DE3418596A1 - Elektrophotographischer photorezeptor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrophotographischen Photorezeptor, sie betrifft insbesondere einen Photorezeptor vom positiven geladenen Typ für die Verwendung in der Elektrophotographie.

Als elektrophotographische Photorezeptoren sind bisher bekannt ein Selen-Photorezeptor oder ein mit As, Te, Sb oder dgl. dotierter Selon-Photorezeptor sowie Photorezeptoren mit in einem Bindemittelharz dispergiertem Zinkoxid oder Cadmiumsulfid. Bei diesen Photorezeptoren treten -jedoch. ." Probleme auf in bezug auf die Umweltverschmutzung, die - , thermische Instabilität und eine unzureichende mechanische- ,,,;... Festigkeit. . . ,-

In den letzten Jahren sind elektrophotographische Photorezeptoren auf Basis von amorphem Silicium (nachstehend als "a-Si" bezeichnet) vorgeschlagen worden. Das a-Si weist sogenannte freie (baumelnde) Bindungen auf, wo die Si-Si-Bindung zerbrochen ist. Dieser Typ vonDeffekten erzeugt viele lokalisierte Energieniveaus in der Energielücke (energy gap) Aus diesem Grunde tritt eine Ubersprungleitung von thermisch erregton Ladungsträgern auf, wodurch der Dunkelwiderstand herabgesetzt wird, während durch Licht erregte Ladungsträger durch die lokalisierten Energieniveaus eingefangen werden, was zu einer schlechten Photoleitfähigkeit führt.

Es. ist daher übliche Praxis, diese Defekte durch Wasserstoffatome zu kompensieren, insbesondere die freien (baumelnden) Bindungen der Siliciumatome durch Wasserstoffatome abzusättigen.

Das hydrierte amorphe Silicium (nachstehend als"a-Si^!"bezeichnet) weist einen spezifischen Widerstand im Dunkeln

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von 10 bis 10 Ohm χ cm auf, der nur etwa 1/10 000 desjenigen von amorphem Selen beträgt. Bei dem eine einzige Schicht aus a-Si:H aufweisenden Photorezeptor tritt daher das Problem auf, daß sein Oberflächenpotential im Dunkeln . mit einer hohen Rate zerfällt und daß sein anfängliches Aufladungspotential niedrig ist. a-Si:H hat jedoch die für die lichtempfindliche Schicht eines Photorezeptors sehr vorteilhafte Eigenschaft, daß sein spezifischer Widerstand stark abnimmt, wenn es mit Licht im sichtbaren und infraroten Spektralbereich belichtet wird.

Um diesem a-Si:H eine Potentialretention zu verleihen, kann es mit Bor dotiert werden, um seinen spezifischen Wider-

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stand bis auf 10 Ohm χ cm zu erhöhen. Es ist jedoch nicht leicht, den richtigen Bordotierungsgrad und andere Eigenschaften genau zu kontrollieren (zu steuern). Außerdem kann ein spezifischer Widerstand von bis zu 10 Ohm χ cm erzielt werden"durch Einführung einer Spur Sauerstoff zusammen mit Bor. In diesem Falle weist der Photorezeptor eine schlechtere Lichtempfindlichkeit auf, was Probleme mit sich bringt, beispielsweise einen unscharfen Potentialabfall im Licht und ein nicht vernachlässigbares Restpotential.

Außerdem wurde ein Photorezeptor mit einem an der Oberflä-■ ehe freiliegenden a-Si:H bisher noch nicht vollständig untersucht in bezug auf die chemische Stabilität seiner Oberfläche, wie z.B. die möglichen Einflüsse der Langzeiteinwirkung der Atmosphäre oder von Feuchtigkeit und der Chemikalien, die unter einer Coronaentladung entstehen. So ist es beispielsweise bekannt, daß er nach mehr als 1-monatigem Stehenlassen durch Feuchtigkeit so stark ange-

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griffen wird, daß sein Ladungspotential beträchtlich abnimmt.

Andererseits sind in "Phil. Mag.", Band 35 (1978) und dgl. die Existenz von hydriertem amorphem Siliciumcarbid (nachstehend als"a-SiC:H"bezeichnet) und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben. Von dem Material ist bekannt, daß es die folgenden Eigenschaften hat: beispielsweise eine hohe Wärmebeständigkeit, eine hohe Oberflächenhärte, einen

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guten spezifischen Dunkelwiderstand (10 bis 10 Ohm χ cm), der höher ist als degenige von a-Si:H und eine optische Energielücke, die zwischen 1,6 und 2,8 eV variiert, je nach Kohlenstoffgehalt. Es hat jedoch den Nachteil einer schlechteren Empfindlichkeit im langwelligen Bereich, was aus der Ausweitung der Bandlücke resultiert, die durch den darin enthaltenen Kohlenstoff hervorgerufen wird.

