 beträgt.
Als elektrisch isolierende Metalloxide für die
Bildung der Sperrschicht 102 können vorzugsweise Metalloxide vie Al2O3, BeO, CaO, Cr2O3, Pg0S' Zr02f Hf°2'
GeO2, Y2O3, TiO2, Ce3O3, MgO, MgO.Al3O3 oder SiO3.MgO
erwähnt werden. Zur Bildung der Sperrschicht 102 kann auch eine Mischung aus 2 oder mehr Arten dieser Verbindungen
eingesetzt werden.
Die aus einem elektrisch isolierenden Metalloxid bestehende Sperrschicht 102 kann durch das Vakuumabscheidungsverfahren,
das chemische Aufdampfverfahren
(CVD-Verfahren), das Glimmentladungs-Zersetzungsverfahren, das Zerstäubungsverfahren, das Ionenimplantationsverfahren,
das Ionenplattierverfahren oder das Elektronenstrahlverfahren oder durch andere Verfahren
gebildet werden.
FUr die Bildung der Sperrschicht 102 durch das Zerstäubungsverfahren kann beispielsweise eine zur
Bildung einer Sperrschicht dienende Scheibe als Target ow 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 seinerseits mit einem Elektronenstrahl
«Φ Φ
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32Ü1UG ■
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bestrahlt werden kann, um eine Aufdampfung dieses Materials zu bewirken.
Die Sperrschicht 102 wird so ausgebildet, daß sie elektrisch isolierendes Verhalten zeigt, weil
die Sperrschicht 102 die Funktion hat, ein Eindringen von Ladungsträgern von der Seite des Trägers 101 her
in die amorphe Schicht 103 in wirksamer Weise zu ver-■ hindern und einen leichten Durchtritt oder Durchgang
der in der amorphen Schicht 103 erzeugten Phototräger, die sich zu dem Träger 101 hin bewegen, von der Seite
der amorphen Schicht 103 durch die Sperrschicht zu der Seite des Trägers 101 hin zu ermöglichen.
Der numerische Bereich der Schichtdicke der Sperrschicht ist ein wichtiger Faktor für die wirksame
Erfüllung des vorstehend erwähnten Zweckes. Mit anderen Worten, die Injektion von freien Ladungsträgern in
die amorphe Schicht 103 von der Seite des Trägers 101 her kann durch die Sperrschicht nicht in ausreichendem
Maße verhindert werden, wenn die Schichtdicke der Sperrschicht zu gering ist. Andererseits ist die
Wahrscheinlichkeit, daß die in der amorphen Schicht 103 erzeugten Phototräger zu der Seite des Trägers
101 hin durchtreten, sehr gering, wenn die Sperrschicht zu dick ist. Demnach kann in diesen beiden Fällen
die Aufgabe der Erfindung nicht in wirksamer Weise gelöst werden.
Im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Gesichtspunkte beträgt die Dicke der Sperrschicht 102 im allgemeinen
3,0 bis 100,0 nm und vorzugsweise 5,0 bis 60,0 nm,
um die Aufgabe der Erfindung zu lösen.
Um die Aufgabe der Erfindung in wirksamer Weise
U6 "" " "*"
zu lösen, besteht die auf dem Träger 101 vorgesehene, amorphe Schicht 103 aus a-Si(H, X) mit den nachstehend
erläuterten Halbleitereigenschaften, wobei die amorphe Schicht 103 außerdem mit Kohlenstoffatomen dotiert
wird, die in der nachstehend beschriebenen Weise in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht verteilt
sind.
φ a-Si(H, X) vom p-Typ: Dieser Typ enthält nur einen Akzeptor oder sowohl einen Donator als auch
einen Akzeptor, wobei die Konzentration des Akzeptors (Na) relativ höher als die Konzentration des
Donators ist.
0 a-Si(H, X) vom p""-Typ: Es handelt sich dabei
um einen Typ von φ, der den Akzeptor in einer niedrigeren
Akzeptorkonzentration (Na) als der Typ φ enthält, wenn er nur einen Akzeptor enthält, oder der den Akzeptor
in einer im Vergleich mit dem Typ φ relativ niedrigeren Konzentration enthält, wenn er sowohl einen
Akzeptor als auch einen Donator enthält.
φ a-Si(H, X) vom η-Typ: Dieser Typ enthält nur
einen Donator oder sowohl einen Donator als auch einen Akzeptor, wobei die Konzentration des Donators (Nd)
relativ höher als die Konzentration des Akzeptors ist.
@ a-Si(H, X) vom n~-Typ: Es handelt sich dabei
um einen Typ von φ, der den Donator in einer niedrigeren
Donatorkonzentration (Nd) als der Typ φ enthält, wenn er nur einen Donator enthält, oder der den Donator
im Vergleich mit dem Typ φ in einer relativ niedrigeren Konzentration enthält, wenn er sowohl einen Akzeptor
als auch einen Donator enthält.
W »0« O * *
t» V « O φ β
U ο ο · α
Π« ·
- 40 - φ a-Si(H, X) vom i-Typ: Bei diesem Typ gilt:
Na ^ Nd ^ O oder Na ^r Nd.
Typische Beispiele für Halogenatome (X), die im Rahmen der Erfindung in der amorphen Schicht
enthalten sind, sind Fluor, Chlor, Brom und Jod, wobei Fluor und Chlor besonders bevorzugt werden.
In der amorphen Schicht des erfindungsgemäßen,
photoleitfähigen Elements ist ein Schichtbereich vorgesehen, der Kohlenstoffatome enthält, die in den zu
der Oberfläche des Trägers im wesentlichen parallelen Ebenen gleichmäßig verteilt sind, jedocn in der Richtung
der Dicke der amorphen Schicht ungleichmäßig verteilt sind. Zusätzlich zu diesem besonderen Merkmal
sind die . Kohlenstoffatome gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsform
an der Seite der Oberfläche, die dem Träger entgegengesetzt ist (d. h. an der Seite der
in Fig. 1 gezeigten, freien Oberfläche 104), stärker
angereichert, so daß sich der Höchstwert C des Gehalts der KohlenstoffatonB im Verteilungsprofil des
Gehalts der Kohlenstoffatome an der vorstehend erwähnten Oberfläche oder in der Nähe davon befindet.
In den Fig. 2 bis 5 werden typische Beispiele für die·Verteilung der in der amorphen Schicht eines
photoleitfähigen Elements mit einer solchen Verteilung des Gehalts der Kohlenstoff atome enthaltenen Kohlenstoffatome
in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht gezeigt. In den Fig. 2 bis 5 zeigt die Ordinatenachse
die Schichtdicke t der amorphen Schicht 103, wobei t_ die Lage der Grenzfläche zwischen der amorphen
Schicht 103 und einem anderen Material wie dem Träger 101 oder der Sperrschicht 102 (die Lage der unteren
Oberfläche) bezeichnet, während t die Lage der Grenz-
U6 ' """ ·:" *-' *■'
fläche der amorphen Schicht 103 an der Seite der freien
Oberfläche 104 (die gleiche Lage wie die in Fig. 1 gezeigte, freie Oberfläche 104, d. h. die Lage der
oberen Oberfläche) bezeichnet, wobei die Schichtdicke t von tn in Richtung auf t ansteigt. Die Abszissenachse
zeigt die Verteilung des Gehalts der Kohlenstoffatome, C, in jeder Lage in der Richtung der Dicke
der amorphen Schicht 103, wobei der Gehalt der Kohlenstoff atome in der Richtung des Pfeils ansteigt. C
m α χ bezeichnet den Höchstwert des Gehalts der Kohlenptoffatome;
der in einer bestimmten Lage in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht 103 vorliegt.
Bei der in Fig. 2 gezeigten AusfUhrungsform ist der Gehalt der in der amorphen Schicht 103 enthaltenen
Kohlenstoffatome so in der Schicht 103 verteilt, daß
der Gehalt der Kohlenstoff atome von der Lage t der
unteren Oberfläche ausgehend in Richtung zu der Lage t der oberen Oberfläche kontinuierlich monoton an-
steigt, bis er in der Lage t. den Höchstwert des Gehalts
T erreicht, worauf der Gehalt C in dem Intervall bis zu der Lage t der oberen Oberfläche den Wert
C ohne Veränderung beibehält.
Wenn das hergestellte, photoleitfähige Element 100 eine amorphe Schicht 103 mit einer freien Oberfläche
104, wie sie in Fig. 1 gezeigt wird, aufweist, kann der Gehalt der Kohlenstoffatome in der Nähe der Lage
t der oberen Oberfläche auf einen Wert erhöht werden,
ou der viel größer als der Gehalt der Kohlenstoffatome
in anderen Bereichen ist, wodurch der freien Oberfläche 104 eine verbesserte Befähigung zum Tragen von Ladungen
verliehen wird. In diesem Fall hat ein solcher Schichtbereich die Funktion einer sogenannten Sperrschicht.
Demnach kann in der amorphen Schicht 103 eine obere Sperrschicht gebildet werden, indem man den
Gehalt der Kohlenstoffatome in der Nähe der freien
Oberfläche 104 der amorphen Schicht 103 im Vergleich mit dem Gehalt der Kohlenstoffatom* in anderen Schichtbereichen
sehr stark anreichert. Alternativ kann auch unter Verwendung von Materialien, die die gleichen
Eigenschaften haben wie die Materialien, aus denen die Sperrschicht 102 besteht, eine Deckschicht auf
der Oberfläche der amorphen Schicht 103 gebildet werden. Die Deckschicht kann in diesem Fall geeigneterweise
eine Dicke von 3,0 nm bis 5 /um und vorzugsweise eine
Dicke von 5,0 am bis 2 μνη haben.
Bei der in Fig. 3 gezeigten AusfUhrungsform ist
in dem Schichtbereich in dem unteren Anteil zwischen t_ und t_ kein Kohlenstoffatom oder eine unterhalb
des nachweisbaren Grenzwertes liegende Menge von Kohlenstoffatomen enthalten. Von der Lage tp bis zu der
Lage t„ steigt der Gehalt der Kohlenstoffatome gemäß einer Funktion erster Ordnung oder in Annäherung an
eine Funktion erster Ordnung monoton an, bis er in der Lage t_ den Höchstwert des Gehalts C erreicht.
In dem Schichtbereich zwischen t„ und t sind die
3 s Kohlenstoffatome in gleichmäßiger Verteilung mit dem Höchstwert des Gehalts C enthalten.
Fig. 3 ist so dargestellt, als ob in dem Intervall zwischen tQ und tp überhaupt kein Kohlenstoff enthalten
wäre, weil eine unterhalb des feststellbaren Grenzwertes liegende Menge von Kohlenstoffatomen, falls
überhaupt Kohlenstoffatome vorhanden sind, ähnlich
behandelt wird, als ob kein bohlen stoff enthalten wäre.
Demnach enthält ein Schichtbereich, für den im Rahmen der Erfindung ein Kohlenstoffgehalt von 0 ange-
geben wird (beispielsweise der Schichtbereich zwischen
tQ und t~ in Fig. 3), überhaupt keine Kohlenstoffatome
oder nur eine unterhalb des feststellbaren Grenzwertes
liegende Menge von Kohlen stoffatomen. Nach dem gegenwärtigen
Stand der Technik liegt der feststellbare Grenzwert des Gehalts der Kohlenstoff atome bei 10 Atom-ppm,
auf Siliciumatome bezogen.
Bei der in Fig. 4 gezeigten AusfUhrungsform sind
die Kohlen stoffatome im unteren Schichtbereich der amorphen Schicht 103 zwischen tQ und t. in gleichmäßiger
und gleichbleibender Verteilung enthalten, so daß ihr Gehalt C einen konstanten Wert von C1 hat,
während die Kohlenstoffatome in dem oberen Schichtbereich zwischen t- und t gleichmäßig und gleichbleibend
mit dem Höchstwert des Gehalts C verteilt sind. In dem oberen und dem unteren Schichtbereich
liegen demnach verschiedene Werte des Gehalts der Kohlenstoffatone c ohne stetigen Übergang vor.
Bei der in Fig. 5 gezeigten AusfUhrungsform sind die Kohlenstoffatome in der amorphen Schicht 103 von
der Lage der unteren Oberfläche t_ bis zu der Lage te mit einem konstanten Wert des Gehalts C2 enthalten,
und der Gehalt der Kohlen stoff atome steigt von der Lage t- ausgehend bis zu der Lage tc allmählich an.
Von der,Lage t~ ausgehend steigt der Gehalt der Kohlenstoffatome
bis zu der Lage der oberen Oberfläche t , wo er den Höchstwert des Gehalts C erreicht, steil
an.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es als eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen,
photoleitfähigen Elements zvXr Erzielung einer hohen Photoempfindlichkeit und von stabilen Bildeigenschaften
erwünscht, daß die Kohlenstoffatome in der amorphen
• β » * * a
α α β ο ο ο *
ο ο β ο ο ·
- 44 -
Schicht 103 in einer solchen Verteilung enthalten sind, daß ihr Gehalt bei Annäherung ihrer Lage an
die Lage der oberen Oberfläche t ansteigt.
Im Fall einer Verteilung, wie sie in den Ausführungsformen
der Fig. 2 bis 5 gezeigt wird, bei denen die in der amorphen Schicht 103 enthaltenen Kohlenstoffatome
in der Weise in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht verteilt sind, daß sie an der dem
Träger 101 entgegengesetzten Seite stärker angereichert sind, beträgt der Gesamtgehalt C. der in dem gesamten
Schichtbereich enthaltenen Kohlenstoffatome im allgemeinen 0,005 bis 30 Atom-%, auf die Siliciumatome bezogen,
und der Höchstwert des Gehalts der Kohlenstoff atome
C an der dem Träger 101 entgegengesetzten Oberfläche
ΓΠ3.Χ
oder in der Nähe dieser Oberfläche in diesem Schichtbereich beträgt im allgemeinen 0,03 bis 90 Atom-%,
vorzugsweise 0,05 bis 90 Atom-% und insbesondere 0,1 bis 90 Atom-%.
Bei den in den Fig. 2 bis 5 gezeigten, bevorzugten
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen, photoleitfähigen Elements kann die Aufgabe der Erfindung in wirksamer
Weise erfüllt werden, indem man Kohlenstoffatome gemäß
einer gewünschten Verteilungsfunktion so in die amorphe Schicht 103 hineingibt, daß die in der amorphen Schicht
103 enthaltenen Kohlenstoffatome in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht 103 ungleichmäßig verteilt
sind, wobei der Höchstwert C des Gehalts der Kohlenstoffatome
an der Lage t der oberen Oberfläche oder in der Nähe von t vorliegt und wobei der Gehalt der
Kohlenstoffatome von der Lage t der oberen Oberfläche
ausgehend in Richtung zu der Lage tQ der unteren Oberfläche
abnimmt. Auch der Gesamtgehalt der Kohlenstoffatome in der ganzen amorphen Schicht stellt einen
wichtigen Faktor für die Lösung der Aufgabe der Erfindung
dar.
Der Gesamtgehalt der in der amorphen Schicht enthaltenen Kohlenstoffatome liegt im allgemeinen in
dem vorstehend angegebenen Bereich, er beträgt jedoch vorzugsweise 0,005 bis 20 Atom-%, auf die Siliciumatome
bezogen, und insbesondere 0,005 bis 10 Atom-%.
in den Fig. 6 bis 12 werden andere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen, photoleitfähigen
Elaments gezeigt. Bei diesen Ausführungsformen weist das photoleitfähige Element mindestens einen
Schichtbereich auf, in dem die in der amorphen Schicht 103 enthaltenen Kohlenstoffatome in den zu der Oberfläche
des Trägers annähernd parallelen Ebenen im wesentlichen gleichmäßig verteilt sind, jedoch in
der Richtung der Dicke der amorphen Schicht ungleichmäßig verteilt sind, wobei die Kohlenstoffatome so
verteilt sind, daß sie an der Seite der Oberfläche/ an der der Träger 101 vorgesehen ist, stärker angereichert
sind als im mittleren Anteil dieses Schichtbereichs.
2^ Bei den in den Fig. 6 bis 12 gezeigten Ausführungsformen
weist die amorphe Schicht 103 im Unterschied zu den in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Ausführungsformen
mindestens einen Schichtbereich auf, bei dem der Höchstwert des Gehalts der Kohlenstoffatome an der Oberfläche
an der Seite, an der der Träger 101 vorgesehen ist, oder in der Nähe dieser Oberfläche vorliegt.
In den Fig. 6 bis 12 haben die Ordinatenachse und die Abszissenachse die gleiche Bedeutung wie in
den Fig. 2 bis 5. Unter dem mit einem Wert von 0
3201Ί 46 . -- " ·:· *··'·:·
angegebenen Kohlerstoff gehalt ist zu verstehen, daß
der Gehalt der Kohlenstoffatome im wesentlichen 0 beträgt, wie es vorstehend im Zusammenhang mit den Fig.
2 bis 5 beschrieben worden ist. Darunter, daß der Gehalt der Kohlen stoffatome im wesentlichen 0 beträgt,
ist zu verstehen, daß die Menge der Kohlenstoffatom
in dem betreffenden Anteil des Schichtbereichs unter dem vorstehend beschriebenen, feststellbaren Grenzwert
liegt,, so daß der Fall eingeschlossen ist, daß Kohlenstoffatome
tatsächlich in einer unterhalb des feststellbaren Grenzwerts liegenden Menge enthalten sind.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform sind die in der amorphen Schicht 103 enthaltenen Kohlenstoff atome
so durch die Schicht 103 hindurch verteilt, daß der Gehalt der Kohlenstoff atome von der Lage der
unteren Oberfläche tQ bis zu der Lage t- den konstanten
Wert C- hat und daß der Gehalt der Kohlen stoffatome
von dem Gehalt C„ in der Lage t- ausgehend bis zu
der Lage der oberen Oberfläche t gemäß einer Funktion erster Ordnung abnimmt, bis der Gehalt der Kohlenstoffatome
beim Erreichen der Lage der oberen Oberfläche t einen Wert von im wesentlichen O erreicht.
Bei der Ausführungsform von Fig. 6 kann der amorphen
Schicht 103 in dem an ihre untere Oberfläche angrenzenden Schichtbereich durch starke Erhöhung
des Gehalts der Kohleretoffatome C zwischen den Lagen
tn und t, der Dicke der Schicht in ausreichendem Maße
die Funktion einer Sperrschicht verliehen werden.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform sind die in der amorphen Schicht 103 enthaltenen Kohlen stoffatome
so verteilt, daß der Gehalt der Kohlenstoff atome
von der Lage der unteren Oberfläche tQ bis zu der
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- 47 -
Lage t. den konstanten Wert C. hat, während der Gehalt
der Kohlenstoffatome von der Lage t. ausgehend in Richtung
zu der Lage der oberen Oberfläche t unter Ausbildung
einer leicht gekrümmten Kurve im Verteilungsprofil allmählich abnimmt.
