DE3321135C2 - - Google Patents

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    • G03G5/08221—Silicon-based comprising one or two silicon based layers

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial, bei dem nacheinander auf einem Schichtträger in der angegebenen Reihenfolge eine erste amorphe, hydrierte Siliziumschicht, eine zweite amorphe, hydrierte Siliziumschicht und eine dritte amorphe, hydrierte Siliziumschicht vorgesehen sind.
Bekannte elektrophotographische Aufzeichnungsmaterialien enthalten als Photoleiter beispielsweise Selen, mit As-, Te- oder Sb-dotiertes Selen oder in Harzbindemitteln dispergiertes ZnO oder CdS. Diese Aufzeichnungsmaterialien schaffen jedoch Probleme bezüglich einer Umweltverschmutzung und sind von unzureichender theermischer Stabilität und mechanischer Festigkeit.
Es gibt auch bereits elektrophotographische Aufzeichnungsmaterialien, die als Photoleiter im wesentlichen amorphes Silicium (a-Si) enthalten. Das a-Si besitzt eine sogen. "hängende Bindung", die bei der Trennung der Si-Si-Bindung entsteht. Dieser Defekt hat zur Folge, daß im Inneren des Energiesprungs zahlreiche lokalisierte Niveaus vorkommen. Aus diesem Grunde entsteht eine Sprungübertragung (hopping conduction) des thermischen Erregungsträgers, wodurch der Dunkelwiderstand gering wird. Der Photoerregungsträger (photo-excitation carrier) wird dabei von den lokalisierten Niveaus eingefangen, wobei die Photoleitfähigkeit verloren geht. Der geschilderte Defekt wird nun durch ein Wasserstoffatom (H) unter Bindung des H an Si kompensiert, wobei das Loch (gap) der hängenden Bindung gefüllt wird.
Der Dunkelwiderstand dieses amorphen, hydrierten Siliciums (im folgenden als a-Si:H bezeichnet) beträgt 10⁸ bis 10⁹ Ω-cm, d. h. etwa 1/1000 des Dunkelwiderstands von amorphem Selen. Bei einem Aufzeichnungsmaterial mit einer einzigen a-Si:H-Schicht ist die Dunkelanpassungsgeschwindigkeit des Oberflächenpotentials hoch und das anfängliche Ladungspotential niedrig. Wenn andererseits die Schicht mit sichtbarem Licht oder Infrarotlicht belichtet wird, sinkt ihr Widerstand stark, so daß sie sich hervorragend als lichtempfindliche Schicht eines elektrostatographischen, insbesondere elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials eignet.
Zur Verbesserung der Potentialhaltigkeit von a-Si:H kann zwar sein Widerstand durch Dotieren mit Bor auf etwa 10¹² Ω-cm erhöht werden, eine genaue Steuerung der Bormenge bereitet jedoch erhebliche Schwierigkeiten. Darüber hinaus reicht selbst ein Widerstand von 10¹² Ω-cm hinsichtlich der Ladungshaltigkeit zur Veerwendung im Rahmen des bekannten Carlson-Verfahrens nicht aus.
Durch Einführen einer geringen Menge Sauerstoff zusammen mit Bor läßt sich der Widerstand zwar auf 10¹³ Ω-cm erhöhen, in diesem Falle sinkt jedoch die Photoleitfähigkeit des a-Si:H mit der Folge, daß entweder der untere Teil der Kennlinie beeinträchtigt wird oder ein Restpotential auftritt.