Ein elektrophotographischer Photorezeptor, wie er vorstehend beschrieben wurde, der in Kombination a-SiC:H und a-Si:H umfaßt, ist beispielsweise in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 127 083/1980 beschrieben. Er hat eine Zwei-Schichten-Struktur, wobei jede Schicht eine andere Funktion hat, und besteht aus einer lichtempfindlichen oder photoleitfähigen Schicht aus a-Si:H und -einer Ladungstransportschicht aus a-SiC:H unterhalb, der erstgenannten. Die obere Schicht spielt daher eine Rolle bei der Erzielung der ■ Lichtempfindlichkeit gegenüber Licht innerhalb eines breiten Wellenlängenbereiches und die untere Schicht, die heterogen mit der a-Si:H-Schicht kombiniert ist, ka'nn, obgleich sie zur Verbesserung des Ladungspotentials geeignet ist, den einer a-SiH-Schicht eigenen Dunkelzerfall nicht gut verhindern, was zu einem schlechten Ladungspot-ential führt, das für die praktische Verwendung ungeeignet ist.. Die chemische Stabilität, die mechanische Festigkeit, die Wärmebeständigkeit und dgl. sind schlechter, was auf die obere Schicht aus a-Si:H zurückzuführen ist. Daneben muß noch die Ladungstransportschicht in Abhängigkeit von dem Kohlenstoffatomgehalt untersucht werden und die Dicke der Schichten

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und .andere Eigenschaften wurden bisher nicht berücksichtigt. Daher erfüllt ,der elektrophotographische Rezeptor nicht die Anforderungen an die Eigenschaften, die er haben soll.

in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 17 952/ 1982 ist ein Photorezeptor mit Drei-Schichten-Struktur beschrieben, in dem jede Schicht eine andere Funktion hat, der besteht aus einer photoleitfahigen Schicht aus a-Si:H, einer Oberflächenmodifizierungsschicht oder der ersten a-SiC:H-Schicht über der photoleitfahigen Schicht und einer Ladungstransportschicht oder der zweiten a-SiC:H-Schicht auf der gegenüberliegenden Seite oder auf der der Substratelektrode der photoleitfahigen Schicht zugewandten Seite. Er hat den Vorteil, daß darin der der a-Si :II-Schicht eigene Dunkelzerfall verhindert wird. Die Effekte der Kohlenstoffatomgehalte in einer a-SiC:H-Schicht, insbesondere der Ladungstransportschicht, sind noch zu untersuchen. So tritt in jeder Kombination mit einer a-Si:H-Schicht eine geringere Empfindlichkeit auf und das Restpotential steigt an. Er weist eine zu geringe Stabilität auf, um eine große Anzahl von Kopiervorgängen durchführen jzu können.

Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen neuen Photorezeptor zu schaffen, der aus drei Schichten besteht, die verschiedene Funktionen erfüllen, dessen cha- · rakteristische Merkmale darin bestehen, daß er in einer ' · Ladungstransportschicht Kohlenstoff enthält, daß die Gehalte an Verunreinigungen in der Ladungstransportschicht und in einer Ladungsblockierungsschicht innerhalb geeigneter Bereiche liegen, wobei spezielle Aufmerksamkeit gewidmet wird der Tatsache, daß die Eigenschaften des Photorezeptors von dem Kohlenstoffgehalt und den Gehalten der Verunreinigungen stark abhängen, und der verbesserte Eigenschaften aufweist in bezug insbesondere auf die Lichtempfindlichkeit, das Restpotential, die Potentialretention und die Stabilität bei der Mehrfachverwendung im positiv geladenen Zustand".

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Der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Photorezeptor umfaßt eine Oberflächenmodifizierungsschicht aus hydriertem und/oder fluoriertem amorphem Siliciumcarbid und/oder -nitrid, wie z.B. einem a-SiC:H, eine photoleitfähige Schicht aus amorphem hydriertem und/oder fluoriertem amorphem Silicium, wie z.B, a-Si:H, eine Ladungstransportschicht aus amorphem hydriertem und/oder fluoriertem Siliciumcarbid, wie z.B. a-SiC:H, das mit einer verhältnismäßig geringen Menge mindestens eines Elements aus der Gruppe IIIA des Periodischen Systems der Elemente dotiert ist, und eine Ladungsblockierungsschicht aus amorphem hydriertem und/oder fluoriertem Siliciumcarbid, wie z.B. a-SiC:H, das mit einer verhältnismäßig geringen Menge mindestens eines Elements aus der Gruppe IIIA des Periodisehen Systems der Elemente dotiert ist, wobei der Kohlenstoffatomgehalt in der Ladungstransportschicht innerhalb des Bereiches von 10 bis 30 Atom-% liegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.

.Die Fig. 1 bis 12 dienen dem leichteren Verständnis der Erfindung. Im einzelnen zeigen:

■'·;'■·,.