Bei der in Fig. 8 gezeigten AusfUhrungsform hat
der Gehalt der Kohlenstoffatome von tQ bis t- den konstanten
Wert C1, und der Gehalt der Kohlen stoffatome
nimmt von t-^ bis tp gemäß einer Funktion erster Ordnung
ab, während der Gehalt der Fohlenstoff atome von t„
bis t wieder einen konstanten Wert (C0) hat. Bei
s 2
dieser AusfUhrungsform kann dem an die obere Oberfläche angrenzenden Schichtbereich der amorphen Schicht 103
in ausreichendem Maße die Funktion einer Sperrschicht verliehen werden, indem der Gehalt der Kohlenstoffatome
Cp in dem an die obere Oberfläche angrenzenden Schichtbereich
(dem Anteil zwischen t5 und t in Fig. 8) durch Einbau einer ausreichenden Menge von Kohlenstoffatomen
auf einen Wert gebracht wird, der dazu führt, daß dieser Schichtbereich die Funktion einer Sperrschicht
zeigen kann.
Alternativ kann im Fall der in Fig. 8 gezeigten AusfUhrungsform der Gehalt der Kohlerßtoffatome C auch
an beiden Oberflächenseiten der amorphen Schicht 103 so erhöht werden, daß er viel größer ist als der Gehalt
der Kbhlenstoffatome in dem inneren Anteil der amorphen Schicht, wodurch es ermöglicht wird, daß die an die
beiden Oberflächen angrenzenden Schichtbereiche die Funktion von Sperrschichten erfüllen.
Bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform ist das Verteilungsprofil der Kohlenstoff atome zwischen
tQ und t2 dem in Fig. 7 gezeigten Verteilungsprofil·
·0· Φ« «Μ ■ ■„ >
U *ΟΟ Φ« % „ „
- 48 -
ähnlich, Jedoch wird im ganzen ein anderes Verteilungsprofil erhalten, weil der Gehalt der Kohlenstoff atome
bei t„ ohne stetigen übergang steil ansteigt, so daß
er zwischen to und t den Wert C0 hat.
Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausfiihrungsform
ist das Verteilungsprofil zwischen tQ und t„ dem in
Fig. 7 gezeigten Verteilungsprofil ähnlich, jedoch wird zwischen t3 und t_ ein Schichtbereich gebildet,
in dem der Kohlenstoffgehalt im wesentlichen 0 ist,
während zwischen to und t eine große Menge von Kohlen-Stoffatomen
mit einem Gehalt von Cp enthalten ist.
Bei der in Fig. 11 gezeigten AusfUhrungsform
hat der Gehalt der Kohlenstoffatome zwischen t-. und
t. den konstanten Wert C., und der Gehalt der Kohlenstoffatome
nimmt von einem Wert von C, in der Lage t ausgehend bis zu einem Wert von C. in der Lage
t_ zwischen t. und t2 gemäß einer Funktion erster
Ordnung ab, während der Gehalt der Kohlenstoffatome
zwischen t„ und t wieder erhöht ist und den konstanten
Wert Cp hat.
Bei der in Fig. 12 gezeigten AusfUhrungsform hat der Gehalt der Kohlenstoffatome zwischen t_ und
t. den konstanten Wert C1, und auch zwischen t2 und
t wird ein Verteilungsprofil mit einem konstanten Wert von Cp des Gehalts der "KohleiBtoffatome gebildet,
während der Gehalt der Kohlenstoff atome zwischen t1
ou und t„ von dem Wert C3 in der Lage ^ ausgehend in
Richtung zu dem mittleren Anteil der amorphen Schicht allmählich abnimmt und von dem mittleren Anteil ausgehend
in Richtung zu der Lage t_, wo er den Wert C4
erreicht, wieder allmählich zunimmt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist bei den in den Fig. 6 bis 12 gezeigten AusfUhrungsformen ein
Schichtbereich vorgesehen, der an der auf der Seite des Trägers 101 befindlichen Oberfläche der amorphen
Schicht 103 oder in der Näher dieser Oberfläche einen Höchstwert des Gehalts der Kohlenstoffatome aufweist,
so daß die Köhlenstoffatome dort stärker angereichert
sind als in dem mittleren Anteil der amorphen Schicht 103. Außerdem kann, falls dies erforderlich ist, auch
in dem Oberflächenbereich der amorphen Schicht 103, der die zu dem Träger entgegengesetzte Seite der
amorphen Schicht darstellt, ein Schichtbereich vorgesehen werden, in dem der Gehalt der Kohlenstoff atome
größer ist als in dem mittleren Anteil der amorphen Schicht 103. Außerdem kann an der unteren Oberfläche
oder in der Nähe dieser Oberfläche auch ein Schichtbereich gebildet weiden, in dem der Gehalt der ftohlenstoffatome
sehr stark angereichert ist, so daß dieser Schichtbereich in ausreichendem Maße die Funktion
einer Sperrschicht erfüllen kann.
Bei den in den Fig. 6 bis 12 gezeigten Ausführungsformen kann der Höchstwert C des Gehalts der in
max
der amorphen Schicht 103 enthaltenen Kohlenstoffatome
im Verteilungsprofil des Gehalts der Kohlenstoffatome
in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht zur wirksamen Erfüllung der Aufgabe der Erfindung im allgemeinen
einen Wert von 0,03 bis 90 Atom-%, vorzugsweise einen Wert von 0,05 bis 90 Atom-96 und insbesondere
einen Wert von o,1 bis 90 Atom-% haben.
Bei den in den Fig. 6 bis 12 gezeigten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen, photoleitfähigen Elements
sind die in der amorphen Schicht 103 enthaltenen Kohlenstoffatome
in der Richtung der Dicke der amorphen
•9«·« 80
β β * β φ ·
« ο β ο «
• · O «
- 50 -
Schicht 103 hinsichtlich ihres Gehalts ungleichmäßig verteilt, wobei durch die Werte des Gehalts der Kohlenstoffatome
ein Verteilungsprofil gebildet wird, bei dem der Gehalt der Kohlenstoffatome von der Nähe des
an die untere Oberfläche angrenzenden Schichtbereichs ausgehend in Richtung zu dem mittleren Anteil der
amorphen Schicht 103 abnimmt. Auch der Gesamtgehalt der in der amorphen Schicht 103 enthaltenen Kohlenstoffatome
stellt jedoch einen kritischen bzw. entscheidenden Faktor für die Erfüllung der Aufgabe der Erfindung
dar.
Im Rahmen der Erfindung beträgt der auf die Siliciumatome bezogene Gesamtgehalt der Kohlen stoffatome
in der amorphen Schicht 103 im allgemeinen 0,005 bis 30 Atom-%, vorzugsweise 0,005 bis 20 Atom-% und insbesondere
0,005 bis 10 Atom-%.
Fig. 13 ist die schematische Darstellung eines Schnittes einer anderen bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen, photoleitfähigen Elements.
Das in Fig. 13 gezeigte, photoleitfähige Element
1300 weist ähnlich wie das unter Bezugnahme auf Fig. ι beschriebene, photoleitfähige Element einen Träger
1301 für das photoleitfähige Element, eine ggf. auf dem Träger 1301 vorgesehene Sperrschicht 1302 und
eine amorphe Schicht 1303 auf, wobei die amorphe Schicht 1303 Kohlenstoffatome enthält, die in zu der Oberfläche
des Trägers 1301 im wesentlichen parallelen Ebenen im wesentlichen gleichmäßig verteilt sind, jedoch
in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht ungleichmäßig verteilt sind, wobei die Kühlen stoff atome in
den jeweiligen Anteilen der Schichtbereiche 1304, 1305 und 1306 verschieden verteilt sind. D. h. daß
H6 "·"· "
die amorphe Schicht 1303 aus einem unteren Schichtbereich 1304, in dem die Kohlenstoffatome in der Richtung
der Dicke der amorphen Schicht im wesentlichen gleichmäßig mit dem Gehalt C, verteilt sind, einem oberen
Schichtbereich 1306, in dem die Kohlenstoffatome in
der Richtung der Dicke der amorphen Schicht im wesentlichen gleichmäßig mit dem Gehalt C^ verteilt sind,
und einem zwischen dem unteren und dem oberen Schichtbereich ausgebildeten Zwischenschichtbereich 1305,
in dem die Kohlenstoffatome in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht im wesentlichen gleichmäßig mit
dem Gehalt C3 verteilt sind, besteht.
Bei der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform
können die Werte C-, C_ und C3 des Gehalts der Kohlenstoffatome
in den jeweiligen Schichten in gewünschter Weise variiert werden, wobei jedoch die Beziehung
C3^C1, Cp erfüllt sein muß. Zur wirksameren Lösung
der Aufgabe der Erfindung beträgt die Obergrenze des Wertes C- oder C2 jedoch im allgemeinen 90 Atom-%
oder weniger, vorzugsweise 80 Atom-% oder weniger und insbesondere 78 Atom-% oder weniger, während die
Untergrenze von C1 oder C_ im allgemeinen 11 Atom-%
oder mehr, vorzugsweise 15 Atom-% oder mehr und insbesondere 20 Atom-% oder mehr beträgt. Die Obergrenze
des Wertes C3 kann im allgemeinen 10 Atom-% oder weniger,
vorzugsweise 5 Atom-% und insbesondere 2 Atom-% betragen, während die Untergrenze des Wertes C, im
allgemeinen 0,001 Atom-% oder mehr, vorzugsweise 0,002 Atom-% oder mehr und insbesondere 0,003 Atom-% oder
mehr beträgt.
Der auf die Siliciumatome bezogene Gesamtgehalt der Kohlenstoffatome in der amorphen Schicht 1303 kann
im allgemeinen 0,005 bis 30 Atom-%, vorzugsweise 0,005
2CJ1 IAC '"·" · ■"
bis 20 Atom-% und insbesondere 0,005 bis 10 Atom-%
betragen.
Wie es vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde, muß die Sperrschicht 1302 erfindungsgemäß
nicht unbedingt vorgesehen werden, wenn die im Fall der direkten Ausbildung der amorphen Schicht
auf dem Träger 1301 zwischen dem Träger 1301 und der amorphen Schicht 1303 gebildete Grenzfläche in ausreichendem
Maße die gleiche Funktion wie die vorstehend beschriebene Sperrschicht 1302 zeigen kann.
Außerdem kann, falls dies erwlincht ist, einem . Anteil des Schichtbereichs der amorphen Schicht 1303
durch den Einbau einer ausreichenden Menge von Kohlenstoffatomen in den Oberflächen-Schichtbereich der
amorphen Schicht 1303 auf der Seite des Trägers 1301 die gleiche Funktion wie die Sperrschicht 1302 verliehen
werden, so daß auf die Sperrschicht 1302 auch verzichtet werden kann. Wenn einem Anteil des Schichtbereichs
der amorphen Schicht 1303 die Funktion einer Sperrschicht verliehen wird, beträgt der Gehalt der Köhlenstoffatome,
der erforderlich ist, damit dieser Schichtbereich eine solche Funktion zeigt, im allgemeinen
30 bis 90 Atom-%, vorzugsweise 40 bis 90 Atom-% und
insbesondere 50 bis 90 Atom-%, wobei sich diese Werte
auf die ' Siliciumatome beziehen.
Eine im wesentlichen aus a-Si(H, X) bestehende, amorphe Schicht kann erfindungsgemäß durch ein Vakuumaufdampfverfahren
unter Anwendung einer Entladungserscheinung, beispielsweise durch das Glimmentladungsverfahren,
das Zerstäubungsverfahren oder das Ionenplattierverfahren, gebildet werden. Für die Bildung
der amorphen Schicht nach dem Glimmentladungsverfahren
wird beispielsweise ein gasförmiges Ausgangsmaterial für den Einbau von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen
zusammen mit einem gasförmigen Ausgangsmaterial für die Zuführung von Siliciumatomen (Si), das zur
Zuführung von Siliciumatomen (Si) befähigt ist, in eine Abscheidungskammer eingeführt, in der die Glimmentladung
erzeugt wird, wodurch auf der Oberfläche eines vorgegebenen Trägers, der vorher in eine vorbestimmte
Lage gebracht worden ist, eine aus a-Si(H, X) bestehende Schicht gebildet wird. Für den Einbau von
Kohlenstoff atomen (C) in die zu bildende, amorphe Schicht kann während der Bildung der amorphen Schicht ein
gasförmiges Ausgangsmaterial für den Einbau von Kohlenstoffatomen in die Abscheidungskammer eingeleitet
werden.
Wenn die amorphe Schicht nach dem Zerstäubungsverfahren gebildet werden soll, kann bei der Durchführung
der Zerstäubung eines aus Si gebildeten Targets in einer Atmosphäre, die aus einem Inertgas wie Ar oder
He oder aus einer Gasmischung auf der Grundlage eines
solchen Gases besteht, ein gasförmiges Ausgangsmaterial für den Einbau von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen
in die zur Zerstäubung dienende Kammer eingeführt werden.
Als Verfahren zum Einbau von Kohlenstoffatomen
in die amorphe Schicht kann während der Bildung der Schicht bei der Züchtung bzw. dem Wachstum der Schicht
ein gasförmiges Ausgangsmaterial für den Einbau von Kohlenstoffatomen in die Abscheidungskammer eingeleitet
werden, oder ein zum Einbau von Kohlenstoffatomen dienendes Target, das vorher in der Abscheidungskammer angeordnet
worden ist, kann bei einem alternativen Verfahren während der Bildung der Schicht zerstäubt werden.
I « to H
ο α β · ·
• a ο β
320ΊΗ6 ·
- 54 -
Beispiele fUr das zur Zuführung von Si dienende,
gasförmige Ausgangsmaterial, das erfindungsgemäß bei der Bildung der amorphen Schicht einzusetzen ist,
sind gasförmige oder vergasbare Siliciunihydride (Silane)
wie SiH4, SipHg, Si3H3 oder Si4H10, die wirksame
Materialien darstellen. SiH. und Si0H- werden im Hin-
4 C. D
blick auf ihre leichte Handhabung während der Schichtbildung und auf den Wirkungsgrad hinsichtlich der
Zuführung von Si besonders bevorzugt.
Als wirksames, gasförmiges Ausgangsmaterial für den Einbau von Halogenatomen, das erfindungsgemäß
bei der Bildung der amorphen Schicht einzusetzen ist, kann eine Anzahl von Halogenverbindungen wie gasförmige
Halogene, Halogenide, Interhalogenverbindungen und halogensubstituierte Silanderivate, die gasförmig
oder vergasbar sind, erwähnt werden.
Alternativ ist erfindungsgemäß auch der Einsatz von Halogenatome enthaltenden, gasförmigen oder vergasbaren
Siliciumverbindungen, die aus Siliciumatomen (Si) und Halogenatomen (X) gebildet sind, wirksam.
Typische Beispiele für Halogenatome, die erfindungsgemäß vorzugsweise eingesetzt werden, sind gasförmige
Halogene wie Fluor, Chlor, Brom oder Jod und Interhalogenverbindungen wie BrF, ClF, ClF3, ClF5, BrF5,
BrF3, JF7, JF5, JCl oder JBr.
Als Halogenatome enthaltende Siliciumverbindung werden Siliciumhalogenide wie SiF4, Si3F5, SiCl4, SiBr4,
SiCl3Br, SiCl3Br2, SiClBr3 oder SiCl3J bevorzugt.
Wenn das erfindungsgemäße, photoleitfähige Element nach dem Glimmentladungsverfahren unter Einsatz einer
Halogenatome enthaltenden Siliciumverbindung als gasförmiges Ausgangsmaterial für den Einbau von Halogenatomen
gebildet wird, kann auf einem gegebenen Träger eine aus a-Si:X bestehende, amorphe Schicht gebildet werden,
ohne daß als zur Zuführung von Si befähigtes, gasförmiges Ausgangsmaterial ein gasförmiges Siliciumhydrid eingesetzt wird.
Das grundlegende Verfahren zur Bildung der Halogenatome
enthaltenden, amorphen Schicht nach dem Glimmentladungsverfahren
besteht darin, daß ein zur Zuführung
von Si dienendes, gasförmiges Ausgangsmaterial, nämlich g ein gasförmiges Siliciumhalogenid, und ein Gas wie
Ar, Η- oder He in einem vorbestimmten Verhältnis in
einer geeigneten Gasströmungsmenge in die zur Bildung cier amorphen Schicht dienende Abscheidungskammer eingeleitet
werden, worauf eine Glimmentladung angeregt wird, um eine Plasmaatmosphäre aus diesen Gasen zu
bilden und dadurch auf einem vorbestimmten Träger eine amorphe Schicht zu bilden. Zum Einbau von Wasser-
^O Stoffatomen kann eine amorphe Schicht auch gebildet
werden, indem man eine gasförmige, Wasserstoffatome enthaltende Siliciumverbindung in einem geeigneten
Verhältnis mit diesen Gasen vermischt.
([ 2^ Alle Gase, die zur Einführung einer bestimmten
Atomart dienen, können entweder als einzelne Spezies oder in'Form einer Mischung von mehreren Spezies in
einem vorbestimmten Verhältnis eingesetzt werden.
Zur Bildung einer aus a-Si(H, X) bestehenden, amorphen
30
Schicht nach dem Reaktions-Zerstäubungsverfahren oder
dem Ionenplattierverfahren wird z. .B. ein aus Si bestehendes Target eingesetzt, das im Fall des Zerstäubungsverfahrens
in einer geeigneten Gasplasmaatmosphäre zerstäubt wird. Alternativ wird im Fall des Ionenplattier-Verfahrens
ein polykristallines Silicium oder Ein-
kristalL-Silicium als Verdampfungsquelle in ein Aufdampfschiffchen
hineingebracht, und die Silicium-Verdampfungsquelle
wird durch Erhitzen nach dem Widerstandsheizverfahren oder dem Elektronenstrahlverfahren
verdampft, wobei den verdampften, fliegenden Substanzen ein Durchtritt durch eine geeignete Gasplasmaatmosphäre
ermöglicht wird.
Während dieser Verfahrensweise kann zum Einbau 1q von Halogenatomen in die gebildete Schicht beim Zerstäubungsverfahren
und beim lonenplattierverfahren eine gasförmige Halogenverbindung, wie sie vorstehend 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 eingebaut werden, kann ein zum Einbau von Wasserstoffatomen dienendes, gasförmiges
Ausgangsmaterial wie H? oder die vorstehend erwähnten Silane in eine zur Zerstäubung dienende
Abscheidungskammer, in der eine Plasmaatmosphäre aus diesem Gas gebildet werden kann, eingeleitet werden.
Die Kohlenstoffatome, die in der gebildeten,
amorphen Schicht mit einem gewünschten Verteilungsprofil in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht
enthalten sind, können in die amorphe Schicht eingeführt werden, indem während der Bildung der Schicht ein
gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Kohlenstoffatomen in einer vorbestimmten, auf das Wachstum
der Schicht abgestimmten Strömungsmenge in die zur Bildung der Schicht dienende Abscheidungskammerj
in der die amorphe Schicht nach dem Glimmentladungsverfahren, dem Ionenplattierverfahren oder dem Reaktions-
- 57 ] Zerstäubungsverfahren gebildet wird, eingeleitet wird.