Es gibt bislang noch keine Untersuchungen hinsichtlich der chemischen Stabilität von Aufzeichnungsmaterialien mit a-Si:H an ihrer Oberfläche gegen längerdauernde Einflüsse von Luft oder Feuchtigkeit oder von bei einer Koronaentladung gebildeten chemischen Verbindungen. So ist es beispielsweise bekannt, daß bei mehr als 1-monatiger Lufteinwirkung auf ein elektrostatographisches, insbesondere elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial dessen Potentialaufnahmevermögen infolge der Luftfeuchtigkeit deutlich schlechter wird. Das a-Si:H haftet schlecht an Schichtträgern, z. B. aus Aluminium oder rostfreiem Stahl, so daß man in der Praxis a-Si:H kaum als elektrophotographischen Photoleiter einsetzen kann. Zur Lösung dieser Schwierigkeiten ist es bekannt, eine Haftschicht mit einem Silankuppler vorzusehen (vgl. JP-OS 87 154/80) oder zwischen die a-Si:H-Schicht und den Schichtträger eine Schicht aus einer organischen makromolekularen Verbindung, z. B. einem Polyimidharz oder Triazinharz einzufügen (vgl. JP-OS 74 257/81). In diesen Fällen müssen jedoch die Haftschicht und die a-Si:H-Schicht getrennt hergestellt werden, was eine zusätzliche Schichtbildungsvorrichtung erfordert. Letzteres kompliziert und verteuert das Herstellungsverfahren. Darüber hinaus muß im Hinblick auf eine möglichst gute Qualität der a-Si:H-Schicht (während ihrer Bildung) der Schichtträger üblicherweise auf einer Temperatur von etwa 200°C oder darüber gehalten werden. Eine solche Temperatur vermag aber in der Regel die dazwischenliegende Haftschicht nicht auszuhalten.
Aus der WO 82/01 261 ist ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial bekannt, das aus einem Schichtträger, einer Zwischenschicht und einer photoleitfähigen Schicht besteht, wobei die photoleitfähige Schicht gegebenenfalls mit einem Element der Gruppe III-A des Periodensystems dotiert sein kann.
Bei diesem bekannten elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial soll die Zwischenschicht nicht nur eine Injektion von Ladungsträgern von der Seite des Schichtträgers in die photoleitfähige Schicht verhindern, sondern auch sehr gut an der photoleitfähigen Schicht und an dem Schichtträger anhaften. Ferner soll das Aufzeichnungsmaterial auch in einer Atmosphäre mit hoher Feuchtigkeit im wesentlichen stabile Eigenschaften und insbesondere eine hohe Photoempfindlichkeit aufweisen. Nachteilig an dem bekannten elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial sind sein rascher Dunkelabfall und sein niedriges Anfangsladungspotential.
Demgegenüber soll erfindungsgemäß ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial geschaffen werden, das sich durch eine hervorragende Ladungshaltigkeit, eine gute Lichtempfindlichkeit, ein hohes Anfangspotential und einen geringen Dunkelabfall auszeichnet.
Der Gegenstand der Erfindung ist im Patentanspruch gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß dient die stickstoffhaltige amorphe hydrierte und gegebenenfalls fluorierte Siliciumschicht 2 als Ladung transportierende Schicht für die photoleitfähige Schicht (Ladung erzeugende Schicht), weswegen sie nicht nur einen optimalen Widerstand, sondern auch einen akzeptablen optischen Energiesprung aufweist und folglich in akzeptabler Weise lichtempfindlich bleibt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen
Fig. 1 und 2 schematische Querschnitte durch verschiedene Ausführungsformen elektrostatographischer Aufzeichnungsmaterialien gemäß der Erfindung;
Fig. 3 und 4 graphische Darstellungen, aus denen sich die Änderung des Widerstands von a-SiN:H in Abhängigkeit von der Stickstoff- und Dotiermittelmenge ergibt;
Fig. 5 eine graphische Darstellung, aus der sich die Änderung des optischen Energiesprungs in Abhängigkeit von der Stickstoffmenge ergibt;
Fig. 6 und 7 schematische Querschnitte durch Vorrichtungen zur Herstellung von elektrostatographischen Aufzeichnungsmaterialien gemäß der Erfindung und
Fig. 8 einen schematischen Querschnitt durch eine Entladungsvorrichtung.