Fig. 1 eine partielle Querschnittsansipht eines Elektro-. photorezeptors; ·

Fig. 2 eine Kurve der optischen Energielücke gegen den , Kohlenstoffgehalt für a-SiC:H;

Fig. 3 Kurven des spezifischen Widerstands gegen die optische Energielücke für a-SiC:H;

Fig. 4 eine charakteristische Kurve der Lichtempfindlichkeit gegen die optische Energielücke für a-SiC:IJ;

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Fig·. 5 eine Vergleichskurve der Lichtempfindlichkeit

gegen die Wellenlänge des auftreffenden Lichtes;

Fig. 6 ein Diagramm, das die Energiebanden der Schichten des Photorezeptors zeigt;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Potentialzerfallseigenschaften eines Photorezeptors;

Fig. 8 eine Kurve, welche die Potentialzerfallseigenschaften eines anderen Photorezeptors zeigt;

Fig. 9 eine Potentialzerfallskurve des Photorezeptors

gemäß Fig. 1 bei positiver Aufladung; 15 . ■ .

Fig. 10 eine partielle Querschnittsansicht eines anderen Photore zeptor s;

Fig. 11 ein Diagramm, das die Energiebanden der Schichten 20' des Photorezeptors gemäß Fig. 10 zeigt;

Fig. 12 eine Potentialzerfallskurve des Photorezeptors gemäß Fig. 10 bei positiver Aufladung.

Die Fig. 13 bis 18 erläutern die vorliegende Erfindung. Im einzelnen zeigen:

Fig. 13 ein Diagramm, das die Energiebanden der Schichten des Photorezeptors zeigt; 30

Fig. 14 eine Potentialzerfallskurve des Photorezeptors bei positiver Aufladung;

Fig. 15 eine graphische Darstellung der Änderung der Eigenschaften in Abhängigkeit von der Dicke der

Oberflächenmodifizierungsschicht;

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Fig. 16 eine Schnittansicht durch eine Vorrichtung zur Herstellung des Photorezeptors in schematischer Darstellung;

Fig. 17 die zusammengefaßten Eigenschaftsdaten verschiedener Photorezeptoren; und

Fig. 18 die zusammengefaßten Eigenschaftsdaten weiterer (Tabellen)Photorezeptoren.
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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele näher erläutert.

Sie umfaßt erstens einen Rezeptor, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, mit einem elektrisch leitenden Substrat 1, einer Ladungstransportschicht 2, einer photoleitfähigen Schicht 3 und einer Oberflächenmodifizierungsschicht 4. ^r:

Die Ladungstransportschicht 2 hat hauptsächlich eine Potentialretentions- und Ladungstransportfunktion und bewirkt die Verbesserung der Haftung an dem Substrat 1. Sie hat , einen im wesentlichen festgelegten Kohlenstoffatomgehalt - ■ von 10 bis 30 Atom-%, bezogen auf die Gesamtanzahl von Si und C, mit einer bevorzugten Dicke von" 10 bis 30 μΐη.

Die photoleitfähige Schicht 3 kann proportional zur Bestrahlung (Belichtung) Ladungsträger erzeugen und sie hat vorzugsweise eine Dicke von 2500 A bis 5 μΐη. Die Oberflächenmodifizierungsschicht 4 hat die Funktion, die Oberflächenpotential-Eigenschaften dieses Photorezeptors zu verbessern unter Aufrechterhaltung seiner Potentialeigenschaften und unter Verhinderung der Umweltbeeinflussung durch Feuchtigkeit, Atmosphäre und Chemikalien, die bei einer Coronaentladung gebildet werden, über einen langen ■ Zeitraum und sie bewirkt die Verbesserung der Druckbeständigkeit aufgrund der hohen Oberflächenhärte, der Warm- ' Übertragungseigenschaften, insbesondere der Klebstoffübertragungsoigenschaften und dgl., sie hat somit eine sogenannte Oberflächenmodifizierungsfunktion. Es ist wichtig,

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daß die Dicke dieser Schicht weit geringer ist als gemäß dem Stand der Technik und innerhalb eines Bereiches von 400 bis 5000 R, vorzugsweise in dem Bereich 400 S < t-C 2000 Ä* liegt.

Ein Photorezeptor auf a-Si-Basis für die Verwendung in der Elektrophotographie mit den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmalen kann eine geringe Filmdicke mit einer Retention für ein höheres Potential, eine gute

Empfindlichkeit gegenüber Strahlung im sichtbaren und
infraroten Bereich, eine verbesserte Wärmebeständigkeit, Druckbeständigkeit und Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse aufweisen als ein Selen-Photorezeptor gemäß Stand der Technik.

Außerdem sei darauf hingewiesen, daß die Einstellung des Kohlenstoffatomgehaltes in der Ladungstransportschicht '■ auf einen spezifischen Bereich zwischen 10 und 30 Atom-% ermöglicht, daß er den Anforderungen an die Eigenschaften des Photorezeptors gut genügt, was nachstehend näher erläutert wird:

Ein a-SiC:H hat, wie sich allgemein gezeigt hat/ eine optische Energie-Lücke (Eg, opt), die mit höherem Kohlenstoffgehalt ansteigt, wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist. Sie entspricht der Bandlücke und die Differenz gegenüber der Eg von a-Si:H (etwa 1,71 eV) wird bekanntlich um so größer, je höher der Kohlenstoffatomgehalt darin ist.