Für die Bildung der amorphen Schicht nach dem Zerstäubungsverfahren
kann in der vorstehend erwähnten Abscheidungskammer ein zur Einführung von Kohlenstoffatomen
dienendes Target vorgesehen werden, das in Abstimmung mit dem Wachstum der Schicht zerstäubt werden kann.
Zu Substanzen, die erfindungsgemäß in wirksamer Weise ]Q als Ausgangsmaterialien für den Einbau von Kohlenstoffatomen
in die amorphe Schicht eingesetzt werden können, gehören zahlreiche Kohlenstoffverbindungen, die gasförmig
oder leicht vergasbar sind. Beispiele für solche Substanzen sind Kohlenwasserstoffe, die aus Kohlenstoffatomen
(C) und Wasserstoffatomen (H) bestehen, wie gesättigte Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen,
Äthylen-Kchlenwasserstoffen mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen
und Acetylen-Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen.
Als typische Beispiele können im einzelnen gesättigte Kohlenwasserstoffe wie Methan (CH4), Athan (C2Hß),
Propan (C0H0), η-Butan (n-C.Hiri) und Pentan (C1-H10);
00 4 IU b Xd.
Äthylen-Kohlenwasserstoffe wie Äthylen (CpH4), Propylen
(C3H6), Buten-1 (C4H8), Buten-2 (C4H8), Isobutylen
(C4H3) und Penten (C5H _) und Acetylen-Kohlenwasserstoffe
wie Acetylen (C2H3), Methylacetylen (C3H4)
und Butin (C71H-) erwähnt werden.
4 D
Außer diesen Verbindungen können als Ausgangssubstanzen für den Einbau von Kohlenstoffatomen, die aus Si-,
C- und Η-Atomen bestehen, in wirksamer Weise auch Alkylsilane wie Si(CH3J4 oder Si(C2H5J4, halogenhaltige
Alkylsilane wie SiCl(CH0)--, SiCl0(CH^)0 oder SiCl0CH0
OO c. O <t c.
und halogensubstituierte Paraffin-Kohlenwasserstoffe
ν ο»« α ο
- 58 -
wie CCl4, CHF3, CH2F3, CH3Cl, CH3Br, CH3J oder C3H5Cl
eingesetzt werden.
Für die Bildung der amorphen Schicht, in die Kohlenstoffatome
eingebaut sind, nach dem Zerstäubungsverfahren wird eine Einkristall-Si-Scheibe oder eine
polykristalline Si-Scheibe während der Bildung der amorphen Schicht in einer Atmosphäre aus einem gasförmigen
Ausgangsrnaterial fUr den Einbau von Kohlen-Stoffatomen zerstäubt oder wird bei einem alternativen
Verfahren eine Einkristall- oder polykristalline Si-Scheibe oder C-Scheibe oder eine Scheibe, die eine
Mischung von Si und C enthält, als Target eingesetzt und zerstäubt.
Wenn eine Si-Scheibe als Target eingesetzt wird, wird beispielsweise ein gasförmiges Ausgangsrnaterial, das
im Fall des Glimmentladungsverfahrens als gasförmiges
Ausgangsmaterial für den Einbau von Kohlenstoffatomen und Wasserstoffatomen (H) oder Halogenatomen (X) erwähnt
worden ist und das, falls erwünscht, mit einem Verdunnungsgas verdünnt sein kann, in eine zur Zerstäubung
dienende Abscheidungskammer eingeleitet, wobei in der Abscheidungskammer ein Gasplasma aus diesen
Gasen gebildet und die Si-Scheibe zerstäubt wird.
Alternativ können Si und C als getrennte Targets oder in Form eines plattenförmigen Targets aus einer Mischung
von Si und C eingesetzt werden, wobei die Zerstäubung in einer Gasatmosphäre durchgeführt wird, die mindestens
Wasserstoffatome (H) oder Halogenatome (X) enthält.
Erfindungsgemäß können für die Erzielung der gleichen
Wirkung, die durch den Einbau von Kohlenstoffatomen erhalten wird, zusätzlich zu Kohlenstoffatomen auch
Sauerstoffatome in die amorphe Schicht eingebaut werden.
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Wenn die amorphe Schicht nach dem Glimmentladungsverfahren gebildet wird, kann es sich bei den Ausgangssubstanzen
für den Einbau von Sauerstoffatomen beispielsweise um Sauerstoff (Op), Ozon (O3), Kohlenmonoxid
(CO), Kohlendioxid (COp) oder niedere Siloxane wie
Disiloxan (H3SiOSiH3) oder Trisiloxan (H3SiOSiH2OSiH3)
handeln. Wenn die amorphe Schicht nach dem Zerstäubungsverfahren gebildet wird, kann als Material für
die Bildung des zum Einbau von Sauerstoffatomen dienenden Targets erfindungsgemäß in wirksamer Weise SiOp,
SiO oder ein anderes Material eingesetzt werden.
Als wirksames Ausgangsmaterial für die Bildung der amorphen Schicht können auch gasförmige oder vergasbare
Halogenide eingesetzt werden, an deren Aufbau Wasserstoffatome beteiligt sind, wozu Halogenwasserstoffe
wie HF, HCl, HBr oder HJ und halogensubstituierte Siliciumhydride wie SiH3F2, SiI^ C^SiHCl3, SiH3Cl,
SiH3Br, SiH3Br2 oder SiHBr3 gehören.
Diese Halogenide, die Wasserstoffatome enthalten,
können vorzugsweise als Ausgangsmaterialien für den Einbau von Halogenatomen eingesetzt werden, weil gleich-
zeitig mit der Einführung von Halogenatomen Wasserstoffatome eingeführt werden können, die hinsichtlich der
Regulierung der elektrischen oder photoelektrischen Eigenschaften sehr wirksam sind.
5
Statt nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren können Wasserstoffatome auch dadurch in die Struktur
der amorphen Schicht eingeführt werden, daß in der Abscheidungskamnier unter Anwendung von Siliciumverbindüngen
als Quelle für die Zuführung von Si in gleichzeitiger Gegenwart von H„ oder einem gasförmigen Silan
wie SiH., Si^Hg, Si3H5 oder Si4H10 eine Entladung
angeregt wird.
Im Fall des reaktiven Zerstäubungsverfahrens unter Anwendung eines Si-Targets werden beispielsweise ein
zum Einbau von Halogenatomen dienendes Gas und H?—
Gas, ggf. zusammen mit einem Inertgas wie He oder Ar, in die Abscheidungskammer eingeleitet, um in der
Abscheidungskammer eine Plasmaatmosphäre zu bilden, worauf das Si-Target zerstäubt wird. Dadurch kann
eine im wesentlichen aus a-Si(H, X) bestehende, amorphe Schicht mit erwünschten Eigenschaften erhalten werden.
Außerdem kann auch zusammen mit den vorstehend erwähnten Gasen ein Gas wie B-H6, PH„ oder PF« eingeführt
werden, wodurch zusätzlich eine Dotierung mit Fremdstoffen bewirkt wird.
Die Menge der Wasserstoffatome (H) oder der Halogenatome
(X), die in der amorphen Schicht des erfindungsgemäßen, photoleitfähigen Elements enthalten
sind, oder die Gesamtmenge der Wasserstoffatome und
der Halogenatome kann im allgemeinen 1 bis 40 Atom-% und vorzugsweise 5 bis 30 Atom-% betragen.
Der Gehalt des in die amorphe Schicht eingebauten H und/oder X kann reguliert werden, indem beispielsweise
Faktoren wie die Temperatur des Trägers während der Abscheidung und/oder die Mengen der zum Einbau
von H oder X eingesetzten, in die Abscheidungskammer eingeführten Ausgangsmaterialien oder die Entladungsleistung reguliert werden.
Zur Herstellung einer amorphen Schicht vom n-Typ, P-Typ oder i-Typ können während der Bildung der amorphen
Schicht durch das Glimmentladungsverfahren oder das Reaktions- Zerstäubungsverfahren Fremdstoffe vom n-Typ,
Fremdstoffe vom p-Typ oder Fremdstoffe von beiden Typen, die den Typ der elektrischen Leitfähigkeit
regulieren, in einer regulierten Menge in die Schicht hineingegeben werden.
Als Fremdstoff, der in die amorphe Schicht hineinzugeben
ist, damit der amorphen Schicht die Neigung zum i-Typ oder p-Typ verliehen wird, kann vorzugsweise
ein Element der Gruppe IIIA des Periodensystems wie B, Al, Ga, In oder Tl erwähnt werden.
Andererseits kann vorzugsweise ein Element der Gruppe VA des Periodensystems wie N, P, As, Sb oder
Bi eingesetzt werden, um der amorphen Schicht die Neigung 'zum n-Typ zu verleihen.
Die Menge, in der der Fremdstoff erfindungsgemäß in die amorphe Schicht hineinzugeben ist, damit der
gewünschte Leitfähigkeitstyp erhalten wird, kann im Fall eines Fremdstoffs der Gruppe IIIA des Perioden-
—2
systems 3 χ 10 Atom-% oder weniger und im Fall eines Fremdstoffs der Gruppe VA des Periodensystems 5 χ 10~3 Atom-96 oder weniger betragen.
systems 3 χ 10 Atom-% oder weniger und im Fall eines Fremdstoffs der Gruppe VA des Periodensystems 5 χ 10~3 Atom-96 oder weniger betragen.
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- 62 -
Die Schichtdicke der amorphen Schicht kann in Geeigneter Weise so festgelegt werden, daß die in der
amorphen Schicht erzeugten Phototräger mit einem guten Wirkungsgrad in einer bestimmten Richtung transportiert werden
können, sie beträgt jedoch im allgemeinen 3 bis 100 ym und
vorzugsweise 5 bis 50 um,
Beispiel 1
Beispiel 1
Unter Anwendung einer Vorrichtung, wie sie in Fig. 14 gezeigt wird, die in einem reinen, vollständig
abgeschirmten Raum untergebracht war, wurde ein Bilderzeugungselement
für elektrophotographische Zwecke nach dem nachstehenden Verfahren hergestellt.
Ein Molybdänblech (Träger) 1409 (10 cm χ 10 cm;
Dicke: 0,5 mm), dessen Oberfläche gereinigt worden war, wurde an einem Festhalteelement 1403 befestigt,
das in einer vorbestimmten Lage in einer Glimment— ladungs-Abscheidungskammer 1401 angeordnet war. Der
Träger 1409 wurde durch eine innerhalb des Festhalteelements 1403 befindliche Heizvorrichtung 1408 mit
einer Genauigkeit von ±Q,5°C erhitzt. Die Temperatur wurde direkt an der Rückseite des Trägers mit einem
Alumel-Chromel-Thermopaar gemessen. Dann wurde das Hauptventil 1410 geöffnet, nachdem festgestellt
worden war, daß alle Ventile in dem Systemgeschlossen waren, und die Abscheidungskammer 1401
wurde bis zu einem Druck von etwa 6,7 nbar evakuiert. Danach wurde die Eingangsspannung für die Heizvorrichtung
1408 erhöht, indem sie unter Messung der Temperatur des Trägers variiert wurde, bis sich die Temperatur
auf einen konstanten Wert von 250 C stabilisiert hatte.
Dann wurden das Hilfsventil 1441 und anschließend die Ausströmventile 1426,
3201U6 .
1427 und 1429 und die Einströmventile 1421, 1422 und 1424 vollständig geöffnet, wodurch die Durchfluß-Reguliervorrichtungen
1416, 1417 und 1419 in ausreichendem Maße bis zur Erzielung von Vakuum entgast wurden.
Nach dem Schließen des Hilfsventil 1441, der Ausströmventile 1426, 1427, und 1429
und der Einströmventile 1421, 1422 und 1424 wurden das Ventil 1431 der Bombe 1411, die SiH4-GaS (Reinheit:
99,999 %) enthielt, das mit H2 bis zu einer SiH4-Konzentration
von 10 Volumen-96 verdünnt worden war (nachstehend
als SiH4(10)/H2 bezeichnet), und das Ventil 1432
der Borne 1412, die C3H4-GaS (Reinheit: 99,999%) enthielt,
das mit H3 bis zu einer C_H4-Konzentration von 0,1 VoIumen-%
verdünnt worden war (nachstehend als CpH4(0,1)/H?
bezeichnet), geöffnet, wodurch der an dem Auslaßmanometer 1436 bzw. 1437 abgelesene Druck auf einen Wert
von jeweils 0,98 bar eingestellt wurde. Dann wurden die Einströmventile 1421 und 1422 zur Einführung von
SiH4(10)/H2 und C2H4(O,!)/H2 in die Durchfluß-
Reguliervorrichtung 1416 bzw. 1417 allmählich geöffnet. Anschließend wurden die Ausströmventile 1426 und 1427
allmählich geöffnet, worauf das Hilfsventil
1441 geöffnet wurde. Dabei wurden die Durchfluß-Reguliervorrichtungen
1416 und 1417 so eingestellt, daß das Verhältnis der Gasströmungsmenge von SiH4(IO)/H2
zu C2H4(O,!)/H2 den Wert 10:0,3 erreichte. Dann
wurde die Öffnung des Hilfsventil 1441 unter sorgfältiger Ablesung des Pirani-Manometers
1442 .eingestellt, wobei sie so weit geöffnet wurden,
daß der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 13 /jbar erreichte. Nachdem sich der Innendruck in
der Abscheidungskammer 1401 stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1410 unter Verengung seiner Öffnung
allmählich geschlossen, bis der an dem Pirani-Manometer
1442 angezeigte Druck 0,13 mbar erreichte.
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U6
- 64 -
Nachdem festgestellt worden war, daß die Gaszuführung
und der Innendruck stabil waren, wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 eingeschaltet und die
auch als Elektrode dienende Blende 1405 geschlossen. Durch das Einschalten der Hochfrequenz-Stromquelle
1443 wurde zwischen dem ebenfalls als Elektrode dienenden Festhalteelement 1403 und der Blende 1405 eine
Hochfrequenzspannung mit einer Frequenz von 13,56 MHz angelegt, wodurch in der Abscheidungskammer 1401 eine
Glimmentladung mit einer Eingangsleistung von 10 W erzeugt wurde. Die vorstehend beschriebenen Bedingungen
wurden 3 h lang aufrechterhalten, wodurch der untere Schichtbereich einer amorphen
Schicht gebildet wurde.
Danach wurde das Ausströmventil 1427 bei zur Unterbrechung
der Glimmentladung abgeschalteter Hochfrequenz-Stromquelle 1443 geschlossen. Dann wurden das
Einströmventil 1424 und das Ausströmventil 1429 zur Einführung von CgH4-GaS in die Durchfluß-Reguliervorrichtung
1419 allmählich geöffnet, während C2H4-GaS
unter einem an dem Auslaßmanome,ter 1439 abgelesenen Druck von 0,98 bar aus der Bombe 1414
durch das Ventil 1434 hindurchströmen gelassen wurde, und die Strömungsmenge des C?H4-Gases wurde durch Ein-Stellung
der Durchfluß-Reguliervorrichtung 1419 so stabilisiert, daß ihr Wert 1/10 der Strömungsmenge
des SiH4.(10)/H2-Gases betrug.
Anschließend wurde die Hochfrequenz-Stromquelle
1443 zur erneuten Einleitung der Glimmentladung wieder eingeschaltet. Die Eingangsleistung betrug 3 W, Nachdem
die Glimmentladung zur Bildung des oberen Schichtbereichs einer amorphen Schicht mit einer Dicke von 60,0 nm 10 min lang aufrechterhalten
worden war, wurden die Heizvorrichtung 1408 und die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 abgeschaltet, und der
• ι
- 65 -
Träger wurde auf 100 C abkühlen gelassen, worauf die
Ausströmventile 1426 und 1429 und die Einströmventile 1421, 1422 und 1424 bei vollständiger Öffnung des
Hauptventils 1410 geschlossen wurden, wodurch der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 auf einen
Wert von weniger als 13 nbar gebracht wurde. Dann wurde das Hauptventil 1410 geschlossen, und der Innendruck
in der Abscheidungskammer 1401 wurde durch das Belüftungsventil 1406 auf Atmosphärendruck gebracht,
worauf der Träger mit den darauf ausgebildeten Schichten aus der Abscheidungskammer herausgenommen wurde.
In diesem Fall hatten die Schichten eine Gesamtdicke von etwa 9 um..
Das auf diese Weise hergestellte Bilderzeugungselement wurde in eine Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung
hineingebracht, und es wurde 0,2 s lang eine Koronaladung mit -5,5 kV durchgeführt, und unmittelbar danach wurde das Bilderzeugungselement
durch Projizieren eines Lichtbildes bildmäßig belichtet. Zur bildmäßigen Belichtung wurde
das Lichtbild unter Anwendung einer Wolframlampe als Lichtquelle mit einem Belichtungswert von 1,0 Ix.s
durch eine lichtdurchlässige Testkarte hindurch projiziert.
Unmittelbar danach wurde ein positiv geladener Entwickler, der Toner und Tonerträger enthielt, kaskadenförmig
auf die Oberfläche des Bilderzeugungselements auftreffen gelassen, wodurch auf dem Bilderzeugungselement
ein gutes Tonerbild erhalten wurde. Als das auf dem Bilderzeugungselement befindliche Tonerbild
durch Koronaladung mit -5,0" kV auf ein Bildempfangspapier übertragen
wurde, wurde ein klares Bild mit einer hohen Dichte erhalten, das eine ausgezeichnete Auflösung
sowie eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit der Helligkeitsabstufung zeigte. . .