Das in Fig. 1 dargestellte elektrostatographische, beispielsweise elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial besitzt einen leitenden Schichtträger 1 in Lagen- oder Trommelform aus Aluminium, nichtrostendem Stahl, leitendgemachtem Glas oder einer Kunststoffolie. Auf den Schichtträger 1 sind in der angegebenen Reihenfolge eine stickstoffhaltige a-Si:H-, im folgenden als a-SiN:H-Schicht 2 bezeichnet (Ladung transportierende Schicht), eine a-Si:H-Schicht 3 (photoleitfähige Schicht) und, erforderlichenfalls, eine die Oberfläche verbessernde Schicht 4 aufgetragen.
Der Stickstoffgehalt der a-SiN:H-Schicht 2 reicht von 1-30 Atom-%, um einen ausreichenden Ladungstransport zu gewährleisten. Der Schichtwiderstand ist durch Dotieren mit einem Element der Gruppe IIIA des Periodensystems so weit angehoben, daß er nicht weniger als 10¹⁰ Ω-cm beträgt (und bleibt). Die Dotiermenge im Falle, daß die Schicht 2 durch die später noch beschriebene Glimmentladung hergestellt wird, entspricht einer Reaktionsgasströmungsmenge (B₂H₆/SiH₄) von 10-500 ppm. Wenn der Stickstoffgehalt und die Strömungsmenge (bzw. der Widerstand) außerhalb der angegebenen Bereiche liegen, erhalten die Schichten nur schwierig einen hohen Widerstand und eine akzeptable Ladungstransportfähigkeit, d. h. sie sind von schlechter Ladungshaltigkeit und Lichtempfindlichkeit. Die Dicke der a-SiN:H-Schicht 2 ist ebenfalls von Bedeutung und beträgt 2-80 µm. Wenn die Dicke weniger als 2 µm beträgt, stellen sich die gewünschten Eigenschaften nicht ein. Wenn sie dagegen 80 µm übersteigt, dauert ihre Herstellung für die Praxis zu lange.
Die die Oberfläche verbessernde Schicht 4 besteht aus einer amorphen, hydrierten und gegebenenfalls fluorierten Siliciumschicht.
Wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, als die Oberfläche verbessernde Schicht 4 eine a-SiN:H-Schicht einer Stärke von 0,01 bis 1 µm mit 10-50 Atom-% Stickstoff vorgesehen ist, kommt dieser Schicht in erheblichem Maße die geschilderte Funktion zu.
Die Schicht 2 braucht nicht zwangsläufig aus einer a-SiN:H-Schicht bestehen, sie kann vielmehr auch beispielsweise aus einer a-SiC:H-Schicht gebildet sein.
Unter Berücksichtigung von Herstellungsgesichtspunkten können - wie in Fig. 2 dargestellt - über und unter der a-Si:H-Schicht 3 a-SiN:H-Schichten vorgesehen werden, da sich beide Schichten in gleicher Weise herstellen lassen.
Im folgenden werden die elektrischen und optischen Eigenschaften der a-SiN:H-Schicht unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 näher erläutert.
Fig. 3 zeigt die Änderung des Widerstands in Abhängigkeit vom Stickstoffgehalt des a-SiN:H (p D ist der Dunkelwiderstand und ρ L der Widerstand zum Zeitpunkt der Belichtung). Aus der graphischen Darstellung geht hervor, daß zur Steigerung des Verhältnisses ρ D /ρ L im Hinblick auf eine Verbesserung der Ladungsträgertransportierbarkeit (und der Photoleitfähigkeit) der Stickstoffgehalt 1-30 Atom-% betragen soll.
Andererseits läßt sich gemäß Fig. 4 der Widerstand der a-SiN:H-Schicht über die Verunreinigungsdotiermenge (das Strömungsverhältnis) steuern. Insbesondere wenn B₂H₆/SiH₄ 10-1000 ppm beträgt, steigt der Widerstand auf über 10¹⁰ Ω-cm, wodurch sich die Ladungshaltigkeit der Schicht verbessern läßt.