Andererseits übt der Kohlenstoffatomgehalt einen Einfluß auf den spezifischen Widerstand von a-SiC:H aus ( <j !spezifischer Dunkelwiderstand, 0_:spezifischer Widerstand bei Belichtung mit grünem Licht), wie in der Fig. 3 dargestellt ist, und der Anstieg des Kohlenstoffgehaltes oder der Eg über einen bestimmten Bereich hinaus führt zu einem Abfall der Lichtempfindlichkeit ( γ / $_c) des Bereiches, wie in der Fig. 4 dargestellt. Eine Änderung der Wellenlänge des auftreffenden Lichtes bewirkt eine Änderung der Empfindlich-

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keit von a-SiC:H in Abhängigkeit von dem Kohlenstoffgehalt,

* Γ ι

wie in der Fig. 5 dargestellt.

Die Fig. 6 erläutert die Energiebanden des Photorezeptors mit dem in Fig. 1 beschriebenen Schichtaufbau. In dem Ener-⁴ giebandendiagramm hat die Ladungstransportschicht 2 einen Gehalt, der auf 10 bis 30 Atom-% festgesetzt ist (beispielsweise 15 Atom-%: Eg = 2,1 eV in dem dargestellten Photorezeptor) , so daß bei einer geeigneten Eg die Grenzfläche desselben zu der Eg (etwa 1,71 eV) der photoleitfähigen Schicht 3 eine Bandlücke darstellt, die praktisch keine Sperrschicht insbesondere gegenüber Elektronen bildet: wenn die Oberfläche des Photorezeptors negativ aufgeladen ist und die Operation beginnt, wird ein Loch (Defektelektron), mit der Markierung ο bezeichnet, aus dem Substrat 1 injiziert, wie durch die strichpunktierte Linie angezeigt. Das Loch (Defektelektron) kann nicht über die Energiesperrschicht der Valenzbande Ev der photoleitfähigen Schicht gelangen und dies erlaubt durch Retention von negativen Ladüngen auf der Oberfläche des Photorezeptors die Senkung des Dunkelzerfalls und die Verbesserung der Potentialretention. Außerhalb der Ladungsträger (Löcher, bezeichnet ' durch die Markierung o, oder Elektronen, bezeichnet durch die Markierung β), die in der photoleitfähigen Schicht 3 beim Bestrahlen erzeugt werden, wandern die Elektronenleicht in das Substrat 1, wie durch eine strichpunktierte Linie angezeigt ist, durch die Ladungstransportschicht 2, _; weil praktisch keine Sperrschicht der Leitungsbande (Ec) zwischen den Schichten 2 und 3 vorliegt, 'nämlich das Ener-

c ■ ■ ■■

gieniveau zwischen beiden g^ut zusammenpaßt. Andererseits bewegen sich die Löcher (Defektelektronen) leicht in Richtung auf die Oberfläche durch die dünne Oberflächenmodifizierungsschicht 4 und führen dort zu einer selektiven Neutralisation der negativen Ladungen auf der Oberfläche mit einer daraus folgenden wirksamen Bildung eines latenten elektrostatischen Bildes. Dieser Rezeptor weist daher so- ^ wohl eine gute Lichtempfindlichkeit als auch eine gute Ladungsretention, wie oben erwähnt, auf.

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Es hat sich gezeigt, daß dieser ausgeprägte Effekt eintritt unter der angegebenen Bedingung, daß der Kohlenstoffatomgehalt in der Ladungstransportschicht 2 innerhalb von 10 bis 30 Atom-% liegt: ein Kohlenstoffgehalt von weniger als 10 Atom-% ist unzureichend, weil er mit einem spezifischen Widerstand der Ladungstransportschicht 2 von weniger als

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10 Ohm χ cm verbunden ist, der erforderlich ist, um eine Potentialretention zu erzielen (vgl. Fig. 3) und somit insbesondere ein ausreichend hohes Ladungspotential nicht erreichbar ist. Bei Kohlenstoffatomgehalten von mehr als 30 Atom-% ist der spezifische Widerstand ebenfalls gering und daneben sind zu viele Kohlenstoffatome zu finden, was zu einer Zunahme der Defekte in der Ladungstransportschicht führt, die zu einem schlechteren Transportvermögen der La-

15 dungsträger selbst beiträgt.