. 3201U6
Ein Träger aus Molybdän wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 in einer Glimmentladungs-Abscheidungskammer
1401 befestigt, worauf die Glimmentladungs-Abscheidungskammer
1401 nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 bis zu einem Druck von 6,7 nbar
evakuiert wurde. Nachdem die Temperatur des Trägers nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 auf
jQ einen konstanten Wert von 2500C gebracht worden war,
wurden das Hilfsventil 1441
und anschließend die Ausströmventile 1426, 1427 und 1429 und die Einströmventile 1421, 1422 und 1424 vollständig
geöffnet, wodurch die Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416, 1417 und 1419 in ausreichendem Maße
bis zur Erzielung von Vakuum entgast wurden. Nach dem Schließen des Hilfsventil
1441 , der Ausströmventile 1426, 1427 und 1429 und der Einströmventile 1421, 1422 und 1424 wurden das
Ventil 1431 der Gasbombe 1411, die SiH4(IO)ZH3
enthielt, und das Ventil 1432
der Gasbombe 1412, die CpH4(O,1)/H2 enthielt, geöffnet,
wodurch der an dem Auslaßmanometer 1436 bzw. 1437 abgelesene Druck auf einen Wert von jeweils 0,98 bar
eingestellt wurde. Anschließend wurden die Einströmventile 1421 und 1422 zur Einführung von SiH4(l0)/H2~Gas
und C2H41(Cl)/H2-GaS in die Durchfluß-Reguliervorrichtung
1416 bzw. 1417 allmählich geöffnet. Dann wurden die Ausströmventile 1426 und 1427 allmählich geöffnet,
worauf das Hilfsventil 1441 allmählich geöffnet wurde . Dabei wurden die Durchfluß-Reguliervorrichtungen
1416 und 1417 so eingestellt, daß das Verhältnis der Strömungsmenge von SiH4(10)/H_·
zu C2H4(O,1)/H2 den Wert 10:0,3 erhielt. Dann wurde
die Öffnung des Hilfsventils 1441 unter
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-3201Η6
- 67 -
sorgfältiger Ablesung des Pirani-Manometers 1442 eingestellt
und so weit geöffnet, daß der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 13 jibar erreichte. Nachdem
sich der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1410 unter
Verengung seiner Öffnung allmählich geschlossen, bis der an dem Pirani-Manometer 1442 abgelesene Druck
0,13 mbar erreichte. Nachdem festgestellt worden war, daß die Gaszuführung und der Innendruck stabil
waren, wurde" die auch als Elektrode dienende Blende 1405 geschlossen und die Hochfrequenz-Stromquelle
1443 eingeschaltet.Durch das Einschalten der Hochfrequenz-Stromquelle
1443 wurde zwischen dem ebenfalls als Elektrode dienenden Festhalteelement 1403 und
der Blende 1405 eine Hochfrequenzspannung mit einer Frequenz von 13,56MHz angelegt, wodurch in der Abscheidungskammer
1401 eine Glimmentladung mit einer Eingangs leistung von 10 W erzeugt wurde. Gleichzeitig mit
dem Beginn der Bildung des unteren Schichtbereichs einer amorphen Schicht auf dem Träger'wurde unter
den vorstehend beschriebenen Bedingungen der an der Durchfluß-Reguliervorrichtung 1417 eingestellte
Wert der Strömungsmenge im Verlauf von 5 h erhöht,so daß das Verhältnis der Gasströmungsmenge von SiH4 ( 10) /Hg-Gas
zu C2H4(0,1)/Il„-Gas 5 h nach dem Beginn der ijchichtbildung
1:1 betrug.
Danach wurde das Ausströmventil 1427 bei zur Unterbrechung der Glimmentladung abgeschalteter
Hochfrequenz-Stromquelle 1443 geschlossen. Dann wurden das Einströmventil 1424 und das Ausströmventil 1429
zur Einführung von C H -Gas in"die Durchfluß-Reguliervorrichtung
1419 allmählich geöffnet, während C H-Gas
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- 68 -
] UHLeγ einem an dem Auslaßmanometer 1439 abgelesenen
Druck von 0,98 bar aus der Bombe 1414 durch das Ventil 1434 hindurchströmen gelassen wurde, und die Durchfluß-Reguliervorrichtung
1419 wurde so eingestellt,
daß die Strömungsmenge des C3H4-GaSeS 1/10 der Strömungsmenge
des SiH4C10)/Hg-Gases betrug.
Anschließend wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 zur erneuten Einleitung der Glimmentladung wieder
^q eingeschaltet. Die Eingangsleistung betrug 3 W.
Nachdem die Glimmentladung zur Bildung eines oberen Schichtbereichs 15 min lang aufrechterhalten
worden war, wurden die Heizvorrichtung 1408 und die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 abgeschaltet. Der Träger
wurde auf 1000C abkühlen gelassen, worauf die Ausströmventile
1426 und 1429 und die Einströmventile 1421, 1422 und 1424 bei vollständiger Öffnung des Hauptventils
1410 geschlossen wurden. Dadurch wurde der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 auf weniger als 13 nbar
gebracht. Dann wurde das Hauptventil 1410 geschlossen, und der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401
wurde durch das Belüftungsventil 1406 auf Atmosphärendruck gebracht, worauf der Träger mit den darauf ausgebildeten
Schichten aus der Abscheidungskammer herausgenommen wurde. In diesem Fall hatten die Schichten
eine Geßamtdicke von etwa 15 ,um.
Unter Anwendung des auf diese Weise erhaltenen Bilderzeugungselements wurden unter den gleichen Bedingungen
und nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 Bilder auf einem Bildempfaftgspapier erzeugt,
wobei eine sehr klare Bildqualität erhalten wurde.
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• 3201H6 . ·:
- 69 Beispiel 3
Ein Träger aus Molybdän wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 in einer Glimmentladungs-Abscheidungskammer
1401 befestigt, worauf die Glimmentladungs-Abscheidungskammer
1401 nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 bis zu einem Druck von 6,7 nbar
evakuiert wurde. Nachdem die Temperatur des Trägers nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 auf
einen konstanten Wert von 250°C gebracht worden war, wurden das Hilfsventil 1441
und anschließend die Ausströmventile 1426 und 1427 und die Einströmventile 1421 und 1422 vollständig
geöffnet, wodurch die Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416 und 1417 in ausreichendem Maße
bis zur Erzielung von Vakuum entgast wurden. Nach dem Schließen des Hilfsventils
1441 , der Ausströmventile 1426 und 1427 und der Einströmventile 1421 und 1422 wurden das Ventil 1431 der Bombe 1411, die SiH4(IO)ZH3-GaS enthielt, und das Ventil 1432 der
1441 , der Ausströmventile 1426 und 1427 und der Einströmventile 1421 und 1422 wurden das Ventil 1431 der Bombe 1411, die SiH4(IO)ZH3-GaS enthielt, und das Ventil 1432 der
Bombe 1412, die C3H4(O,!)/H3-GaS enthielt, geöffnet,
wodurch der an dem Auslaßmanometer 1436 bzw. 1437 abgelesene Druck auf einen Wert von jeweils 0,98 bar
{ 25 eingestellt wurde. Anschließend wurden die Einströmventile 1421 und 1422 zur Einführung von SiH4(10)/H2-Gas
und CpH4(0,1)/Hp-Gas in die Durchfluß-Reguliervorrichtung
1416 bzw. 1417 allmählich geöffnet. Dann wurden die Ausströmventile 1426 und 1427 allmählich
geöffnet, worauf das Hilfsventil 1441 allmählich geöffnet wurde . Dabei wurden die Einströmventile
1421 und 1422 so eingestellt, daß das Verhältnis der Gasströmungsmenge von SiH4(IO)/H- zu CpH4(O,1)/H„
den Wert 10:0,3 erhielt.
35
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- 70 -
Dann wurde die Öffnung · des Hilfsventil
1441 unter sorgfältiger Ablesung des Pirani-Manometers
1442 eingestellt, bis sie so weit geöffnet waren, daß der Innendruck in der Abscheidungskammer
1401 13 pbar erreichte. Nachdem sich der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 stabilisiert hatte,
wurde das Hauptventil 1410 unter Verengung seiner Öffnung allmählich geschlossen, bis der an dem Pirani-Manometer
1442 abgelesene Druck 0,13 mbar erreichte.
Nachdem festgestellt worden war, daß die Gaszufiihrung
und der Innendruck stabil waren, wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 eingeschaltet und die
auch als Elektrode dienende Blende 1405 geschlossen. Durch das Einschalten der Hochfrequenz-Stromquelle
1443 wurde zwischen dem ebenfalls als Elektrode dienenden Festhalteelement 1403 und der Blende 1405 eine
Hochfrequenzspannung mit einer Frequenz von 13,56 MHz angelegt, wodurch in der Abscheidungskammer 1401 eine
Glimmentladung mit einer Eingangsleistung von 10 W erzeugt wurde. Gleichzeitig mit dem Beginn der Bildung
der amorphen Schicht auf dem Träger unter den vorstehend beschriebenen, anfänglichen Schichtbildungsbedingungen
wurde der an der Durchfluß-Reguliervorrichtung 1417 eingestellte Wert der Strömungsmenge
im Verlauf von 5 h kontinuierlich erhöht, wobei das Verhältnis der Strömungsmenge
von SiH4(l0)/H2 zu C2H4(O,1)/H2 während'
der Bildung der amorphen Schicht so reguliert wurde, daß das Verhältnis 5 h nach dem Beginn der
Schichtbildung 1:10 betrug.
Nach der Bildung der amorphen Schicht wurden die Heizvorrichtung 1408 und die Hochfrequenz-
Stromquelle 1443 abgeschaltet^. Der Träger wurde auf
35
1000C abkühlen gelassen, worauf die Ausströmventile
1426 und 1427 und die Einströmventile 1421 und 142 2 bei vollständiger Öffnung des Hauptventils 1410
3201U6
- 71 -
geschlossen wurden. Dadurch wurde der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 auf weniger als
13 nbar, gebracht. Dann wurde das Hauptventil 1410 geschlossen, und der Innendruck in der Abscheidungskamraer
1401 wurde durch das Belüftungsventil 1406 auf Atmosphärendruck gebracht, worauf der Träger
mit den darauf ausgebildeten Schichten aus der Abscheidungskammer herausgenommen wurde. In
diesem Fall hatten die gebildeten Schichten eine Gesarntdicke von etwa 15 jrnn. Unter Anwendung des auf diese Weise
erhaltenen Bilderzeugungselements wurden unter den gleichen Bedingungen und nach dem gleichen Verfahren
wie in Beispiel 1 Bilder auf einem Bildempfangspapier erzeugt, "wobei ein sehr klares Bild erhalten
wurde.
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- 72 -
Auf einem Träger aus Molybdän wurde unter den gleichen Verfahrensbedingungen wie in Beispiel 3 beschrieben eine
amorphe Schicht gebildet, wobei die Bedingungen je-5
doch in der nachstehend angegebenen Weise abgeändert wurden.
Die Bombe 1411, die SiH4(10)/H3-GaS enthielt, wurde durch
eine SiF4-GaS (Reinheit:99,999 %) enthaltende Bombe ersetzt,
und die Bombe 1412, die CpH4(O,l)/H2-Gas enthielt, wurde
durch eine Bombe ersetzt, die mit Argongas (Reinheit: 99,999 %) gefüllt war, in dem 0,2 Volumen-% C3H4 enthalten
waren [nachstehend als CpH4(0,2)/Ar bezeichnet} . Das
Verhältnis der Strömungsmenge des SiF.-Gases zu der Strömungsmenge
von CpH4(0,2)/Ar im Anfangszustand der Abschei- "
p. dung der amorphen Schicht wurde auf den Wert 1 : 0,6 eingestellt,
und die Strömungsmenge von CpH4(O,2)/Ar wurde
nach dem Beginn der Schichtbildung kontinuierlich erhöht, bis dieses Verhältnis bei Beendigung der Abscheidung der amorphen
Schicht 1 : 18 betrug. Außerdem wurde die EingangsIeistung
2Q. für die Glimmentladung so abgeändert, daß sie 100 W betrug.
In diesem Fall hatte die gebildete Schicht einen Dicke von etwa 18 μΐη. Unter Anwendung des auf diese Weiser hergestell-.
ten Bilderzeugungselements wurde die Bilderzeugung auf einem Bildempfangs ρ apier nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel
1 getestet, wobei sehr klare Bilder erhalten wurden.
Ein Träger aus Molybdän wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 in einer Glimmentladungs-Abscheidungskammer
1401 befestigt, worauf die Glimmentladungs-Abscheidungskammer
1401 nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiels 1 bis zu einem Druck von 6,7 nbar evakuiert wurde. Nachdem
die Temperatur des Trägers nach dem gleichen Verfahren wie
._ in Beispiel 1 auf einen konstanten Wert von 2500C gebracht
ob
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worden war, wurden das Hilfsventil 1441 und anschließend die Ausströmventile 1426, 1427,
1428 und 1429 und die Einströmventile 1421, 1422, 1423 und 1424 vollständig geöffnet, wodurch die Durchfluß-Reguliervorrichtungen
.1416, 1417, 1418 und 1419 in ausreichendem Maße bis zur Erzielung von Vakuum entgast wurden.
Nach dem Schließen des Hilfsventils 1441 , der Ausströmventile 1426, 1427 und 1429 und
der Einströmventile 1421, 1422, 1423 und 1424 wurden das Ventil 1431 der Bombe 1411, die SiH,(10)/Ho-Gas
4 ^
enthielt, das Ventil 1432 der Bombe 1412, die C?H4(0,1)/Hp-Gas enthielt, und das Ventil 1433 der Bombe
1413, die B2H5-GaS (Reinheit: 99,999%) enthielt, das mit
H2 bis zu einer B2H6-Konzentration von 50 Volumen-ppm verdünnt
worden war [nachstehend als B2Hg (50)/H2 bezeichnet},
geöffnet, wodurch der an dem Auslaßmanometer 1436, 1437 bzw. 1438 abgelesene Druck auf einen Wert von jeweils 0,98
bar eingestellt wurde. Anschließend wurden die Einström- " ventile 1421, 1422 und 1423 zur Einführung von SiH4 (10)/
H2-GaS, C2H4(Cl)ZH3-GaS und B2Hg (50)/H3-GaS in die Durchfluß-Reguliervorrichtung
Ϊ416, 1417 bzw. 1418 allmählich geöffnet. Dann wurden die Ausströmventile 1426, 1427 und
1428 allmählich geöffnet, worauf das Hilfsventil 1441 allmählich geöffnet wurde. Dabei wurden
die Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416, 1417 und 1418
so eingestellt, daß das Verhältnis der Strömungsmenge von SiH4(IO)ZH2 zu C2H4(Cl)/H2 den Wert 10 : 0,3 erhielt und
das Zuführungsverhältnis von SiH4(IO)ZH2 zu B3H6 (50)ZH2
50 : 1 betrug. Dann wurde die öffnung des Hilfsventils
1441 unter sorgfältiger Ablesung des Pirani-Manometers
1442 eingestellt und so weit geöffnet, daß der Innendruck in der Abseheidungskammer 1401 13 u bar erreichte.
Nachdem sich der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil
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1410 unter Verengung seiner öffnung allmählich geschlossen,
bis der an dem Pirani-Manometer 1442 angezeigte Druck
0,13 mbar erreichte. Nachdem festgestellt worden war, daß die GaszufUhrung und der Innendruck stabil waren,
wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 144 3 eingeschaltet und die auch al& Elektrode dienende Blende 1405 geschlossen.
Durch das Einschalten der Hochfrequenz-Stromquelle 1443 wurde zwischen dem ebenfalls als Elektrode dienenden Festhalteelement
1403 und der Blende 1405 eine Hochfrequenzspannung mit einer Frequenz von 13,56 MHz angelegt, wodurch
in der Abscheidungskammer 1401 eine Glimmentladung mit einer Eingangsleistung von 10 W erzeugt wurde. Die vorstehenden
Bedingungen wurden zur Bildung des unteren Schichtbereichs einer amorphen Schicht 3 h lang beibehalten. Danach wurden die Ausströmventile
14 27 und 1428 bei zur Unterbrechung der Glimmentladung
abgeschalteter Hochfrequenz-Stromquelle 1443 geschlossen. Dann wurden das Einströmventil 1424 und das
Ausströmventil 1429 zur Einführung von C2H4-GaS in die Durchfluß-Reguliervorrichtung
1419 allmählich geöffnet, während C„H.-Gas unter einem an dem Auslaßmanometer
1439 abgelesenen Druck von 0,98 bar aus der Bombe 1414 durch das Ventil 1434 hindurchströmen gelassen wurde.
Dann wurde die Strömungsmenge des CpH.-Gases durch Einstellung der
Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416 und 1419 so reguliert, daß
sie 1/10 der Strömungsmenge des SiH4(10)/H2-Gases betrug,
und bei diesem Wert stabilisiert.
Anschließend wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 zur erneuten Einleitung der Glimmentladung wieder eingeschaltet.
Die Eingangsleistung betrug 3 W. Nachdem die Glimmentladung zur Bildung eines oberen Schichtbereichs mit
einer Dicke von 60,0 nm 10 min lang fortgesetzt worden war, wurden die Heizvorrichtung 1408 und die Hochfrequenz-Stromquelle
144 3 abgeschaltet. Der Träger wurde auf 1000C
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-.75 -
abkühlen gelassen, worauf die Ausströmventile 1426 und 1429 und die Einströmventile 1421, 1422, 1423 und 1424 bei vollständiger
Öffnung des Hauptventils 1410 geschlossen wurden. Dadurch wurde der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401
auf weniger als 13 nbar - gebracht. Dann wurde das Hauptventil 1410 geschlossen, und der Innendruck in der
Abscheidungskammer 1401 wurde durch das Belüftungsventil 1406 auf Atmosphärendruck gebracht, worauf der Träger
aus der Abscheidungskammer herausgenommen wurde. In diesem Fall hatten die
Schichten eine Gesamtdicke von etwa 9 μπ\. Das auf diese Weise hergestellte Bilderzeugungselement wurde in eine
Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung hineingebracht, und es wurde 0,1 s lang eine Koronaladung mit -5,5 kV durchgeführt,
und unmittelbar danach wurde das Bilderzeugungselement durch Projizieren eines Lichtbildes bildmäßig belichtet.
Zur bildmäßigen Belichtung wurde das Lichtbild unter Anwendung einer Wolframlampe als Lichtquelle mit einem
Belichtungswert von 1,0 Ix.s durch eine lichtdurchlässige
Testkarte hindurch projiziert.
Unmittelbar danach wurde ein positiv geladener Entwickler, der Toner und Tonerträger enthielt, kaskadenförmig
auf die Oberfläche des Bilderzeugungselements auftreffen gelassen, wodurch auf dem Bilderzeugungselement ein gutes
Tonerbild erhalten wurde. Als das auf dem Bilderzeugungselement befindliche Tonerbild durch Koronaladung mit
-5,0 kV auf ein Biiderrpfangff papier übertragen wurde, wurde ein klares
Bild mit einer hohen Dichte erhalten, das eine ausgezeichnete Auflösung sowie eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit der
Helligkeitsabstufung zeigte.
Als nächstes wurde das vorstehend erwähnte Bilderzeugungselement 0,2 s lang mittels einer Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung
einer Koronaladung mit +6,0 kV unter-
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- 76 τ
zogen und unmittelbar danach mit einem Belichtungswert von 0,8 Ix.s bildmäßig belichtet. Unmittelbar danach wurde ein
negativ geladener Entwickler kaskadenförmig auf die Oberfläche des Bilderzeugungselements auftreffen gelassen. Dann
wurde durch Übertragung auf ein Bildempfangspapier und Fixieren ein sehr klares Bild erhalten.
Wie aus dem vorstehenden Ergebnis in Verbindung mit
dem früheren Ergebnis hervorgeht, hat das in diesem Bei-
spiel erhaltene Bilderzeugungselement für elektrophoto-
graphische Zwecke die Eigenschaft, daß es von der Ladungs·^
Polarität unabhängig ist, d.h. sowohl für negative als auch für positive Ladungspolarität als Bilderzeugungselement
geeignet ist.
15
15
Unter Anwendung einer Vorrichtung, wie sie in Fig. 14 gezeigt wird, wurde ein Bilderzeugungselement für elektrophotographische
Zwecke nach dem nachstehenden Verfahren
hergestellt.