Aus Fig. 5 geht hervor, daß mit zunehmendem Stickstoffgehalt der optische Energiespalt (etwa 1,65 eV im Falle von a-Si:H) steigt und die Absorptionseigenschaften für einfallendes Licht steuerbar werden. Wenn folglich die a-SiN:H-Schicht als oberflächenverbessernde Schicht dient, muß - um die Schicht insbesondere bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht oder längerwelligem Licht ausreichend lichtdurchlässig zu machen - der Stickstoffgehalt 10-50 Atom-% betragen. Innerhalb dieses Bereichs sollte der Stickstoffgehalt zweckmäßigerweise höher sein. Auf diese Weise wird die a-SiN:H-Schicht mit einer Wellenlängenselektierbarkeit ausgestattet. Sie behält somit einerseits eine ausreichende Lichtempfindlichkeit, andererseits vermag sie in weitem Bereich die Art des einfallenden Lichts auszuwählen.
Die a-SiN:H-Schicht muß darüber hinaus auch noch Wasserstoff enthalten, da bei Fehlen von Wasserstoff ihre Ladungshaltigkeit so vermindert wird, daß das Aufzeichnungsmaterial in der Praxis nicht mehr brauchbar wird. Aus diesem Grunde sollte der Wasserstoffgehalt vorzugsweise 1-40 Atom-%, insbesondere 10-30 Atom-%, betragen.
Die Anwesenheit von Wasserstoff in der photoleitfähigen Schicht 3 ist von wesentlicher Bedeutung für eine Kompensation der hängenden Bindung zur Verbesserung der Photoleitfähigkeit und der Ladungshaltigkeit, weswegen der Wasserstoffgehalt dieser Schicht üblicherweise 1-40, vorzugsweise 3,5-20 Atom-% betragen muß. Die leitungsartige Steuerung der a-Si:H-Schicht erreicht man durch Dotieren derselben mit Verunreinigungen während ihrer Herstellung. Durch die Dotierung kann man die Polarität (entweder positiv oder negativ) der Ladung wählen. Um die a-Si:H-Schicht 3 eigenleitend oder vom P-Typ zu machen, kann man sie mit einem Element der Gruppe IIIA des Periodensystems, z. B. B, Al, Ga, In oder Tl, dotieren. Die Dotiermenge an diesen Elementen beträgt zweckmäßigerweise 10-3 bis 5 Atom-%, vorzugsweise 10-2 bis 1 Atom-%, um die elektrischen und optischen Eigenschaften des a-Si:H zu verbessern.
Um andererseits die a-Si:H-Schicht 3 vom N-Typ zu machen, kann sie mit einem Element der Gruppe VA des Periodensystems, z. B. N, P, As, Sb oder Bi, dotiert werden. Die Dotiermenge an diesen Elementen beträgt aus den genannten Gründen zweckmäßigerweise 10-5 bis 1, vorzugsweise 10-4 bis 10-1 Atom-%. Erforderlichenfalls können zur Erhöhung des Widerstands und der Sensibilisierung und zur Steuerung der Leitfähigkeit von a-Si:H Sauerstoff, Stickstoff oder ein Übergangsmetall, wie Chrom oder Mangan, eingeführt werden.
Zur Kompensierung der hängenden Bindung kann zusammen mit H in das a-Si Fluor eingeführt werden. Dieses geht dann über in a-Si:H:F, a-SiN:H:F oder a-SiC:H:F. Die Menge an eingeführtem Fluor beträgt zweckmäßigerweise 0,01 bis 20, vorzugsweise 0,5 bis 10 Atom-%.
Im folgenden wird die Herstellung eines Aufzeichnungsmaterials anhand der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung näher erläutert.