Außerdem ist es wichtig, daß der in Fig. 1 dargestellte Photorezeptor eine photoleitfähige Schicht 3 aufweist, die frei von irgendeinem Dotierungsmittel der Gruppe IIIA des, periodischen Systems der Elemente ist: Versuche, einen höheren

11 12 spezifischen Widerstand ($> =10 bis 10 Ohm χ cm) durch Dotierung mit einer Verunreinigung auf die gleiche Weise wie gemäß Stand der Technik zu erzielen, führen zu einer Abnahme in dem Ladungsträgerbereich (μΓ )e des Elektrons: Mobilität χ Lebensdauer. Dann wird eine allmählich nach unten abfallende Kurve des Zerfalls im Licht erhalten mit der daraus resultierenden Abnahme der Empfindlichkeit und Verschlechterung der Bildqualität. Die Fig. »7 zeigt eine Zerfallscharakteristik im Licht des obengenannten Photorezeptors mit einer photoleitfähigen Schicht 3, die frei von Dotierungsmittel ist, wobei die Kurve einen scharfen Abfall des Potentials beim Bestrahlen aufweist, der mit einer guten Lichtempfindlichkeit verbunden ist. Andererseits hat es sich gezeigt, daß bei einer photoleitfähigen Schicht 3, die mit einer Verunreinigung dotiert ist (z.B. unter der Annahme /B₂H_fi7//SiH.7 20 ppm in der weiter unten beschriebenen Glimmentladung), die Zerfallskurve im Licht durch ein allmähliches Gefälle abnimmt. Der in dor Fig. 1 dargestellte Photorezeptor,

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der als Strukturkomponenten drei Schichten umfaßt, die verschiedene Funktionen ausüben, bietet die obengenannten bemerkenswerten Vorteile und andererseits treten Probleme auf, die damit verbunden sind, die hier aufgezeigt worden

5 sind:

Der in Fig. 1 dargestellte Photorezeptor eignet sich für die Aufladung, wie aus der Fig. 6, in der Energiebanden in Form eines Diagramms dargestellt sind, und aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich. Für die Verwendung bei der positiven Aufladung hat er ein geringes Aufladungsvermögen und unterliegt einem starken Dunkelzerfall. Wenn beispielsweise, wie aus der Fig. 6 ersichtlich, ein Photorezeptor mit einer Ladungstransportschicht mit einem Kohlenstoffatomgehalt von 15 Atom-% und einer Eg, opt von 2,0 6 eV auf der Oberfläche positiv aufgeladen wird, gelangen die Elektronen leicht über die Ec der Ladungstransportschicht und werden aus dem Substrat 1 injiziert mit einer daraus folgenden Neutralisation der positiven Ladungen auf der Oberfläche, was eine Tendenz zum Zerfall des Oberflächenpotentials mit sich bringt. Daneben werden unter den Ladungsträgern, die in der photoleitfähigen Schicht 3 durch Bestrahlung erzeugt werden, die Löcher (Defektelektronen) kaum beeinflußt bei der Wanderung von der photoleitfähigen Schicht 3 zu der Ladungstransportschicht 2 durch die •Energielücke von Ev zwischen beiden Schichten 3 und 2 oder die Energiesperre ( ΔΕ). Dabei betragen Eg, opt von a-Si 1,71 eV und Eg, opt von a-SiC 2,06 eV. Dies zeigt ein schlechteres positives Aufladungsvermögen an, wobei die' in Fig. 9 : dargestellte Zerfallskurve erhalten wird, was zu dem "".'. Schluß führt: ungeeignet für die Verwendung zum positiven Aufladen. · ·

Es wurde vorgeschlagen, wie in Fig. 10 erläutert, zur Verhinderung der Wanderung der Elektronen aus dem Substrat 1, verglichen mit einem Photorezeptor, wie er in Fig. 1 ■ dargestellt ist, eine Ladungsblockierungsschicht 5 aus mit Bor dotiertem a-SiC:H oder a-SiC:F vom p-Typ zusätzlich

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vorzusehen zwischen der Ladungstransportschicht 2 und dem Substrat 1. Als Ergebnis erhielt man, wie in Fig. 11 in Form eines Diagramms dargestellt, die Möglichkeit, die Injektion von Elektronen aus dem Substrat 1 zu blockieren und positive Ladungen auf der Oberfläche des Photorezeptors zurückzuhalten oder den Dunkelzerfall zu vermindern," was noch von einer geringeren Lichtempfindlichkeit begleitet war, die der vorstehend beschriebenen Energiesperre (ΔE) zuzuschreiben ist. Dann erhielt man eine Oberflächenpotentialkurve mit einem allmählich nach unten abfallenden Abschnitt, aufgetragen beim Bestrahlen.

Es wurde ein Versuch zur Lösung des obengenannten Problems, das unter positiven Ladungsbedingungen auftritt, unternommen, wobei gefunden wurde, daß zusätzlich zur Blockierung gegenüber der Injektion von Ladungsträgern mittels der Ladungsblockierungsschicht 5, die zusätzlich vorgesehen ist, da diese Stufe und sonst nichts unzureichend ist, es erforderlich ist, eine wirksame Gegenmaßnahme zu ergreifen, um zu bewirken, daß die in der lichtempfindlichen Schicht erzeugten Löcher (Defektelektronen) bei der Bestrahlung sich wirksam zu der Ladungstransportschicht 2 bewegen.