Ein Molybdänblech (Träger) 1409 (10 cm χ 10 cm; Dicke:
0,5 mm), dessen Oberfläche gereinigt worden war, wurde an
einem Festhalteelement 14 03 befestigt, das in einer vorbe-25
stimmten Lage in einer Abseheidungskammer 1401 angeordnet
war. Das Target 1404 war durch Aufbringen von hochreinem Graphit (99,999 %) auf hochreines, polykristallines Silicium
(99,999 %) gebildet worden, wobei das Flächenverhältnis von
Silicium zu Graphit 1:9 betrug. Der Träger 1409 wurde durch eine innerhalb
30
des Festhalteelements 1403 befindliche Heizvorrichtung 1408 mit einer
Genauigkeit von + 0,50C erhitzt. Die Temperatur wurde direkt an der Rückseite
des Trägers mit einem Alurnel-Chromel-Thennopaar gemessen. Dann
wurde das Hauptventil 1410 geöffnet, nachdem festgestellt
worden war, daß alle Ventile in dem System geschlossen waren, und die Abscheidungskammer T401 wurde bis zu einem Druck
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— 77 —
von etwa 6,7 nbar evakuiert. Bei diesem Arbeitsgang waren alle Ventile mit Ausnahme des Hauptventils geschlossen.
Dann wurden das Hilfsventil
1441 und anschließend die Ausströmventile 1426, 1427, 1429 und 1430 geöffnet, wodurch die Durchfluß-Reguliervorrichtungen
1416, 1417, 1419 und 1420 in ausreichendem Maße bis zur Erzielung von Vakuum entgast wurden. Danach
wurden die Ausströmventile 1426, 1427, 1429 und 1430 und das Hilfsventil 1441 geschlossen.
Das Ventil 1435 der Bombe 1415, die Argongas (Reinheit:
99,999 %) enthielt, wurde geöffnet, wobei der an dem Auslaßmanometer 1440 abgelesene Druck auf einen Wert von 0,98
bar eingestellt wurde. Dann wurde das Einströmventil 1425 geöffnet, worauf das Ausströmventil 14 30 zur Einführung von
Argongas in die Abseheidungskammer 1401 allmählich geöffnet
wurde. Das Ausströmventil 1430 wurde allmählich
geöffnet, bis der an dem Pirani-Manometer 1442 angezeigte
Druck einen Wert von 0,67 μbar erreicht hatte. Nachdem
sich die Strömungsmenge in diesem Zustand stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1410 unter Verengung seiner
öffnung allmählich geschlossen, bis der Innendruck in der
Abscheidungskammer 1401 13 μbar erreicht hatte. Nachdem
festgestellt worden war, daß die Durchfluß-Reguliervorrichtung
1420 bei geöffneter Blende 1405 stabilisiert war, wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 eingeschaltet,
wodurch zwischen dem Target 1404 und dem Festhalteelement 1403 ein Wechselstrom mit einer Frequenz von 13,56 MHz
und einer Leistung von 100 W fließen gelassen wurde. Während die vorstehend beschriebenen Bedingungen so abgestimmt
wurden, daß eine stabile Entladung fortgesetzt wurde, wurde eine Schicht gebildet. Die Entladung wurde
1 min lang auf diese Weise fortgesetzt, wodurch eine untere Sperrschicht mit einer'Dicke von 10,0 nm gebildet wurde.
Danach wurde das Ausströmventil 1430 bei zur Unterbrechung
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- 78 -
der Glimmentladung abgeschalteter Hochfrequenz-Stromquelle 1443 bei vollständiger öffnung des Hauptventils 1410 geschlossen,
wodurch die Abseheidungskammer 1401 bis zu einem
Druck von 6,7 nbar evakuiert wurde. Dann wurde die Eingangsspannung der Heizvorrichtung 1408 erhöht, wobei die Eingangsspannung
unter Messung der Temperatur des Trägers geändert wurde, bis die Temperatur des Trägers unter Erzielung
eines konstanten Wertes von 2000C stabilisiert war..
Anschließend wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 eine amorphe Schicht gebildet. Mit dem auf
diese Weise hergetcellten Bilderzeugungselement wurde die
Bilderzeugung auf einem Bildempfangspapier nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel
1 beschrieben durchgeführt, wobei ein sehr klares und scharfes Bild erhalten wurde.
. Eine amorphe Schicht wurde nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel
4 auf einem Träger aus Molybdän gebildet, jedoch wurde das zu C2H4(O,2)/Ar-Gas durch C2H4(O,2)/H2~Gas ersetzt.
In diesem Fall hatte die gebildete Schicht eine Dicke von etwa 15 jum. Unter Anwendung dieses Bilderzeugungselements
wurde nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen ης Bedingungen wie in Beispiel 1 beschrieben ein Bild auf einem
Bildempfangspapier erzeugt, wobei ein sehr klares Bild erhalten wurde.
Die Beispiele 1 bis 7 wurden jeweils in ähnlicher Weise und unter ähnlichen Bedingungen wiederholt, wobei jedoch
in jedem Beispiel CH4 anstelle VOiTC2H4 eingesetzt wurde.
Als mit den erhaltenen, photoleitfähigen Elementen jeweils das entsprechende, elektropfrotographische Bilderzeugungsverfahren
durchgeführt wurde, wurden übertragene Bilder mit einer sehr hohen Qualität erhalten. Auch nach wiederholter,
langzeitiger Anwendung wurde keine Verschlechterung der Qualität der übertragenen Bilder beobachtet.. .,
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- 79 Beispiel 9
1
1
Unter Anwendung einer Vorrichtung, wie sie in Fig. 14 gezeigt wird, die in einem reinen, vollständig abgeschirmten
Raum untergebracht war, wurde ein Bilderzeugungselement
für elektrophotographische Zwecke nach dem nachstehenden Verfahren hergestellt.
Ein Molybdänblech (Träger) 1409 (10 cm χ 10 cm; Dicke:
0,5 mm), dessen Oberfläche gereinigt worden war, wurde an
einem Festhalteelement 1403 befestigt, das in einer vorbe-' stimmten Lage in einer Glimmentladungs-Abscheidungskammer
1401 angeordnet war. Der Träger 1409 wurde durch eine innerhalb des Festhalteelements 14 03 befindliche Heizvorrichtung
1408 mit einer Genauigkeit von +, 0,50C erhitzt. Die Temperatur
wurde direkt an der Rückseite des Trägers mit einem Alumel-Chromel-Thermopaar gemessen. Dann wurde das Hauptventil
1410 vollständig geöffnet, nachdem festgestellt worden war, daß alle Ventile in dem System geschlossen waren, und die
Abscheidungskammer 1401 wurde bis zu einem Druck von etwa
6,7 nbar evakuiert. Danach wurde die Eingangsspannung für
die Heizvorrichtung 1408 unter Messung der Temperatur des Trägers erhöht, bis sich die Temperatur
auf einen konstanten Wert von 25O0C stabilisiert hatte.
Dann wurden das Hilfsventil 1441 25
und anschließend die Ausströmventile 1426, 1427 und 1429 und die Einströmventile 1421, 1422 und 1424 vollständig geöffnet,
wodurch die Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416, 1417 und 1419 in ausreichendem Maße bis zur Erzielung von
Vakuum entgast wurden. Nach dem Schließen des Hilfsventil;->
1441, der Ausströmventile 1426, 1427 und 1429 und der Einströmventile 1421, 1422 und 1424 wurden
der Bombe 1411, die SiH4(10)/H2~Gas
enthielt, und. das Ventil 1434 der Bombe 1414,
das Ventil 1431 der Bombe 1411, die SiH4(10)/H2~Gas
die C2H4-GaS (Reinheit: 99,999 %) enthielt, geöffnet, wodurch
der an dem Auslaßmanometer 1436 bzw. 14 39 abgelesene Druck auf einen Wert von jeweils 0,98 bar eingestellt wurde. Dann
wurden die Einströmventile 1421 und 1424 zur Einführung von SiH4 (10)/H2-GaS und CpH.-Gas in die Durchfluß-Reguliervorrichtung
1416 bzw. 1419 allmählich geöffnet. Anschließend
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- 80 -
wurden die Ausströmventile 1426 und 1429 allmählich geöffnet, worauf das Hilfsventil 1441 geöffnet wurde
Dabei wurden die Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416 und
1419 so eingestellt, daß das Verhältnis der Gasströmungsmenge
von SiH^ (10)/H- ZuC2H4 den Wert 10 : 1 erreichte.
Dann wurde die Öffnung des Hilfsventil 1441 unter sorgfältiger Ablesung des Pirani-Manoraeters 1442 eingestellt,
wobei sie so weit geöffnet wurden, daß der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 13 nbar erreichte.J
Nachdem sich der Innendruck in der AbscheielungskanTOer 1401
stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1410 unter Verengung seiner Öffnung allmählich geschlossen, bis der an
dem Pirani-Manometer 1442 angezeigte Druck 0,13 mbar erreichte. Nachdem festgestellt worden war, daß die Gaszuführung
und der Innendruck stabil waren, wurde die auch als Elektrode dienende Blende 1405 geschlossen. Dann wurde
die Hochfrequenz-Stromquelle 144 3 eingeschaltet, wodurch zwischen dem ebenfalls als Elektrode dienenden Festhalteelement
1403 und der Blende 1405 eine Hochfrequenzspannung mit einer Frequenz von 13,56 MHz angelegt wurde. Dadurch
wurde in der Abscheidungskammer 1401 eine Glimmentladung mit einer Eingangsleistung von 3 W erzeugt.
Die vorstehend beschriebenen Bedingungen wurden 10 min !lang aufrechterhalten, wodurch der untere Schichtbereich
einer amorphen Schicht mit einer Dicke von 60,0 nm gebildet wurde. Danach wurde das Ausströmventil 1429 bei
zur Unterbrechung der Glimmentladung abgeschalteter Ilochfrequenzstromquelle 1443 geschlossen. Das Einström-■
ventil 1422 und das Ausströmventil 1427 wurden zur Einführung
von C2Il4 (0,1) /H2-CaS in die Durchfluß-Reguliervorrichtung
1417 allmählich geöffnet, während C3H4 (0,1)
/H~-Gas unter einem an dem Auslaßmanometer 1437 abgelesenen Druck von 0,98 bar aus"der Bombe 1412 durch das
Ventil 14 32 hindurchströmen gelassen wurde. Durch Einstellung der Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416 und
3201U6 . *
- 81 -
1417 wurde das Verhältnis der Strömungsmenge des SiH.
(10)/H2-Gases zu der Strömungsmenge des C2H. (0,1)/H2-Gases
so reguliert, daß es 1 : 1 betrug. Anschließend wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 zur erneuten
Einleitung der Glimmentladung wieder eingeschaltet. Die Eingangs leistung betrug 10 W.
Gleichzeitig mit dem Beginn der Bildung einer Schicht auf dem unteren Schichtbereich wurde der an der Durchfluß-Reguliervorrichtung
1417 eingestellte Wert der Strömungsmenge
im Verlauf von 3 h kontinuierlich vermindert, bis das Verhältnis der
Strömungsmenge des SiH. (10)/H2-GaSeS zu der Strömungsmenge des
C2H4-(OJ)ZH2-GaSeS nach 3 h den Wert 10 : 0,3 erreicht hatte.
Die Schichtbildung wurde auf diese Weise 5 h lang durchgehe
führt. Dann wurden die Heizvorrichtung 1408 und die Hochfrequenz-Stromquelle
144 3 abgeschaltet. Der Träger wurde auf 1000C abkühlen gelassen, worauf die Ausströmventile
1426 und 1427 und die Einströmventile 1421, 1422 und 1424 bei vollständiger öffnung des Hauptventils 1410 geschlossen
2Qwurden. Dadurch wurde der Innendruck in der Abscheidungskammer
1401 auf weniger als 13 nbargebracht.
Dann wurde das Hauptventil 1410 geschlossen, und der innendruck
in der Abscheidungskammer 1401 wurde durch das Belüftungsventil 14 06 auf Atmosphärendruck gebracht, worauf
nc der Träger mit den darauf ausgebildeten Schichten aus der
Abscheidungskammer herausgenommen wurde. In diesem Fall hatten die Schichten eine Gesamtdicke von etwa 9 μπι.
Das auf diese Weise hergestellte Bilderzeugungselement 3QWurde in eine Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung hineingebracht,
und es wurde 0,2 s lang eine Koronaladung mit -5,5 kV durchgeführt, und unmittelbar danach wurde das Bilderzeugungselement
durch Projizieren eines Lichtbilds bildmäßig belichtet. Zur bildmäßigen Belichtung wurde das Licht-35bild
unter Anwendung einer Wolframlampe als Lichtquelle mit einem Belichtungswert von 1,0 Ix.s durch eine lichtdurchlässige
Testkarte hindurch projiziert.
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- 82 -
Unmittelbar danach wurde ein positiv geladener Entwickler, der Toner und Tonerträger enthielt, kaskadenförmig
auf die Oberfläche des Bilderzeugungselements auftreffen gelassen, wodurch auf dem Bilderzeugungselement ein gutes Tonerbild
erhalten wurde. Als das auf dem Bilderzeugungselement befindliche Tonerbild durch Koronaladung mit -5,0 kV auf ein
Bildenpfangspapier übertragen wurde, wurde ein klares Bild mit einer hohen Dichte erhalten, das eine ausgezeichnete Auflösung
sowie eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit der Helligkeitsabstufung
zeigte.
Ein Träger.aus Molybdän wurde in ähnlicher Weise wie
in Beispiel 9 in einer Glimmentladungs-Abscheidungskammer
1401 befestigt, worauf die Glimmentladungs-Abscheidungskammer 1401 nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel
9 bis zu einem Druck von 67 nbar evakuiert wurde. Nachdem die Temperatur des Trägers nach dem gleichen Verfahren
wie in Beispiel 9 auf einen konstanten Wert von 2500C gebracht
worden war, wurden das Hilfsventil
1441 und anschließend die Ausströmventile 1426 und 1427 und die Einströmventile 1421 und 1422 vollständig
geöffnet, wodurch die Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416 und 1417 in ausreichendem Maße bis zur Erzielung von Vakuum
entgast wurden. Nach dem Schließen des Hilfsventil 1441 ' , der Ausströmventile 1426 und 1427 und
der Einströmventile 1421 und 1422 wurden das Ventil 1431 der Gasbombe 1411, die SiH4(10)/H2· enthielt, und das
Ventil 1432 der Gasbombe 1412, die C2H4(OJ)ZH3 enthielt.
geöffnet, wodurch der an dem Auslaßmanometer 1436 bzw. 1437 abgelesene Druck auf einen Wert von jeweils 0,98 bar
eingestellt wurde. Anschließend wurden die Einströmventile 1421 und 1422 zur Einführung von SiH (1O)ZHp-GaS und
^H.iOjD/KL-Gas in die Durchfluß-Reguliervorrichtung 1416
3201H6
bzw. 1417 allmählich geöffnet. Dann wurden die Ausströmventile 1426 und 1427 allmählich geöffnet, worauf das Hilfsventil
1441 allmählich geöffnet wurde . Dabei wurden die Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416 und 1417
so eingestellt, daß das Verhältnis der Gasströmungsmenge von
SiH4(10)/H2 zu C2H4(OJ)ZH2 den Wert 1:10 erhielt.
Dann wurde die Öffnung des Hilfsventils'
1441 unter sorgfältiger Ablesung des Pirani-Manometers 1442 eingestellt und so weit geöffnet, daß der
Innendruck in der Abseheidungskammer 1401 13 jjbar erreichte.
Nachdem sich der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1410 unter
Verengung seiner Öffnung allmählich geschlossen, bis an dem Pirani-Manometer 1442 ein Druck von 0,13 mbar angezeigt
wurde. Nachdem festgestellt worden war, daß die Gaszuführung und der Innendruck stabil waren, wurde die Blende
1405 geschlossen. Dann wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 eingeschaltet, wodurch zwischen dem Festhalteelement
1403 und der Blende 1405, die als Elektroden dienten, eine
Hochfrequenzspannung mit einer Frequenz von 13,56 MHz angelegt wurde. Dadurch wurde in der Abscheidungskammer 1401
eine Glimmentladung mit einer Eingangsleistung von 10 W erzeugt. Gleichzeitig mit dem Beginn der Bildung deramorphen
Schicht auf dem Träger unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen wurde der an der Durchfluß-Reguliervofrichtung
1417 eingestellte Wert der Strömungsmenge im Verlauf von 5 h · kontinuierlich vermindert, so
daß das Verhältnis der Gasströmungsmenge von SiH.(10)/H„
zu C2II4 (0,I)ZH2 5 h nach dem Beginn der fcohichIbildung
10:0,5 betrug.
Nach der Beendigung der Bildung der amorphen Schicht wurden die Heizvorrichtung 1408 und die Hoch-
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frequenz-Stromquelle 1443 abgeschaltet. Der Träger
wurde auf 100 C abkühlen gelassen, worauf die Ausströmventile 1426 und 1427 und die Einströmventile 1421
und 1422 bei vollständiger Öffnung des Hauptventils 1410 geschlossen wurde. Dadurch wurde der Innendruck
in der Abscheidungskammer 1401 auf weniger als 13 nbar gebracht. Dann wurde das Hauptventil
1410 geschlossen, und der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 wurde durch das Belüftungsventil
1406 auf Atmosphärendruck gebracht, worauf der Träger
aus der Abscheidungskammer herausgenommen wurde. In diesem Fall hatten
die Schichten eine Gesamtdicke von etwa
15 yum. Unter Anwendung des auf diese Weise hergestellten
Bilderzeugungselement wurden unter den gleichen Bedingungen und nach dem gleichen Verfahren wie in
Beispiel 9 Bilder auf einem Bildempfangspapier erzeugt, wodurch sehr klare Bilder erhalten wurden.
Eine einen Teil der amorphen Schicht dieses Beispiels bildende
Schicht wurde nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 9 auf einem
Träger aus Molybdän gebildet. Dann wurde die Hochfrequenz-Stromquelle
1443 zur Unterbrechung der Glimmentladung abgeschaltet. Unter diesen Bedingungen wurde
das Ausströmventil 1427 geschlossen, worauf das Aus-· strömventil 1429 wieder geöffnet wurde. Das Verhältnis
der Strömungsmenge von C3H4-GaS zu SiH4(l0)/H_ wurde
durch Einstellung der Durchfluß-Reguliervorrichtungen
1419 und 1416 so stabilisiert, daß es 1/10 betrug. Anschließend wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443
zur erneuten Einleitung der Glimmentladung eingeschaltet. Dabei wurde die Eingangsleistung ähnlich wie
U6
vorstehend beschrieben auf einen Wert von 3 W eingestellt.