Im Inneren einer Vakuumkammer 12 einer Vorrichtung 11 wird der Schichtträger 1 auf einen Schichtträgerhalter 14 gelegt und derart daran befestigt, daß der Schichtträger 1 mittels einer Heizeinrichtung 15 auf eine gegebene Temperatur erwärmt werden kann. Gegenüber dem Schichtträger 1 wird eine Hochfrequenzelektrode 17 derart angeordnet, daß sie auf den Schichtträger 1 ausgerichtet ist. Zwischen dem Schichtträger 1 und der Hochfrequenzelektrode 17 erfolgt eine Glimmentladung. Mit den Bezugszeichen 20, 21, 22, 23, 27, 28, 29, 34, 36 und 38 sind Ventile bezeichnet. Mit 31 ist eine Quelle für SiH₄ oder eine gasförmige Siliciumverbindung, mit 32 eine Quelle für Stickstoff in Form von NH₃ oder N₂ und mit 33 eine Quelle für ein Trägergas, wie Ar oder H₂, bezeichnet. Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, sind auch Reservoire für CH₄ und B₂H₆ vorgesehen.
In dieser Glimmentladungsvorrichtung wird der Schichtträger 1 aus beispielsweise Aluminium nach Säuberung seiner Oberfläche im Inneren einer Vakuumkammer 12 angeordnet. Die Luft im Inneren der Vakuumkammer 12 wird durch Steuern des Ventils 36 so weit entfernt, daß der Innengasdruck 133 × 10-6 Pa beträgt. Danach wird der Schichtträger 1 auf eine Temperatur von beispielsweise 30-400°C erhitzt.
Danach wird ein als Trägergas dienendes hochreines Inertgas zur Einleitung eines Gasgemischs aus in geeigneter Weise verdünntem SiH₄ oder einer gasförmigen Siliciumverbindung und NH₃ oder N₂ in die Vakuumkammer 12 eingeleitet. Auf das Gas wird nun unter einem Reaktionsdruck von beispielsweise 1,33-1330 Pa mittels einer Hochfrequenzenergiequelle 16 eine hochfrequente Spannung (beispielsweise 13,56 MHz) einwirken gelassen. Hierbei erfolgt die Glimmentladungszersetzung der genannten Reaktionsgase unter Ablagerung eines wasserstoffhaltigen a-SiN:H als Schicht 2 (oder zusätzlich Schicht 4) auf dem Schichtträger.
In diesem Falle läßt sich durch willkürliche Steuerung des Anteils der Siliciumverbindung zur Stickstoffverbindung in dem strömenden Gemisch und der Temperatur des Schichtträgers ein a-Si1-x N x :H des gewünschten (Zusammensetzungs)-Verhältnisses und des gewünschten Energiesprungs ablagern. Das a-SiN:H läßt sich mit einer Geschwindigkeit von nicht weniger als 100 nm/min ohne Einfluß auf die elektrischen Eigenschaften des sich ablagernden a-SiN:H ablagern. Darüber hinaus kann zur Ablagerung von a-SiC:H anstelle der angegebenen Stickstoffverbindung(en) gasförmiges Methan verwendet werden. Zur Ablagerung von a-Si:H (lichtempfindliche Schicht 3) sollte ohne Zufuhr der Stickstoffverbindung eine Siliciumverbindung durch die Glimmentladung zersetzt werden. Insbesondere wenn die lichtempfindliche a-Si:H-Schicht, der willkürlich eine gasförmige Verbindung eines Elements der Gruppe IIIA des Periodensystems zugesetzt wurde, durch Glimmentladungszersetzung beispielsweise eines Gemischs aus B₂H₆-Siliciumverbindung hergestellt wird, lassen sich die Photoleitfähigkeit sowie die Höhe des Widerstands des a-Si:H verbessern.