Eine der Möglichkeiten, dies zu erreichen, besteht darin, das AE zwischen beiden Schichten 3 und 2 zu verringern durch Herabsetzung des Kohlenstoffgehaltes von ä-SiC:H, das die Ladungstransportschicht 2 aufbaut, auf der Basis der . .in der Fig. 2 graphisch dargestellten Daten. Dies erfordert eine deutliche Herabsetzung des Kohlenstoffatomgehaltes auf weniger als 10 Atom-%, was zu einem geringen Widerstand der Ladungstransportschicht 2 führt, der einen starken Abfall des Ladungspotentials des Photorezeptors mit sich bringt. · -

Es wurde nun gefunden, daß das Problem dadurch gelöst werden kann, daß, um das Energieniveau von Ev zwischen den Schichten 3 und 2 aneinander anzugleichen, die a-SiC:H-Schicht 2 mit einer verhältnismäßig geringen Menge min-

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it

(•fjjfc ' ^ι destens eines Elements aus der Gruppe IIIA des Periodischen Systems der Elemente dotiert wird, wobei der Kohlenstoff atomgehalt in der a-SiC:H-Schicht so gehalten wird, daß die Aufladungseigenschaften und das Transportvermögen beibehalten werden. Dies hat zur vorliegenden Erfindung geführt. .."-."..-

Wie vorstehend beschrieben, hat der erfindungsgemäße Photorezeptor im Prinzip eine Schichtstruktur, wie sie in Fig. erläutert ist, und ist dadurch charakterisiert, daß eine

IF a-SiCiH-Schicht 2 mit einer verhältnismäßig geringen Menge

f IJ' · - -

mindestens eines Elements aus der Gruppe IIIA des Periodischen Systems der Elemente, wie z.B. Bor, dotiert ist, und daß die Ladungstransportschicht 2 einen Kohlenstoffatomge-¹^ halt aufweist, der innerhalb des Bereiches von 10 bis 30 Atom-% liegt.

Als Folge der Bor-Dotierung hat die Schicht 2, wie in der Fig. 13 schematisch dargestellt, ein Ev mit einer solchen verkleinerten Lücke gegenüber derjenigen der photoleitfähigen Schicht 3, daß eine Übereinstimmung der Energieniveaus zwischen beiden Schichten leicht erreichbar ist. Infolgedessen können die in der photoleitf ähigen Schicht .3 beim '."■:"■ Bestrahlen erzeugten Löcher '(Defektelektronen) glatt in ' die Ladungstransportschicht 2 injiziert werden. Die .injektion von Elektronen aus .dem Substrat 1 kann wirksam blök- . ■ kiert werden durch die vorgesehene Ladungsblockierüngs- \t ,* schicht 5. -■■"'■ .-'■ ".·;■- - .'.. - ;."-'- -■':'. "'„". -'. '

P-

A_Uf diese Weise ist ein Photorezeptor mit zufriedenstellenden Zerfallseigenschaften für den positiv aufgeladenen Typ, wie in Fig. 14 dargestellt, herstellbar. Der PhoTtorezeptor weist eine verbesserte Lichtempfindlichkeit, ein vermindertes Res tpotential, eine scharfe Lichtzerfallscharakteristik auf und,kann ein höheres'Ladungspotential aufrechterhalten.·

Außerdem sollte die photoleitfähige Schicht 2 einen Kohlen-

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'■Λ, i

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stoffatomgehalt aufweisen, der .innerhalb dos Bereiches 10 bis 30 Atom-%, beispielsweise bei 15 Atom-ϊ, liegt, um zusätzlich zu den oben angegebenen Gründen zu erzielen: eine Retention des Ladungspotentials und eine Verbesserung des Ladungstransportvermögens, insbesondere bei dem positiv aufgeladenen Typ: ein hoher Kohlenstoffgehalt von mehr als 30 Atom-% würde zu einer zu großen Energielücke führen, die das' Dotieren mit mehr Bor erfordern würde, um ein Angleichen (Anpassen) des Energieniveuas von Ev zu erlau ben. Eine solche Erhöhung der Menge an dotiertem Bor führt jedoch unvermeidlich zu einem zu niedrigen spezifischen Widerstand mit daraus folgenden schlechteren Aufladungseigenschaften, die eher zu einem schwierigen Angleichen des Energieniveaus an die photoleitfähige Schicht führen aufgrund einer umständlichen Kontrolle der zu dotierenden Menge

Es sind die Mengen an Bor, mit denen die a-SiC ^!-Schichten 2 und 5 dotiert werden müssen, die wichtig sind für die Erzielung des erfindungsgemäßen Photorezeptors, wie er in Fig. 13 dargestellt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Ladungstransportschicht gebildet wird durch .Glimmentladungszersetzung unter den folgenden Strömungsratenverhältnis Bedingungen: /B₂H₆TVZSiH^/ = 5 bis 100 ppm, beispielsweise 10 ppm, und die Ladungsblockierungsschicht wird vorzugsweise gebildet als eine solche vom p-Typ durch Glimmentladungszersetzung unter den Strömungsratenverhältnis-Bedingungen: /B₂H₅7//SiH₄7 = 200 bis 2000 ppm, beispielsweise 1000 ppm.