Unter diesen Bedingungen wurde die Glimmentladung zur Bildung eines oberen Sichtbereichs ■ mit einer Dicke
von 90,0 nm 15 min lang aufrechterhalten, und dann wurden die Heizvorrichtung 1408 und die Hochfrequenz-Stromquelle
1443 abgeschaltet. Der Träger wurde auf IuO0C abkühlen gelassen, worauf die Ausströmventile
1426 und 1429 und die Einströmventile 1421, 1422 und 1424 bei vollständiger Öffnung des Hauptventils 1410
geschlossen wurden. Dadurch wurde der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 auf weniger als 13 nbar
gebracht. Dann wurde das Hauptventil 1410 geschlossen, und der Innendruck in der Abscheidungskammer
1401 wurde durch das Belüftungsventil 1406 auf Atmosphärtndruck gebracht, worauf der Träger
aus der Abscheidungskammer herausgenommen wurde. In diesem Fall hatten
die gebildeten Schichten eine Gesamtdicke von etwa 9 μπ\. .
Unter Anwendung dieses Bilderzeugselement;; wurden
unter den gleichen Bedingungen und nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 9 Bilder auf einem Bildempfangspapier
erzeugt, wodurch sehr klare Bilder erhalten wurden.
30
Nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 10 wurde auf einem Träger aus
Molybdän eine einen Teil der amorphen Schicht dieses Beispiels bildende Schicht gebildet. Dann wurde die Hochfrequenz-Stromquelle
1443 zur Unterbrechung der Glimnentladung
abgeschaltet.
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Unter diesen Bedingungen wurde das Ausströmventil
1427 geschlossen, worauf das Ausströmventil 1429 wieder geöffnet wurde. Das Verhältnis der Strömungsmenge
VOnC2H4-GaS zu SiH4(10)/H2 wurde durch Einstellung
der Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1419 und 1416 so stabilisiert, daß sein Wert 1/10 betrug. Anschließend
wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 zur erneuten
Einleitung der Gliirrpentladung eingeschaltet, wobei
die Eingangsleistung ähnlich wie vorstehend beschrieben auf einen Wert von 3 W eingestellt wurde.
Die Glimmentladung wurde unter diesen Bedingungen zur Bildung eines oberen Schichtbereichs mit einer Dicke
von 90,0 nm 10 min lang aufrechterhalten. Dann wurden
die Heizvorrichtung 1408 und die Hochfrequenz-Stromquelle
1443 abgeschaltet. Der Träger wurde auf 100 C abkühlen gelassen, worauf die Ausströmventile 1426
und 1429 und die Einströmventile 1421, 1422 und 1424 bei vollständiger Öffnung des Hauptventils 1410 ge-
schlossen wurden. Dadurch wurde der Innendruck in
der Abscheidungskammer 1401 auf einen Wert von weniger
als 15 nbar gebracht. Dann wurde das Hauptventil 1410 geschlossen, und der Innendruck in der Abscheidungskammer
1401 wurde durch das Belüftungsventil 1406 auf Atmosphärendruck gebracht, worauf der Träger
aus der Abscheidungskammer herausgenommen wurde. In diesem Fall hatten
die gebildeten Schichten eine Gesamtdicke von etwa
15 um. Untern Anwendung dieses Bilderzeugungselements
30
wurden unter den gleichen Bedingungen und nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 9 Bilder auf einem
Bildenpfangspapier erzeugt, wodurch sehr klare Bilder
erhalten wurde.
87
Beispiel 13
Beispiel 13
Ein Träger aus Molybdän wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 9 in einer Glimmentladungs-Abscheidungskammer
1401 befestigt, worauf die Glimmentladungs-Abscheidungskammer
1401 nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 9 bis zu einem Druck von 6,7 nbar
evakuiert wurde. Nachdem die Temperatur des Trägers nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 9 auf
einen konstanten Wert von 25O°C gebracht worden war,
wurden das Hilfsventil 1441 und anschließend dte Ausströmventile 1426 und 1427 und die Einströmventile
1421 und 1422 vollständig geöffnet, wodurch die Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416 und 1417
in ausreichendem Maße bis zur Erzielung von Vakuum
entgast wurden. Nach dem Schließen des Hilfsventil
1441 . , der Ausströmventile 1426 und 1427 und der Einströmventile 1421 und 1422 wurden das Ventil
1431 der SiH4(IO)/Hg-Gas enthaltenden Bombe 1411 und
das Ventil 1432 der C3H4 (0,I)ZE2 enthaltenden Bombe
1412 geöffnet, wodurch der an dem Auslaßmanometer 1436 bzw. 1437 abgelesene Druck auf einen Wert von
jeweils 0,98 bar eingestellt wurde. Anschließend wurden die Einströmventile 1421 und 1422 zur Einführung von
SiH4 (10)/H2-GaS und C2H4(OJ)ZH2-GaS in die Durchfluß-Reguliervorrichtung
1416 bzw. 1417 allmählich geöffnet. Dann wurden die Ausströmventile 1426 und 1427 allmählich
geöffnet, worauf das Hilfsventil . 1441 '
allmählich geöffnet wurde .. Dabei wurden die Einströmen
ventile 1421 und 1422 so eingestellt,
daß das Verhältnis der Gasströmungsmenge von SiH4(l0)/H?
zu C2H4(OJ)ZH2 den Wert 1:10 erhielt.
Dann wurde die Öffnung ' des Hilfsvehtils
1441 unter sorgfältiger Ablesung des Pirani-
Manometers 1442 eingestellt und so weit geöffnet, daß der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401
13 /ibar erreicht. Nachdem sich der Innendruck in der
Abscheidungskammer 1401 stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1410 unter Verengung seiner Öffnung
allmählich geschlossen, bis der an dem Pirani-Manometer
1442 angezeigte Druck 0,4 mbar erreichte. Nachdem festgestellt worden war, daß die Gaszuführung
und der Innendruck stabil waren, wurde die Blende 1405 geschlossen. Dann wurde die Hochfrequenz-Stromquelle
1443 eingeschaltet, wodurch zwischen dem Festhalteelement 1403 und der Blende 1405, die als
Elektroden dienten, eine Hochfrequenzspannung mit einer Frequenz von 13,56 MHz angelegt wurde. Dadurch wurde
in der Abscheidungskammer 1401 eine Glimmentladung
mit einer Eingangsleistung von 10 W erzeugt. Gleichzeitig mit dem Beginn der Bildung einer
Schicht auf dem Träger unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen wurde der an der Durchfluß-Reguliervorrichtung
1417 eingestellte Wert der Strömungsmenge im Verlauf von 2,5 h kontinuierlich vermindert,
wobei das Verhältnis der Gasströmungsmenge von SiH4(10)/H2 zu C2H4(CDZH2
so reguliert wurde, daß das Verhältnis 2,5 h nach dem Beginn der Schichtbildung
10:0,3 be tr ug. Die gleichen Bedingungen v/urden 30 min lang
aufrechterhalten, und dann wurde der an der Durchfluß-Reguliervorrichtung
1417 eingestellte Wert der Strömungsmenge im Gegensatz zu dem vorangehenden
Arbeitsgang kontinuierlich erhöht, bis das Verhältnis der Gasströmungsmenge von SiH4(IO)/Hp zu C2H4(O,!)/^
2,5 h nach dem Beginn der Erhöhung der Strömungsmenge auf einen Wert von 1:10 eingestellt worden war.
Nach der Beendigung der Bildung der amorphen Schicht wurden die Heizvorrichtung 1408 und die
3201UG ■
Hochfrequenz-Stromquelle 1443 abgeschaltet. Der Träger wurde auf 1000C abkühlen gelassen, worauf die Ausströmventile
1426 und 1427 und die Einströmventile 1421 und 1422 bei vollständiger Öffnung des Hauptventils
1410 geschlossen wurden. Dadurch wurde der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 auf weniger als 13 nbar
* gebracht. Dann wurde das Hauptventil 1410 geschlossen, und der Innendruck in der Abscheidungskammer
1401 wurde durch das Belüftungsventil 1406 auf Atmosphärendruck gebracht, worauf der Träger
aus der Abschei-
dungskammer herausgenommen wurde. In diesem Fall hatten die gebildeten Schichten eine Gesamtdicke von etwa
17 pm. Unter Anwendung dieses Bilderzeugungselements wurden unter den gleichen Bedingungen und nach dem
gleichen Verfahren wie in Beispiel 9 Bilder auf einem Bildempfangspapier erzeugt, wodurch sehr klare Bilder erhalten
wurden.
Beispiel 14
Nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 9 wurde auf einem Träger
aus Molybdän ein unterer Schichtbereich gebildet. Dann wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 zur Unterbrechung
der Glimmentladung abgeschaltet. Unter diesen Bedingungen wurde das Ausströmventil 1429 geschlossen.
Danach wurden das Ventil 1432 der C2H4(OJ)ZH2-GaS enthaltenden
Bombe 1412 und das Ventil 1433 der Bombe 1413, die B2H6 (50)/H2-üas enthielt, geöffnet, wobei der an dem
Auslaßmanometer 1437 bzw. 1438 abgelesene Druck auf einen Wert von jeweils 0,98 eingestellt -wurde.
Anschließend wurden die Einströmventile 1422 und 1423
. - .
201 HG -- '" '" '"''
zur Linführung des C3H4(0,1)/H2 und des B3H6(50)/i^-Gases in 4Le
Durchfluß-Reguliervorrichtung 1417 bzw. 1418 allmählich geöffnet. Dann wurden die Ausströmventile 1427 und
1428 allmählich geöffnet, wobei die Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416, 1417 und 1418 so eingestellt
daß das Verhältnis der Gasströrnungsmenge von SiH4(IOp
zu C H (O,l)/H 1 ί 10 und das Verhältnis der Strömungsmenge
von SiH.(10)/H0 zu B0H,. (50)/H0 50:1 betrug. Dann wurde
die Öffnung des Hilfsventi] s 1441 unter sorgfältiger Ablesung des Pirani-Wanometers 1442 erneut eingestellt
und so weit geöffnet, daß der Innendruck in der Abseheidungskammer 1401 13 /ubar erreichte. Nachdem
sich der Innendruck in der Abseheidungskammer 1401 stabilisiert hatte, wurde auch das Hauptventil 1410'
erneut eingestellt, bis
an dem Pirani-Manometer 1442 0,13 mbar angezeigt wurden.
an dem Pirani-Manometer 1442 0,13 mbar angezeigt wurden.
Nachdem festgestellt worden war, daß die Gaszufuhr und der Innendruck stabil waren, wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 eingeschaltet, wodurch eine
Hochfrequenzspannung mit einer Frequenz von 13,56 MHz
angelegt und in der Abscheidungskammer 1401 erneut eine Glimmentladung mit einer Eingangsleistung von
10 W eingeleitet wurde.
Gleichzeitig mit dem Beginn der Bildung einer Schicht unter den vorstehend beschriebenen
Bedingungen wurde der an der Durchfluß-Reguliervorrichtung
1417 eingestellte Wert der Strömungsmenge im Verlauf
von 5 h kontinuierlich vermindert, wobei das Verhältnis der Gasströmungsmenge von SiH.(10)/Hp zu CjH4 (0,1)/^ 5
reguliert wurde, daß das Verhältnis 5 h nach dem Beginn der Schichtbildung 10:0,3 betrug. Nachdem die
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Schicht auf diese Weise 5 h lang gebildet worden war, wurden die Heizvorrichtung 1408 und
die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 abgeschaltet. Der Träger wurde auf 100°C abkühlen gelassen, worauf die
Ausströmventile 1426, 1427 und 1428 und die Einströmventile 1421, 1422, 1423 und 1424 bei vollständiger
Öffnung des Hauptventils 1410 geschlossen wurden. Dadurch wurde der Innendruck in der Abscheidungskammer
1401 auf weniger als 13 nbar gebracht.
Dann wurde das Hauptventil 1410 geschlossen, und der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 wurde durch
das Belüftungsventil 1406 auf Atmosphärendruck gebracht,
worauf der Träger
aus der Abscheidungskammer herausgenommen wurde.
in diesem Fall hatten die gebildeten Schichten ein
Gesamtdicke von etwa 15 pm.
Das auf diese Weise hergestellte Bilderzeugungselement wurde in eine Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung
hineingebracht, und es wurde 0,2 s lang eine Koronaladung mit -5,5 kV durchgeführt, und
unmittelbar danach wurde das Bilderzeugungselement durch Projizieren eines Lichtbildes bildmäßig belichtet.
Zur bildmäßigen Belichtung wurde das Lichtbild unter Anwendung einer Wolframlanpe als Lichtquelle mit einem
Belichtungswert von 1,0 Ix.s durch eine lichtdurchlässige
Testkarte hindurch projiziert.
Unmittelbar danach wurde ein positiv geladener Entwickler, der Toner und Tonerträger enthielt, kaskadenförmig
auf die Oberfläche des Bilderzeugungselements auftreffen gelassen, wodurch auf dem Bilderzeugungselement
ein gutes Tonerbild erhalten wurde. Als das auf dem Bilderzeugungselement befindliche Tonerbild
durch Koronaladung mit -5,0 kV auf ein Bildeirpfangspapier
3201U6
92 DE 1651
übertragen wurde, wurde ein klares Bild mit einer hohen Dichte erhalten, das eine ausgezeichnete Auflösung
sowie eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit der Helligkeitsabstufung
zeigte.
Als nächstes wurde das vorstehend erwähnte Bilderzeugungselement 0,2 s lang mittels einer Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung
einer Koronaladung mit +6,0 kV unterzogen und unmittelbar danach mit
einem Belichtungswert von 1,0 Ix.s bildmäßig belichtet.
Unmittelbar danach wurde ein negativ geladener Entwickler kaskadenförmig auf die Oberfläche des Bilderzeugungselements
auftreffen gelassen. Dann wurde durch übertragung auf ein Bildempfangspapier und Fixieren ein sehr
klares Bild erhalten.
Wie aus dem vorstehenden Ergebnis in Verbindung mit dem früheren Ergebnis hervorgeht, hat das in diesem
Beispiel erhaltene Bilderzeugungselement für elektrophotographische Zwecke die Eigenschaft, daß es von
der Ladungspolarität unabhängig ist, d. h. sowohl für negative als auch für positive Ladungspolarität
als Bilderzeugungselement geeignet ist.
DE 1651
Auf einem Träger aus Molybdän wurde unter den gleichen Verfahrensbedingungen wie in Beispiel 10 beschrieben eine
amorphe Schicht gebildet, wobei die Bedingungen ο
jedoch in der nachstehend angegebenen Weise abgeändert .
wurden. Die Bombe 1411, die SiH-(10)/H3-GaS enthielt,
wurde durch eine SiF.-Gas (Reinheit: 99,999 %) enthaltende
Bombe ersetzt, und die Bombe 1412, die C2H4 (0,1)/H2-Gas ent-
.Q hielt, wurde durch eine Bombe ersetzt, die mit Argongas
gefüllt war, in dem 0,2 Volumen-%
C3H^ enthalten waren (nachstehend als 02*1.(0,2)/Ar bezeichnet}
. Das Verhältnis der Strömungsmenge des SiF.-Gases zu der Strömungsmenge von C9H. (0,2)/Arim Anfangszustand der
J5 Abscheidung der amorphen . Schicht wurde auf den Wert
1 : 18 eingestellt, und die Strömungsmenge von C-H. (0,2)/Ar
wurde nach dem Beginn der Schichtbildung kontinuierlich vermindert, so daß das Verhältnis der Strömungsmenge von
SiF.-Gas zu C2H. (0,2)/Ar-Gas bei Beendigung der Abscheidung
der amorphen Schicht 1 : 0,6 betrug. Außerdem wurde
die Eingangsleistung für die Glimmentladung so abgeändert,
daß sie 100 W betrug. In diesem Fall hatte die gebildete Schicht eine Dicke von etwa 18 μΐη. Unter Anwendung des auf
diese Weise hergestellten Bilderzeugungselements wurde die Bilderzeugung auf einem Bildempfangspapier nach dem gleichen Verfahren
wie in Beispiel 9 getestet, wobei sehr klare Bilder erhalten wurden.
Unter Anwendung einer Vorrichtung, wie sie in Fig. 14
gezeigt wird, wurde ein Bilderzeugungselement für elektrophotographische
Zwecke nach dem nachstehenden Verfahren hergestellt.
ο ο ο ο β
Ein Molybdänblech (Träger) 14 09 (10 cm x 10 cm; Dicke: 0,5 nun), dessen Oberfläche gereinigt worden war, wurde an
einem Festhalteelement 1403 befestigt, das in einer vorbestimmten Lage in einer Abscheidungskammer 1401 angeordnet
war. Das Target 1404 war durch Aufbringen von hochreinem Graphit (Reinheit: 99,999 %) auf hochreines, polykristallines
Silicium (Reinheit: 99,999 %) gebildet worden, wobei das Flächenverhältnis von Silicium zu Graphit 1:9 betrug. Der
Träger 1409 wurde durch eine innerhalb des Festhalteelements 1403 befindliche Heizvorrichtung 1408 mit einer Genauigkeit
von + 0,50C erhitzt. Die Temperatur wurde direkt an der Rückseite
des Trägers mit einem Alumel-Chromel-Thermopaar gemessen. Dann wurde das Hauptventil I410 vollständig geöffnet,nachdem
festgestellt woirden war, daß alle Ventile in dem System geschlossen
waren, und die Abscheidungskammer 1401 wurde bis zu einem Druck von etwa 6,7 nbar evakuiert. Während dieses
Arbeitsgangs waren alle Ventile mit Ausnahme des Hauptventils geschlossen.
Dann wurden das Hilfsventil 1441
und die Ausströmventile 1426, 1427, 1429 und
14 30 geöffnet, wodurch die Durchfluß-Reguliervorrichtungen
1416, 1417, 1419 und 1420 in ausreichendem Maße bis zur Erzielung von Vakuum entgast wurden. Danach wurden die Ausströmventile
14 26, 1427, 1429 und 1430 und das Hilfsventil 1441 geschlossen. Das Ventil 1435 der
Bombe 1415, die Argongas (Reinheit: 99,999 %) enthielt,
wurde goöffnet, wobei der an dem Auslaßmanometer 1440 abgelesene
Druck auf einen Wert von 0,98 bar eingestellt wurde. Dann wurden das Einströmventil 1425 geöffnet, worauf das
Ausströmventil 14 30 zur Einführung von Argongas in die Abscheidungskammer
1401 allmählich geöffnet wurde. Das Ausströmventil 1430 wurde allmählich geöffnet bis
der an dem Pirani-Manometer 14 42 angezeigte Druck einen Wert von 0,6 7 ubar erreicht hatte. Nachdem sich die Strömungsmenge
in diesem Zustand stabilisiert hatte, wurde das
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95
Hauptventil 1410 unter Verengung seiner öffnung allmählich
Hauptventil 1410 unter Verengung seiner öffnung allmählich
' geschlossen, bis der Innendruck in der Abscheidungskammer
1401 13 \ibar erreicht hatte. Nachdem festgestellt worden
war, daß die Durchfluß-Reguliervorrichtung 1420 stabilisiert war, wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 144 3 bei geöffneter
Blende eingeschaltet, wodurch zwischen dem Target 1404 und dem Festhalteelement 14 03 ein Wechselstrom
mit einer Frequenz von 13,56 MHz und einer Leistung von 100 W fließen gelassen wurde. Während die vorstehend
beschriebenen Bedingungen so abgestimmt wurden, daß eine
'0 stabile Entladung fortgesetzt wurde, wurdeeine
Schicht gebildet. Die Entladung wurde auf diese Weise 1 min lang fortgesetzt, wodurch eine untere Sperrschicht mit
einer Dicke von 10,0 nm gebildet wurde. Danach wurde das Ausströmventil 1430 bei zur Unterbrechung der Glimment-
|:> ladung abgeschalteter Hochfrequenz-Stromquelle 1443 bei
vollständiger öffnung des Hauptventils 1410 geschlossen, wodurch die Abscheidungskammer 1401 bis zu einem Druck von
6,7 nbar evakuiert wurde. Dann wurde die Eingangsspannung der Heizvorrichtung 1408 verändert, wobei die Eingangsspannung
unter Messung der Temperatur des Trägers erhöht wurde, bis die Temperatur des Trägers unter Erzielung eines konstanten
Wertes von 2000C stabilisiert war.