Wie sich aus dem vorherigen ergibt, erhält man das im wesentlichen aus a-SiN:H/a-Si:H bestehende Aufzeichnungsmaterial, indem man in der angegebenen Reihenfolge auf den Schichtträger einzelne Schichten aufträgt. Die einzelnen Schichten unterscheiden sich lediglich dadurch, daß man ihre Herstellung, die Art und Fließmengen der in derselben Vorrichtung enthaltenen Reaktionsgase ändert. Somit kann man in höchst effizienter Weise die insbesondere als Ladung transportierende Schicht oder Blockierschicht wirkende a-SiN:H-Schicht ausbilden. Die a-SiN:H-Schicht haftet im Vergleich zu organischen makromolekularen Verbindungen gut an dem Schichtträger und vermag in hervorragender Weise Oberflächeneigenschaften, z. B. die mechanische Festigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit der Oberfläche, zu verbessern.
Neben dem geschilderten, mit einer Glimmentladungszersetzung arbeitenden Verfahren gibt es an einschlägigen Verfahren auch noch die Zerstäubung, eine Ionenplattierung und ein Aufdampfen von Si unter Einführung des durch ein Wasserstoffentladungsrohr (vgl. JP-OS 78 413/81) aktivierten oder ionisierten Wasserstoffs. Auch letztere Verfahren eignen sich zur Herstellung von Aufzeichnungsmaterialien gemäß der Erfindung. Als Reaktionsgase können neben dem SiH₄ auch noch Si₂H₆, SiF₄, SiHF₃ oder Derivate derselben und andere niedrige gasförmige Kohlenwasserstoffe, wie C₂H₆, C₃H₈, CF₄ o. dgl. eingesetzt werden.
Die Fig. 7 zeigt eine Vakuumbedampfungsvorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung von Aufzeichnungsmaterialien gemäß der Erfindung nach dem Vakuumbedampfungsverfahren gemäß der JP-OS 78 413/81.
Eine Glasglocke 41 ist über ein Entlüftungsrohr 43 mit einem Schmetterlingsventil 42 an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen. Beim Evakuieren erreicht man im Inneren der Glasglocke 41 ein Hochvakuum, beispielsweise ein solches von 133 × 10-3 bis 133 × 10-7 Pa. Im Inneren der Glasglocke 41 wird ein Schichtträger 1 auf 150-500°C, vorzugsweise 250-450°C erhitzt. Gleichzeitig wird an den Schichtträger 1 mittels einer Gleichspannungsquelle 46 eine negative Gleichspannung von 0 bis -10 kV, vorzugsweise von -1 bis -6 kV angelegt. Unter Einleiten des aktivierten Wasserstoffs und ionisierten Wasserstoffs aus einem Wasserstoffgasentladungsrohr 47, das mit seinem Auslaß an die Glasglocke 41 derart angeschlossen ist, daß der Auslaß gegen den Schichtträger 1 gerichtet ist, in die Glasglocke 41 werden eine Siliciumverdampfungsquelle 48 und eine Aluminiumverdampfungsquelle 49, die dem Schichtträger 1 gegenüberliegend angeordnet sind, erhitzt. Gleichzeitig werden Blenden S geöffnet, so daß das Silicium und das Aluminium gleichzeitig in einem Verdampfungsgeschwindigkeitsverhältnis des ersteren zu letzterem von beispielsweise 1 : 10-4 verdampfen. Ferner wird in die Glasglocke 41 das mittels eines Entladungsrohrs 50 aktivierte gasförmige NH₃ eingeleitet. Auf diese Weise bilden sich eine gegebene Menge Aluminium enthaltende a-SiN:H-Schichten 2 und 4 (vgl. Fig. 1 bis 4). Im Falle, daß keine Aluminiumdotierung erfolgt, braucht die Aluminiumverdampfungsquelle 49 nicht erhitzt zu werden. Gleichzeitig bleibt die Blende S geschlossen. Während der Bildung der a-Si:H-Schicht 3 sollte die NH₃-Gaszufuhr gestoppt werden.