Die einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen Photorezeptors werden nachstehend näher beschrieben. ". ■

Oberflächenmodifizierungsschicht ' '

Diese Oberflächenmodifizierungsschicht 4 ist wesentlich für die Verbesserung der Qualität der Oberfläche· des Photorezeptors und damit der Erzielung eines für die praktische ■ Verwendung ausgezeichneten a-Si-Photorezeptors. Sie erfüllt zwei Grundfunktionen des elektrophotographischen Photorezeptors: die Ladungsretention auf der Oberfläche und den durch

Licht induzierten Zerfall des Oberflächenpotentials, das auf^%dem Photorezeptor erzeugt worden ist- Durch Verwendung der Oberflächenmodifizierungsschicht wird die Leistungscharakteristik des Photorezeptors bei der wiederholten Aufladung und dem durch Licht induzierten Zerfall so stabilisiert, daß nach dem Stehenlassen des Photorezeptors für einen langen Zeitraum von beispielsweise mehr als einem Monat, seine vorteilhaften Potentialeigenschaften noch reproduziert werden können. Im Gegensatz dazu ist ein Photorezeptor mit einer Oberfläche aus a-Si:H oder a-Si:F empfindlich gegenüber Feuchtigkeit, gegenüber Luft und gegenüber der Ozon enthaltenden Atmosphäre, so daß sich seine Potentialeigenschaften mit dem Ablauf der Zeit stark ändern. Wegen ihrer hohen Oberflächenhärte ist die Oberflächenmodifizierungsschicht in den Kopiebehandlungsstufen der Entwicklung, der Bildübertragung, der Reinigung und dgl. abriebsbeständig. Außerdem erlaubt ihre hohe Wärmebeständigkeit die Anwendung derselben in einem Erhitzungsverfahren, beispielsweise der Adhäsionsübertragung.

■_■;■'■ Um die obengenannten überlegenen Effekte zu erzielen, besteht die Oberflächenmodifizierungsschicht vorzugsweise aus a-SiC:H, a-SiC:F, a-SiN:H oder a-SiN:F und es, ist sehr wichtig, daß sie eine Dicke hat, die innerhalb des obengenannten Bereiches von 400 A < t ■£ 5000 A*, vorzugsweise von 400 A⁵ ^ t < 2000 A ausgewählt wird, weil Dicken von 5000 8 oder mehr mit einem zu hohen Restpotentialniveau* verbunden sind, wie die Fig. 15 zeigt, und mit einer Abnahme der Empfindlichkeit E 1/2 (wie später beschrieben), was zu einem Verlust der vorteilhaften Eigenschaften des Photorezeptors auf a-Si-Basis führt. Andererseits tritt bei einer Dicke unter 400 A keine Aufladung auf der Oberfläche. durch den Tunneleffekt auf,'was zu einem erhöhten Dunkelzerfall und zu einer deutlichen Abnahme der Lichtempfindlichkeit führt. Dies ist der Grund dafür, warum es für die Oberflächenmodifizierungsschicht 4 wesentlich ist, daß sie eine Dicke hat, die innerhalb des Bereiches von 400 A⁵ bis 5000 Ä, vorzugsweise weniger als 2000 A, ausgewählt wird. Der

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Dickenbereich war durch den Stand der Technik nicht nahegelegt.

Es ist ferner, wie gefunden wurde, wichtig, daß die Oberflächenmodifizierungsschicht 4 einen in geeigneter Weise ausgewählten Kohlenstoffgehalt aufweist, um die obengenannten vorteilhaften Effekte zu erzielen. Wenn die chemische Zusammensetzung dieser Schicht durch a-Si C :H, a-Si.. C :F,

ι—X X I—X X

a-Si- N :H oder a-Si., N :F ausgedrückt wird, beträgt der ·■ ρ. ι —χ χ ι —χ χ

bevorzugte Bereich des Parameters χ 0,1 bis 0,7 (Kohlenstoffoder Stickstoffgehalt von 10 bis 70 Atom-%). Wenn man annimmt, daß 0,1 < x, beträgt die optische Energielücke etwa 2,0 eV oder mehr. Daneben weist sie eine optische Transparenz auf oder es tritt der sogenannte "Fenstereffekt" für

Licht im sichtbaren und infraroten Bereich auf und das

. auf.treffende Licht erreicht die photoleitfähige Schicht 3 .(die Ladungsbildungsschicht). Wenn x<0,1 wird ein Teil , des auftreffenden Lichtes an der Oberflächenmodifizierungsschicht 4 absorbiert, was die Tendenz zur Abnahme der Licht-90

empfindlichkeit des Photorezeptors wiederspiegelt. Wenn man annimmt, daß der Parameter χ den Wert 0,7 übersteigt, be--. „ steht die Schicht praktisch nur noch aus Kohlenstoff, wobei nicht nur ein Verlust an Halbleitereigenschaften, sondern auch eine verminderte Geschwindigkeit der Filmabscheidung von a-SiC:H, a-SiN:H, a-SiC:F oder a-SiN:F unter Anwendung der Glimmentladungstechnik auftritt. Dies ist der Grund dafür, warum χ ^ 0,7 bevorzugt ist. '