Das Verfahren zur Bildung einer amorphen Schicht wurde anschließend
in der gleichen Weise wie in Beisoiel 1O unter
den gleichen Eedingunqen durchqeführt.
Mit dem .auf diese Weise hergestellten Bilderzeugungselement
wurde die Bilderzeugung auf einem Bildempfangspapier - in der gleichen Weise und unter den gleichen Bedingungen wie in
9 durchgeführt, v.cbei ein sehr klares und scharfes Bild
erhalten wurde.
Beispiel 17
Eine anorphe Schicht wurde nach dem gleichen
Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispieltauf einem Träger aus Molybdän gebildet, jedoch
wurde die C2H.(0,2)/Ar-Gas enthaltende Bombe 1412 durch
eine Bombe ersetzt, die C2H4(0,2)/H2-GaS enthielt.
3201UG ·:™° " "· " ""
In diesem Fall hat die gebildete Schicht eine Dicke von etwa 15 /im. Unter Anwendung dieses Bilderzeugungselements
wurde nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 9 beschrieben
ein Bild auf einem Bildempfangspapier erzeugt, wobei
ein sehr klares Bild erhalten wurde.
Die Beispiele 9 bis 15 wurden jeweils in ähnlicher Weise und unter ähnlichen Bedingungen wiederholt, wobei jedoch
in jedem Beispiel CH. anstelle von CpH. eingesetzt wurde.
Als mit den erhaltenen, photoleitfähigen Elementen jeweils das entsprechende, elektrophotographische Bilderzeugungsverfahren
durchgeführt wurde, wurden übertragene Bilder mit einer sehr hohen Qualität erhalten. Auch nach wiederholter,
langzeitiger Anwendung wurde keine Verschlechterung der Qualität der übertragenen Bilder beobachtet.
Beispiel 19
Unter Anwendung einer Vorrichtung, wie sie in Fig. 14 gezeigt wird, die in einem reinen, vollständig abgeschirmten
Raum untergebracht war, wurde ein Bilderzeugungselement für elektrophotographische Zwecke nach dem nachstehenden
Verfahren hergestellt.
Ein Molybdänblech (Träger) 1409 (10 cm χ 10 cm ;Dicke:
0,5 mm), dessen Oberfläche gereinigt worden war, wurde an einem Festhalteelement 1403 befestigt, das in einer vorbestimmten
Lage in einer Glimmentladungs-Abscheidungskammer 1401 angeordnet war. Der Träger 1409 wurde durch eine innerhalb
des Festhalteelements 1403 befindliche Heizvorrichtung 1408 mit einer Genauigkeit von +. 0/50C erhitzt. Die Temperatur
wurde direkt an der Rückseite des Trägers mit einem Alumel-Chromel-Thermopaar gemessen. Dann wurde das Hauptventil
1410 vollständig geöffnet, nachdem festgestellt worden war, daß alle Ventile in dem System geschlossen
waren, und die Abseheidungskammer 1401 wurde bis zu einem
Druck von etwa 6,7 nbar evakuiert. Danach wurde die Ein-
gangsspannung für die Heizvorrichtung 1408 erhöht, indem sie unter Messung der Temperatur des Trägers variiert wurde,
bis sich die Temperatur auf einen konstanten Wert von 2500C stabilisiert hatte.
Dann wurden das Hilfsventil 1441
und anschließend die Ausströmventile 1426, 1427 und 1429 und die Einströmventile 1421, 1422 und 1424 vollständig geöffnet,
wodurch die Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416,
1417 und 1419 in ausreichendem Maße bis zur Erzielung von
Vakuum entgast wurden. Nach dem Schließen des Hilfsventils 1441, der Ausströmventile 1426, 1427 und 1429 und der Einströmventile
1421 und 1424 wurden· das Ventil 1431 der Bombe 1411, die SiH4
(10)/H2-GaS enthielt, und das Ventil 14 34 dor Bombe 1414,
die C2H4-GaS (Reinheit: 99,999 %) enthielt, geöffnet, wodurch
der an dem Auslaßmanometer 1436 bzw. 1439 abgelesene Druck auf einen Wert von jeweils 0,98 bar eingestellt
wurde. Dann wurden die Einströmventile 1421 und 1424 zur Einführung von SiH4(10)/H3-GaS und ch.-Gas in die Durchfluß-Reguliervorrichtung
1416 bzw. 1419 allmählich geöffnet. Anschließend wurden die Ausströmventile 1426 und 1429 allmählich
geöffnet, worauf das Hilfsventil 1441 geöffnet wurde . Dabei wurden die Durchfluß-Reguliervorrichtungen
1416 und 1419 so eingestellt, daß das Verhältnis der Gasströmungsmenge von SiH.(10)/H2zu C9H. den Wert 10 :
erreichte. Dann wurde die öffnung des Hilfsventil?
1441 unter sorgfältiger Ablesung dos Pirani-Manometers
1442 eingestellt, wobei sie so weit geöffnet wurden, daß der Innendruck in der Abseheidungskammer 1401 13 μbar
erreichte.
Nachdem sich der Innendruck in der Abseheidungskammer
1401 stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1410 unter Verengung seiner öffnung allmählich geschlossen, bis der
an dem Pirani-Manometer 1442 angezeigte Druck 0,13 mbar erreichte. Nachdem festgestellt worden war, daß
die Gas zuführung und der Innendruck stabil waren, wurde die Blende 1405 geschlossen. Dann wurde die Hochfrequenz-
32G1 HG """ " '" '
Stromquelle 1443 eingeschaltet, wodurch zwischen dem Festhalteelement 1403 und der Blende, 1 405 'f die als Elektroden dienten,,
eine Hochfrequenzspannung mit einer Frequenz von 13,56 MHz angelegt wurde. Dadurch wurde in der Abscheidungskammer
1401 eine Glimmentladung mit einer Eingangsleistung von 3 W
erzeugt. Die vorstehend beschriebenen Bedingungen wurden 10 min lang aufrechterhalten, wodurch ein einen Anteil
einer amorphen -Schicht bildender, unterer Schichtbereich mit einer Dicke von 60,0 "^J?^3·4^ wurde.V
Danach wurde das Ausströmventil 1429 bei zur Unterbrechung der Glimmentladung abgeschalteter Hochfrequenz-Stromquelle 144 3
geschlossen. Dann wurden das Einströmventil 1422 und das Ausströmventil 14 27 zur Einführung von C2H4(OjD-ZH5-GaS in
die Durchfluß-Reguliervorrichtung 1417 allmählich geöffnet, während C3H4 (0,1) /H2-Gas unter einem an dem Auslaßmanometer
1437 abgelesenen Druck von 0,98 bar durch das Ventil 1432 der Bombe 1412 hindurchströmen gelassen wurde. Das Verhältnis
der Gasströmungsmenge von C-H. (0,1)/H0 zu
SiH4 (10)/H2 wurde durch die Durchfluß-Reguliervorrichtungen
1416 und 1417 so eingestellt, daß es 10 : 0^3 betrug.
Anschließend wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 zur erneuten Einleitung der Glimmentladung wieder eingeschaltet.
,Die Eingangsleistung betrug 10 W. Nachdem unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen 5 h lang ein einen
Anteil der amorphen Schicht bildender Zwischenschichtbereich gebildet worden war, wurde die Hochfrequenz-Stromquelle
1443 zur Unterbrechung der Glimmentladung abgeschaltet. Unter diesen Bedingungen wurde das Ausströmventil
1427 geschlossen, worauf das Ausströmventil 1429 wieder geöffnet wurde. Die Strömungsmenge des C3H4-GaSeS wurde durch Einstellung
der Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1419 und 1416 so stabilisiert, daß ihr Wert 1/10 der Strömungsmenge des
SiH.(10)/H~-Gases betrug. Anschließend wurde die Hoch-
frequenz-Stromquelle 144 3 zur erneuten Einleitung der Glimmentladung
wieder eingeschaltet. Die Eingangsleistung betrug ähnlich wie vorstehend beschrieben 3 W.
Nachdem die Glimmentladung zur Bildung eines einen Anteil der amorphen Schicht bildenden, oberen Schichtbereichs
mit einer Dicke von 90,0 nm 15 min lang aufrechterhalten
worden war, wurden di2 Heizvorrichtung 1408 und die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 abgeschaltet. Der Träger
wurde auf 1000C abkühlen gelassen, worauf die Ausströmventile
1426 und 1429 und die Einströmventile 1421, 1422 und 1424 bei vollständiger öffnung des Hauptventils 1410
geschlossen wurden. Dadurch wurde der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 auf weniger als 13 nbar
gebracht. Dann wurde das Hauptventil 1410 geschlossen, und der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 wurde
durch das Belüftungsventil 14 06 auf Atmosphärendruck gebracht,
worauf der Träger mit den darauf ausgebildeten Schichten aus der Abscheidungskammer herausgenommen wurde.
in diesem Fall hatten die Schichten eine Gesamtdicke von etwa 15 μπι.
Das auf diese Weise hergestellte Bilderzeugungselement wurde in eine Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung
hineingebracht, und es wurde 0,2 s lang eine Koronaladung mit -5,5 kV durchgeführt, und unmittelbar danach wurde das
Bilderzeugungselement durch Projizieren eines Lichtbildes bildmäßig belichtet. Zur bildmäßigen Belichtung wurde das
Lichtbild unter Anwendung einer Wolframlampe als Lichtquelle mit einem Belichtungswert von 1,0 Ix.s durch eine lichtdurchlässige
Testkarte hindurch projiziert.
Unmittelbar danach wurde ein positiv geladener Entwickler, der Toner und Tonerträger enthielt, kaskadenförmig
auf die Oberfläche des Bilderzeugungselements auf-
U6 · ' ' '"*
treffen lassen, wodurch auf dem Bilderzeugungselement ein gutes Tonerbild erhalten wurde. Als das auf dem Bilderzeugungselement
befindliche Tonerbild durch Koronaladung mit -5,0 kV auf ein Bildempfangspapier übertragen wurde, wurde fein
klares Bild mit einer hohen Dichte erhalten, das eine ausgezeichnete Auflösung sowie eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit
der Helligkeitsabstufung zeigte.
Ein Träger aus Molybdän wurde in ähnlicher Weise wie
in Beispiel 19 xn einer Glimmentladungs-Abscheidungskammer 1401 befestigt, worauf die Glimmentladungs-Abscheidungskammer
1401 nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel , c bis zu einem Druck von 67 nbar evakuiert wurde. Nach dem
gleichen Verfahren wie in Beispiel 19 wurden das Hilfsventil
1441 . und anschließend die Ausströmventile 1426, 1427, 1429 und 1430 und die Einströmventile
1421, 1422, 1424 und 1425 vollständig geöffnet, wodurch 2Q die Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416, 1417, 1419 und
14 20 in ausreichendem Maße bis zur Erzielung von Vakuum entgast wurden. Nach dem Schließen des Hilfsventil·?
1441 , der Ausströmventile 1426, 1427, 1429 und
1430 und der Einströmventile 1421, 1422, 14.24 und 1425 wurde das Ventil 1435 der Argongas (Reinheit: 99,999 %) enthaltenden
Bombe 1415 geöffnet, wodurch der an dem Auslaßmanometer ,144 0 abgelesene Druck auf einen Wert von 0,98 bar
eingestellt wurde. Anschließend wurde das Einströmventil 1425 geöffnet, worauf das Ausströmventil 1430 zur Einführung
des Argongases in die Abseheidungskammer 1401 allmählich
geöffnet wurde. Das Ausströmventil 14 30 wurde allmählich geöffnet, bis der an dem Pirani-Manometer 1442 angezeigte
Druck 0,67 μbar erreichte. Nachdem sich die Strömungsmenge
unter diesen Bedingungen stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1410 unter Verengung seiner Öffnung allmählich
geschlossen, bis der Innendruck in der Abscheidunqskammer 1401 13 ubar erreichte. Die Blende 1405 wurde gcülfnut, und
nachdem festgestellt worden war, daß sich die Durchflußreguliervorrichtung 1420 stabilisiert hatte, wurde die
Hochfrequenz-Stromquelle 144 3 eingeschaltet, wodurch zwischen dem Target 14 04, auf dem sich hochreines ,polykristallines
Silicium (Reinheit: 99,999 %) und hochreiner Graphit . (Reinheit: 99,999 %) befanden
j und dem Festhalteelement 14 03 ein Wechselstrom mit einer Frequenz von 13,56 MHz und einer Leistung von 100 W
fließen gelassen wurde. Unter diesen Bedingungen, die so abgestimmt waren, daß eine stabile Entladung fortgesetzt
wurde, wurde eine Schicht gebildet. Die Entladung wurde auf diese Weise 1 min lang unter Bildung einer unteren Sperrschicht
mit einer Dicke von 10,0 nm fortgesetzt. Danach wurde die Hochfrequenz-Stromquelle zur Unterbrechung der
. Entladung abgeschaltet. Anschließend wurden das Ausströmventil 1430 und die Blende 1405 bei vollständiger Öffnung
des Hauptventils 1410 geschlossen, um die Abscheidungskammer 1401 bis zu einem Druck von 6,7 nbar zu entgasen.
Dann wurde die Eingangsspannung der Heizvorrichtung 14 08 unter Messung der Temperatur des Trägers erhöht, bis sich
die Temperatur unter Erzielung eines konstanten Wertes von 2000C stabilisiert hatte. Das Verfahren zur Bildung einer
amorphen Schicnt wurde anschließend unter den gleichen Bedingungen
wie in Beispiel 19 durchgeführt.
Unter Anwendung des auf diese Weise hergestellten Bildorzeugungselements
wurden nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 19 Bilder
auf einem Bildempfangspapier erzeugt, wobei ein sehr klares und scharfes Bild erhalten wurde.
Nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 19 wurde auf einem Träger aus
a * α ·
3201Η6 ■
102
Molybdän ein unterer Schichtbereich gebildet, der einen Anteil einer amorphen . Schicht bildete. Dann wurde
die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 zur Unterbrechung der Glimmentladung abgeschaltet. Unter diesen Bedingungen wurde
das Ausströmventil 1429 geschlossen, und danach wurden das Vunti.1 14.12 dor C2H4 (0,1) /H2-Gan enthaltenden Bombe 1412
und das Ventil 1433 der B3H6(50)/H3-GaS enthaltenden Bombe
14 13 geöffnet, wodurch der an dem Auslaßmanometer 14 37
bzw. 1438 abgelesene Druck auf einen Wert von jeweils 0,98 bar eingestellt wurde. Anschließend wurden die Einströmventile
1422 und 1423 zur Einführung von C-H4(OjDZH9-GaS
und B2H6 (50)/H3-GaS in die Durchfluß-Reguliervorrichtung
1417 bzw. 1418 allmählich geöffnet. Anschließend wurden die Ausströmventile 1427 und 1428 allmählich geöffnet,
und die Durchfluß-Reguliervorrichtungen 1416, 1417 und
1418 wurden so reguliert, daß das Verhältnis der Strömungsmenge
von SiH4(10)/H2 zu der Strömungsmenge von C9H. (O,1)/H~
10 : 0,3 und das Verhältnis der Strömungsmenge von SiH4(IO)/
H zu dor Strömungsmenge von B3H6(50)/H-. 50 : 1 betrug.
Dann wurde die Öffnung des Hilfsventils 1441
unter sorgfältiger Ablesung des Pirani-Manometers 1442 wieder eingestellt und so weit geöffnet, daß der Irinendruck
in der Abscheidungskammer 1401 13 ubar erreichte. Nachdem
sich der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 stabilisiert hatte, wurde das Hauptventil 1410 wieder unter Verengung
seiner Öffnung eingestellt, bis der an dem Pirani-Manometer 144 2 angezeigte Druck 0,13 mbar erreichte.
Nachdem festgestellt worden war, daß sich die Gaszuführung und der Innendruck stabilisiert hatten,
wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 wieder eingeschaltet, wodurch zur erneuten Einleitung einer Glimmentladung
mit einer Eingangsleistung von 10 W in der Abscheidungskammer 1401 eine Hochfrequenzspannung mit einer Frequenz
von 13,56 MHz angelegt wurde. Die vorstehend beschriebenen
3201U6 ■"
Bedingungen wurden zur Bildung eines Zwischeriüchichtbcri; ions,
der einen Anteil einer amorphen Schicht bildete, 5 h lang aufrecht erhalten. Danach wurden die Ausströmventile
1427 und 1428 bei zur Unterbrechung der Glimmentladung abgeschalteter
Hochfrequenz-Stromquelle 144 3 geschlossen, worauf das Ausströmventil 1429 wieder geöffnet wurde. Das Verhältnis
der Strömungsmenge von CgH^-Gas z\x SiH, (1 0)/H^-Gas wurde
durch Regulierung der Durchfluß-Reguliervorrichtungen 14 19 und 1416 so stabilisiert, daß es 1/10 betrug.
10
Anschließend wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 144 3 zur erneuten -Einleitung der Glimmentladung wieder eingescliu]
tet. Die Eingangsleistung betrug ähnlich wie bei der Bildung des unteren Schichtbereichs 3 W. Nachdem die Glimmentladung
zur Bildung eines einen Anteil einer amorphen Schicht bildenden, oberen Schichtbereichs mit einer Dicke
von 90,0 nm 15 min lang fortgesetzt worden war, wurden die Heizvorrichtung 1408 und die Hochfrequenz-Stromquelle 1443
abgeschaltet. Der Träger wurde auf 1000C abkühlen gelassen,
worauf die Ausströmventile 1426, 1427 und 1428 und die Einströmventile 1421, 1422, 1423 und 1424 bei vollständiger
öffnung des Hauptventils 1410 geschlossen wurden. Dadurch wurde der Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 auf
weniger als 13 nbar gebracht. Dann wurde das Hauptventil 14 10 geschlossen, und der Innendruck in
der Abscheidungskammer 1401 wurde durch das Belüftungsventil
14 06 auf Atmosphärendruck gebracht, worauf der Träger aus der Abscheidungs-
kammer herausgenommen wurde. In diesem Fall hatten die
° Schichten eine Gesamtdicke von etwa 15 μΐη.