Die Bauweise der Entladungsrohre 47 und 50 ergibt sich aus Fig. 8. Das Entladungsrohr enthält auf einer Seite ein rohrförmiges Elektrodenteil 62 mit einem Gaseinlaß 61, ein Entladungsabstandteil 64 aus beispielsweise einer Glasbüchse, die den Entladungsraum 63 umgibt und an dessen anderem Ende mit dem Elektrodenteil 62 versehen ist, sowie ein anderes ringförmiges Elektrodenteil 66 mit einem Auslaß 65 am anderen Ende des Entladungsabstandteils 64. Zwischen die Elektrodenteile 62 und 66 wird eine Gleich- oder Wechselspannung angelegt, wobei ein durch den Gaseinlaß 61 zugeführtes Gas, beispielsweise gasförmiger Wasserstoff, im Entladungsraum 63 eine Glimmentladung herbeiführt. Hierbei werden dann aus dem Auslaß 65 der aktive Wasserstoff und ionisierte Wasserstoffionen mit elektronenenergetisch aktivierten Wasserstoffatomen oder -molekülen ausgestoßen. Das Entladungsabstandteil 64 besitzt im gezeigten Beispiel eine Doppelröhrenbauweise, die so ausgelegt ist daß Kühlwasser hindurchfließen kann. Mit 67 und 68 sind der Kühlwassereinlaß bzw. -auslaß bezeichnet. Am Elektrodenteil 62 ist eine Kühlrippe 69 vorgesehen. Der Abstand zwischen den Elektroden des Wasserstoffgasentladungsrohrs 47 beträgt 10-15 cm. Die angelegte Spannung beträgt 600 Volt. Der im Entladungsraum 63 herrschende Druck beträgt etwa 133 × 10-2 Pa.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.
Beispiel 1
Ein mit Trichlorethylen gewaschenes und mit einer 0,1%igen wäßrigen NaOH-Lösung und einer 0,1%igen wäßrigen HNO₃-Lösung geätztes Aluminiumblech wird in die in Fig. 8 dargestellte Glimmentladungsvorrichtung gelegt.
Unter folgenden Bedingungen:
SiH₄-Strömung
12 cm³/min
N₂-Strömung 8 cm³/min
B₂H₆/SiH₄ 0,01 Vol.-%
Gasdruck im Inneren der Vakuumkammer: 160 × 10-1 Pa
Hochfrequenzspannung: Leistung: 50 Watt
Frequenz: 13,65 MHz
Schichtträgertemperatur: 210°C
wird eine 10 µm dicke, mit Bor dotierte a-SiN:H-Schicht (Ladung transportierende Schicht) gebildet.
Danach werden die Entladung und die N₂-Zufuhr beendet. Nun wird durch Glimmentladung unter sonst gleichbleibenden Bedingungen mit folgender Ausnahme:
B₂H₆/SiH₄-Strömungsverhältnis: 0,01 Vol.-%
eine 1 µm dicke, mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht erzeugt.
Nach dem die Entladung erneut gestoppt worden war, werden die Strömungsmengen wie folgt eingestellt:
SiH₄-Strömung:
4 cm³/min
N₂-Strömung: 16 cm³/min.
Unter diesen Bedingungen wird erneut eine Glimmentladung durchgeführt, wobei man eine 0,15 µm dicke a-SiN:H-Schicht (die Oberfläche verbessernde Schicht; optischer Energiesprung: 2,5 eV) erhält.
Das erhaltene Aufzeichnungsmaterial wird 5 s lang durch -6 kV-Koronaentladung oberflächlich aufgeladen. Nach 5 s dauernder Dunkelanpassung wird das Aufzeichnungsmaterial mittels einer Halogenlampe mit 0,1 Lux belichtet, um die Dunkelanpassungseigenschaften des Oberflächenpotentials zu ermitteln. Danach erfolgt eine Entwicklung mit einem positiv polaren Toner. Das entwickelte Bild wird übertragen und fixiert. Die Meßergebnisse finden sich in der später folgenden Tabelle.