Das auf diese Weise hergestellte Bilderzeugungselement wurde in eine Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung
hineingebracht, und es wurde 0,2 s lang eine Koronaladung mit -5/5 kV durchgeführt, und unmittelbar danach wurde das
I HÜ ···"· " *
Bilder beugungselement durch Projizieren eines Lichtbildes
bildmäßig belichtet. Zur bildmäßigen Belichtung wurde das Lichtbild unter Anwendung einer Wolframlampe als Lichtquelle
mit einem Belichtungswert von 1,0 Ix.s durch eine lichtdurchlässige Testkarte hindurch projiziert.
Unmittelbar danach wurde ein positiv geladener Entwickler,
der Toner und Tonerträger enthielt, kaskadenförmig auf die Oberfläche des Bilderzeugungselements auftreffen
gelassen, wodurch auf dem Bilderzeugungselement ein gutes Tonerbild erhalten wurde. Als das auf dem BiIdcrzeugungselement
befindliche Tonerbild durch Koronaladung mit -5,0 kV auf ein Bildempfangspapier übertragen wurde, wurde ein
klares Bild mit einer hohen Dichte erhalten, das eine ausgezeichnete Auflösung sowie eine ausgezeichnete Reprozuzierbarkeit
der Helligkeitsabstufung zeigte.
Als nächstes wurde das vorstehend erwähnte Bilder-/.oiKjuiHjsclement
0,2 s lang mittels einer Ladungs-Belichtungs-
'-'■Ü Versuchs vorrichtung einer Koronaladung mit +6,0 kV unterzogen
und unmittelbar danach mit einem Belichtungswert von 1,0 Ix.s bildmäßig belichtet. Unmittelbar danach wurde ein
negativ geladener Entwickler kaskadenförmig auf die Oberfläche
des Bilderzeugungselements auftreffen gelassen. Dann
wurde durch Übertragung auf ein Bildempfangspapier und Fixieren ein
sehr klares Bild erhalten.
Wie aus dem vorstehenden Ergebnis in Verbindung mit dem früheren Ergebnis hervorgeht, hat das in diesem Bei-
ou spiel erhaltene Bilderzeugungselement für elektrophotoijraphi::oho
Zwecke die Eigenschaft, daß es von der Ladungspolarität
unabhängig ist, d.h. sowohl für negative als auch für positive Ladungspolarität als Bilderzeugungs-
eloment geeignet ist.
üb
üb
H6 " *-" -:· '·■ ·
105
1 Beispiel 22
1 Beispiel 22
Die SiH, (10)/Η-,-Gas enthaltende Bombe 14 11 wurde
vorher durch eine Bombe ersetzt, die SiF.-Gas (Reinheit.: 99,999 %) enthielt, und auf einem Träger aus Molybdän wunle
nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 20 eine untere Sperrschicht gebildet.
in Dann wurden bei zur Unterbrechung der Glimmentladung
abgeschalteter Hochfrequenz-Stromquelle 1443 das Ausströmventil
1430 und die Blende 1405 geschlossen, worauf das Hauptventil 1410 zum Evakuieren der Abscheldungskairaner 1401
bis zu einem Druck von 6,7 nbar vollständig geöffnet wurde.
-ic Danach1 wurde die Eingangsspannung der Heizvorrichtung
1408 unter Messung der Temperatur des Trägers erhöht, bis
sich die Temperatur unter Erzielung eines konstanten Wert««:; von 2000C stabilisiert hatte.
Danach wurden bei geschlosse-η er Blende 1405 SiF4-GaS und C2H4-GaS bei der Bildung des
unteren Schichtbereichs und des oberen Schichtbereichs eingesetzt, wobei das Verhältnis ihrer Strömungsmenge auf
einen Wert von 1 : 1 eingestellt wurde, während bei der Bildung des Zwischenschichtbereichs SiF.-Gas und C9II (0,1)/
^2-Gas unter Einstellung des Verhältnisses ihrer Strömungsmenge
auf einen Wert von 2 : 1 eingesetzt wurden. Die Eingangs leistung für die Glimmentladung betrug 100 W. Während
ansonsten das gleiche Verfahren und die gleichen bedingungen wie in Beispiel 19 eingehalten wurden, wurde auf diene Weise eine
amorphe Schicht gebildet.
Nach der Beendigung der Bildung der amorphen Schicht wurden öle Ausströmventile 1426 und 1428.bei abgeschalteter Ileizvorrichtung
1408 geschlossen, und die Blende 1405 wurde wieder geöffnet. Nachdem der Träger auf eine Temperatur von 80° C abgekühlt worden
war, wurde unter den gleichen Bedingungen und nach dem gleichen Verfahren wie bei der Bildung der unteren Sperrschicht eine obere
Sperrschicht auf der amorphen Schicht gebildet.
IUb
Nachdom auf dem Träger in der vorstehend beschriebenen
WoiS(> die untere Sperrschicht, die amorphe Schicht und die obere Sperrschicht gebildet worden waren,
wurde die Hochfrequenz-Stromquelle 1443 abgeschaltet, und
b das Ausströmventil 1430 und die Einströmventile 1421, 1422
und 14 25 wurden bei vollständiger öffnung des Hauptventils 1410 geschlossen, wodurch der Innendruck in der Abscheidungskammer
1401 auf weniger als 13 nbar gebracht wurde. Dann wurde das Hauptventil 1410 geschlossen,
IU und .d<->r Innendruck in der Abscheidungskammer 1401 wurde
durch (Uni Belüftungsventil 1406 auf Atmosphärendruck gebracht.,
woiauf der Träger
aus der Abscheidungskammer herausgenommen wurde. In diesem Fall hatten die gebildeten Schichten eine Gesamtdicke von· etwa 15 μΐη. Unter Anwendung dieses Bilderzeugungselements wurden unter den gleichen Bedingungen und nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 19 Bilder auf einem Bi Idernpfangspapier erzeugt, wobei sehr klare Bilder erhalten
aus der Abscheidungskammer herausgenommen wurde. In diesem Fall hatten die gebildeten Schichten eine Gesamtdicke von· etwa 15 μΐη. Unter Anwendung dieses Bilderzeugungselements wurden unter den gleichen Bedingungen und nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 19 Bilder auf einem Bi Idernpfangspapier erzeugt, wobei sehr klare Bilder erhalten
wurden.
20
20
Pio Beispiele 19 bis 22 wurden jeweils in ähnlicher Weise
und unter ähnlichen Bedingungen wiederholt, wobei jedoch
2^ in jedem Beispiel GH4 anstelle von C3H4 eingesetzt wurde.
Als mit den erhaltenen, photoleitfähigen Elementen jeweils das entsprechende, elektrophotographische Bilderzeugungsvert'ahren
durchgeführt wurde, wurden übertragene Bilder mit einer sehr hohen Qualität erhalten. Auch nach wiederholter,
ΰ0 langzeitiger Anwendung wurde keine Verschlechterung der
Qualität der übertragenen Bilder beobachtet.
Claims (1)
10 . Patentansprüche
(j\ Photoleitfähiges Element, gekennzeichnet durch
einen Träger für ein photoleitfähiges Element und eine amorphe Schicht, die aus Siliciumatomen als Matrix
gebildet ist, Wasserstoffatome und/oder Halogenatome
enthält und Photoleitfähigkeit zeigt, wobei die amorphe Schicht mindestens in einem Teil davon einen Schichtbereich
aufweist, der Kohlenstoffatome enthält, und
wobei der Gehalt der Kohlenstoffatome in dem Schichtbereich
in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht ungleichmäßig verteilt ist.
2. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtbereich einen
Höchstwert des Gehalts der Kohlenstoffatome im Verteilungsprofil
des Gehalts der Kohlenstoffatome in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht aufweist.
3. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilungsprofil
des Gehalts der Kohlens toffatome in dem Schichtbereich in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht an
der Seite der Oberfläche der amorphen Schicht, die der Seite des Trägers entgegengesetzt ist, den Höchstwert
des Gehalts der Kohlenstoffatome C aufweist.
max
XI/13
«· « * » t ft O
DOB · β ·
4. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstwert des Gehalts Cm 0,03 bis 90 Atom-% beträgt.
5. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstwert des Gehalts
C 0 03 bis 90 Atom-% und daß der Gesamtgehalt der
III CiA
Kohlenstoffatome in dem Schichtbereich 0,05 bis 30
Atom-% beträgt.
10
10
6. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilungsprofil
des Gehalts der Kohlenstoffatome in dem Schichtbereich in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht den
Höchstwert des Gehalts C an der Seite des Trägers
max
aufweist.
7. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstwert des Gehalts
c · 0,03 bis 90 Atom-% beträgt.
ΓΠλΧ
8. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstwert des Gehalts
C: 0,03 bis 90Atom-% und daß der Gesamtgehalt .der
ITIaX
Kohlenstoffatome in dem Schichtbereich 0,05 bis 30
Atom-% beträgt.
9. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht aus
UW einem unteren Schichtbereich, in dem der Gehalt der
Kohlen stoffatome in der Richtung der Dicke der amorphen
Schicht im wesentlichen gleichmäßig verteilt ist und den Wert C. hat, einem oberen Schichtbereich, in dem
der Gehalt der Kohlenstoffatome in der Richtung der
Dicke der amorphen Schicht im wesentlichen gleichmäßig
verteilt ist und den Wert C„ hat, und einem zwischen
dem unteren und dem oberen Schichtbereich ausgebildeten Zwischenschichtbereich, in dem der Gehalt der
Kohlenstoffatome in der Richtung der Dicke der amorphen
Schicht im wesentlichen gleichmäßig verteilt ist und den Wert C3 hat, besteht, wobei die Werte C. bzw.
C2 größer als der Wert C3 sind.
10. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte C1 und C des
Gehalts der Kohlenstoffatome im Verteilungsprofil 11
bis 90 Atom-% betragen und daß der Wert C3 des Gehalts der Kohlenstoff atome im Verteilungsprofil 0,(X)I bis
10 Atom-% beträgt.
15
15
11. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtgehalt der Kohlenstoff
atome 0,005 bis 30 Atom-% beträgt, daß die Werte
C- und C2 11 bis 90 Atom-% betragen und daß der Wert
C3 0,001 bis 10 Atom-% beträgt.
12. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht einen
den Typ der elektrischen Leitfähigkeit regulierenden Fremdstoff enthält.
13. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdstoff ein Fremdstoff
vom p-Typ ist.
14. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdstoff vom p-Typ
ein Element der Gruppe IIIA des Periodensystems ist.
15. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdstoff vom p-Typ aus B, Al, Ga, In und Tl ausgewählt ist.
16. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des Fremdstoffs
vom p-Typ 3 χ 10 oder weniger beträgt.
17. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdstoff ein Fremdstoff
vom η-Typ ist.
18. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdstoff vom n-Typ
ein Element der Gruppe VA des Periodensystems ist.
19. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdstoff vom n-Typ
aus N, P, As, Sb und Bi ausgewählt ist.
20. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht eine
Dicke von 3 bis 100 pm hat.
21. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zwischen dem
Träger und der amorphen Schicht eine Zwischenschicht vorgesehen ist.
22. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 21, 'Ch gekennzeichnet, daß es sich bi
schicht um eine Sperrschicht handelt.
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Zwischen-
23. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus
einem amorphen Material besteht, das Siliciumatome
-δ-als Matrix und mindestens eine aus Kohlenstoffatomen,
Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen ausgewählte
Atomart als am Aufbau beteiligte Elemente enthält.
24. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material außerdem
Wasserstoffatome und/oder Halogenatome als am Aufbau beteiligte Elemente enthält.
25. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel Si C1 , worin a = 0,1 bis 0,4, dargestellt wird.
26. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (Si1C1 K)„H1 , worin b = 0,1 bis 0,5 und
c = 0,6 bis 0,99, dargestellt wird.
27. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (Si.C ^)-X1 » worin X ein Halogenatom
bedeutet, d = 0,1 bis 0,47 und e = 0,8 bis 0,99, dargestellt wird.
28. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23, dadurch'gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (SifC]L_f) (X+X) , worin X ein Halogenatom
bedeutet, f = 0,1 bis 0,47 und g = 0,8 bis 0,99, dargestellt wird.
29. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel Si11N1^, worin h = 0,43 bis 0,6, dargestellt
wird.
-δ-Ι 30. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch die Formel (Si1N1-1KH1-., worin i = 0,43 bis 0,6
und j = 0,65 bis 0,98, dargestellt wird. 5
31. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (Si. N. . ).X. , , worin X ein Halogenatom
bedeutet, k = 0,43 bis 0,60 und 1 » 0,8 bis 0,99, dargestellt wird.
32. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (Si N1 ) (H+XK , worin X ein Halogenatom
m 1-m η 1—η
bedeutet, m = 0,43 bis 0,60 und η = 0,8 bis 0,99, dargestellt wird.
33. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel Si0O1-0* worin ο = 0,33 bis 0,40, dargestellt
wird.
34. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (Si D°i_D)a Hi_a» worin ρ = 0,33 bis 0,40
und q = 0,65 bis 0,98, dargestellt wird.
35. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch die Formel (Si O1 _)„X, _, worin X ein Halogenatom ■
bedeutet, r = 0,33 bis 0,40 und s 0,80 bis 0,89, dargestellt wird.
36. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 23,
3^ dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (Si.O1 .) (H+X), , worin X ein Halogenatom
bedeutet, t = 0,33 bis 0,40 und u 0,80 bis 0,99, dargestellt
wird.
37. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus
einem elektrisch isolierenden Metalloxid besteht.
38. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht eine
Dicke von 3,0 bis 100,0 nm hat.
* 39. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auf der amorphen Schicht eine Deckschicht vorgesehen ist.
40. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Deckschicht
um eine Sperrschicht handelt.
20
41. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einem
amorphen Material besteht, das Siliciumatome als Matrix
und mindestens eine aus Kohlenstoffatomen, Stickstoff-
. 25 atomen und Sauerstoffatomen ausgewählte Atomart als
am Aufbau beteiligte Element enthält.
42. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material außerdem
Wasserstoffatome und/oder Halogenatome als am Aufbau beteiligte Elemente enthält.
43. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß' das amorphe Material durch
die Formel Si C1 , worin a = 0,1 bis 0,4, dargestellt
wird.
-δι 44. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 41,
dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch die Formel (Si-C1 . ) H1 , worin b = 0,1 bis 0,5 und
c = 0,6 bis 0,99, dargestellt wird. b
45. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (Si-C1 .) X , worin X ein Halogenatom
bedeutet, d = 0,1 bis 0,47 und e = 0,8 bis 0,99, dargestellt
wird.
46. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 41,
ν dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (Si^C. „) (H+X). , worin X ein Halogenatom
bedeutet, f = 0,1 bis 0,47 und g = 0,8 bis 0,99, dargestellt wird.
47. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 41,
dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch die Formel SihNL , worin h = 0,43 bis 0,6, dargestellt
wird.
48. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material, durch
s 25 die Formel (Si, N. _j. ) .H. _ ., worin i = 0,43 bis 0,6
und j = 0,65 bis 0,98, dargestellt wird.
49. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (Si^i-k^ ixi χ« worin X ein Halogenatom
bedeutet, k * 0,43 bis 0,60 und 1 = 0,8 bis 0,99,
dargestellt wird.
50. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 41,
dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (Si N. ) (H+X). , worin X ein Halogenatom
bedeutet, m = 0,43 bis 0,60 und η = 0,8 bis 0,99,
dargestellt wird.
51. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel Si0O1-0* worin ο = 0,33 bis 0,40, dargestellt
wird.
52. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (Si 0 ) H , worin ρ = 0,33 bis 0,40
und q = 0,65 bis 0,98, dargestellt wird.
53. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (Si O1 ^)X1 . worin X ein Halogenatom
bedeutet, r = 0,33 bis 0,40 und s =>
0,80 bis 0,89, dargestellt wird.
54. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch
die Formel (Si O1 ) (H+X) , worin X ein Halogenatom
bedeutet, t = 0,33 bis 0,40 und u = 0,80 bis 0,99, dargestellt wird.
55. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einem
elektrisch isolierenden Metalloxid besteht. 30
56. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht eine Dicke
von 3,0 nm bis 5 jam hat.
57. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Wasser-
O ft
""·:"3201 Η6
-ΙΟΙ stoffatome in der amorphen Schicht 1 bis 40 Atom-9i
beträgt.
58. Photoleitfähiges Element nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Halogenatome in der amorphen Schicht 1 bis 40 Atom-% beträgt.
59. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der amorphen Schicht
sowohl Wasserstoffatome als auch Halogenatome enthalten
sind.
60. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe des Gehalts
der Wasserstoffatome und der Halogenatome 1 bis 40
Atom-% beträgt.
61. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Wasserstoffatome
19 Atom-% oder weniger beträgt.
62. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Kohlenstoffatome in dem Schichtbereich 0,05 bis 30 Atom-% beträgt.
63. Photoleitfähiges Element, gekennzeichnet durch einen Träger für ein photoleitfähiges Element
und eine amorphe Schicht, die aus Siliciumatomen als Matrix gebildet ist und Photoleitfähigkeit zeigt,
wobei die amorphe Schicht Kohlenstoffatome enthält und wobei das Verteilungsprofil des Gehalts der Kohlenstoffatome
in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht ungleichmäßig ist und einen Höchstwert C
aufweist.
35
35
- il -
64. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtgehalt der Kohlonstoffatome
in der amorphen Schicht 0,005 bis 30 Atom-% beträgt.
65. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht zusätzlich
Wasserstoffatome und/oder Halogenatome als am Aufbau beteiligte Elemente enthält.
66. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstwert des Gehalts
der Kohlenstoffatome C im Verteilungsprofil des
riiclX
Gehalts der Kohlenstoff atome 0,03 bis 90 Atom-% beträgt.
15
67. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 1 oder Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
ein Bereich vorhanden ist, in dem der Gehalt der Kohlenstoffatome im Verteilungsprofil kontinuierlich
abnimmt.
68. Photoleitfähiges Element nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht aus
einem unteren Schichtbereich, in dem der Gehalt der Kohlenstoffatome in der Richtung der Dicke der amorphen
Schicht im wesentlichen gleichmäßig verteilt ist und den Wert C. hat, einem oberen Schichtbereich,
in dem der Gehalt der Kohlenstoffatome in der Richtung
der Dicke der amorphen Schicht im wesentlichen gleichmäßig verteilt ist und den Wert C„ hat, und einem
zwischen dem unteren und dem oberen Schichtbereich ausgebildeten Zwischenschichtbereich, in dem der Gehalt
der Kohlenstoffatome in der Richtung der Dicke der amorphen Schicht im wesentlichen gleichmäßig verteilt
ist und den Wert C3 hat, besteht, wobei die Werte
32U1 UU *
- 12 1 C. bzw. C- größer als der Wert C3 sind.
69. Photoleitfähiges Element nach Anspruch oder Anspruch 68, worin C. und C_ im wesentlichen
5 gleich sind.
70. Photoleitfähiges Element nach Anspruch oder Anspruch 68, worin C. und C? verschieden sind.
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