Zu Vergleichszwecken werden andere Aufzeichnungsmaterialien mit einem Aluminiumblech als Schichtträger und einer 15 µm dicken, mit Bor dotierten a-SiN:H-Schicht bzw. einem Aluminiumblech als Schichtträger und einer 15 µm dicken, mit Bor dotierten a-Si:H-Schicht, die in entsprechender Weise hergestellt worden waren, in entsprechender Weise getestet. Hierbei zeigte es sich, daß die erhaltenen Bilder recht schlecht sind.
Darüber hinaus werden die gemäß den Beispielen hergestellten Aufzeichnungsmaterialien auch positiv aufgeladen.
Aus den Ergebnissen ergibt sich, daß mit einer a-SiN:H-Schicht erfindungsgemäß ausgestattete Aufzeichnungsmaterialien hervorragende elektrostatische Eigenschaften aufweisen und Bilder hervorragender Qualität liefern.
Beispiel 2
Auf dem in Beispiel 1 verwendeten Aluminiumblech wird durch Vakuumbedampfung gemäß der JP-OS 78 413/81 eine 10 µm dicke, mit Aluminium dotierte a-SiN:H-Schicht hergestellt. Hierbei werden folgende Bedingungen eingehalten:
H₂-Strömung:
150 cm³/min (gemischt mit 5 cm³/min N₂)
Verdampfungsquelle: polykristallines Silicium (die Verdampfung erfolgt durch Erhitzen mittels einer Elektronenschleuder)
Verdampfungsquelle: Aluminium (die Verdampfung erfolgt durch Widerstandserhitzung)
Verhältnis der Verdampfungsmenge: Si/Al = 3 × 10⁴/l
Verdampfungsdauer: 100 min
Verwendetes Entladungsrohr: Gleichstromentladungsrohr (Entladungsleistung: 350 Watt)
Schichtträgertemperatur: 400°C
Schichtträgerspannung: -5 kV.
In derselben Vorrichtung wird unter sonst gleichbleibenden Bedingungen mit folgenden Ausnahmen:
H₂-Strömung
100 cm³/min
Verhältnis der Verdampfungsmenge: Si/Al = 6 × 10⁴/l
eine mit Al dotierte photoleitfähige Schicht einer Stärke von 1 µm hergestellt.
Schließlich wird in derselben Vorrichtung bei einer H₂-Strömung von 100 cm³/min und einer N₂-Strömung von 40 cm³/min und unter Verdampfen von lediglich Silicium (Verdampfungsdauer: 1 min und 30 s) eine 150 nm dicke a-SiN:H-Schicht als die Oberfläche verbessernde Schicht hergestellt.
Das erhaltene Aufzeichnungsmaterial wird in entsprechender Weise wie in Beispiel 1 getestet.
Anfängliches Oberflächenpotential:|-700 V
Dunkelanpassungsgrad: 25%
Halbstufenpotential: 0,8 Lux · s.
Die erhaltenen Bilder sind schleierfrei und äußerst scharf bei hoher Bilddichte.

Claims (1)

  1. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial, bei dem nacheinander auf einem Schichtträger (1) in der angegebenen Reihenfolge eine erste amorphe, hydrierte Siliziumschicht (2), eine zweite amorphe, hydrierte Siliziumschicht (3) und eine dritte amorphe, hydrierte Siliziumschicht (4) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß
    • - die erste Siliziumschicht (2) 2 µm bis 80 µm dick ist, 1 bis 30 Atom-% Stickstoff enthält und durch Dotieren mit einem Element der Gruppe IIIA des Periodensystems einen spezifischen Widerstand nicht unter 10¹⁰ Ω · cm aufweist,
    • - die zweite Siliziumschicht (3) 0,5 µm bis 5 µm dick ist und
    • - die dritte Siliziumschicht (4) 0,01 µm bis 1 µm dick ist und 10 bis 50 Atom-% Stickstoff enthält.
DE19833321135 1982-06-12 1983-06-10 Elektrostatographisches aufzeichnungsmaterial Granted DE3321135A1 (de)

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JP57101085A JPS58217938A (ja) 1982-06-12 1982-06-12 電子写真感光体

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US (1) US4518670A (de)
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