Ladungstransportschicht 30

Die Ladungstransportschicht besteht aus a-SiC:H und/oder a-SiC:F und erfüllt zwei Funktionen: die Potentialretention und den Ladungstransport. Sie hat einen spezifischen Dunkel-

1 2 widerstand von nicht weniger als 10 Ohm χ cm, eine Be- .-■ ständigkeit gegen hohe elektrische Felder und eine hohe Ladungsretention pro Einheitsdicke der Schicht. Sie ergibt auch den Effekt, daß sie die Sperre gegen die Injektion von Löchern (Defcktelekronen) aus der lichtempfindlichen Schicht

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1 bereichen bei.

Für die wirksame Absorption von sichtbarer und infraroter Strahlung zur Erzeugung von Ladungsträgern sollte die photoleitfähige Schicht 3 2500 X bis 5 μΐη dick sein.

Eine photoleitfähige Schicht mit einer Dicke unter 2500 S kann kein auftreffendes Licht absorbieren und ein Teil
des auftreffenden Lichtes, der die darunterliegende Ladungstransportschicht 2 erreicht, führt zu einer beträchtlichen Abnahme der Lichtempfindlichkeit. Die photoleitfähige Schicht 3, die ein hohes Ladungstransportvermögen

besitzt, hat einen spezifischen Widerstand von weniger als

9
10 Ohm χ cm, daher selbst keine Ladungsretention und

braucht daher nicht dicker zu sein als zum Absorbieren von Licht für eine lichtempfindliche Schicht erforderlich.
Es kann daher ausreichend sein, daß sie eine Dicke von
nicht mehr als 5 μΐη hat.

Ladungsblockierungsschicht · '

Die Blockierungsschicht 5 zum Blockieren der Injektion von

' Elektronen aus dem Substrat 1 ist mit einer verhältnismäßig großen Menge mindestens eines Elements aus der Gruppe IIIA des Periodischen Systems der Elemente dotiert (starke Dotierung) , um eine Energielücke aus dem Substrat 1 zu erzeugen, die erforderlich ist zur Erfüllung der Blockierungsfunktion. Sie besteht aus einer a-SiC:H oder a-SiC:F-Schicht mit den daraus folgenden guten Eigenschaften der

30 Haftung an dem Substrat 1 und dem Filmüberzug.

Die Blockierungsschicht 5 sollte eine Dicke zwischen 400 S und 1 μπι haben, um die Funktion zu erfüllen. Eine Dicke von weniger als 400 8 ist für eine ausreichende Blockierungsfunktion zu gering. Bei einer Dicke von mehr als 1 μΐη neigen die Ladungsträger dazu, kreuzweise zu diffundieren als Folge des geringen Widerstandes der Schicht. Der Kohlenstoffgehalt der Blockierungsschicht 5 sollte innerhalb des

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3 geringer macht durch die obengenannte Dotierung mit einer Verunreinigung (leichte Dotierung) und dadurch den wirksamen Transport von Löchern (Defektelektronen) mit einer großen Mobilität und einer langen Lebensdauer in das Substrat 1 erlaubt. Die Energielücke ist entsprechend dem gewünschten Kohlenstoffgehalt zwischen 10 und 30 Atom-% so einstellbar, daß eine wirksame Injektion von Löchern (Defektelektronen) , die proportional zur Strahlung erzeugt werden, und keine Sperre dagegen vorliegen. Auf diese Weise trägt die Ladungstransportschicht 2 zur Retention eines hohen Oberflächenpotentials von einem praktikablen Wert, zu einem wirksamen und schnellen Transport der Ladungsträger _r die in der lichtempfindlichen Schicht 3 erzeugt werden, bei und ergibt damit einen Photorezeptor mit einer höheren Empfind-

15 lichkeit, der frei von Restpotential ist.

Um diese Funktionen zu erfüllen, beispielsweise in der Xerographie nach dem Carlson-Verfahren, sollte die Ladungstrans- " portschicht 2 eine Dicke" zwischen 10 und 30 μΐη haben, weil eine Dicke unter 10 μΐη zu gering ist, um das für die, Entwicklung erforderliche Oberflächenpotential zu erzielen, während bei einer Dicke über 30 μπι die Rate der Ladungsträger, die das Substrat 1 erreichen können, abnimmt. Die Dicke der a-SiC:H-Schicht, die geringer als diejenige des Selen-Photo-rezeptors ist, beispielsweise etwas über 10 μπι beträgt, er- _: laubt Oberflächenpotentiale einer für die praktische Verwendung geeigneten Höhe. , .

Photoleitfählge Schicht (lichtempfindliche Schicht) - _;-

. * :

Die photoleitfähige Schicht 3 besteht aus a-Si:H und/oder a-Si:F und weist eine hohe Photoleitfähigkeit für sichtbar re und infrarote Spektralbereiche auf. Wie in der Fig. 5 erläutert, erreicht im roten Wellenlängenbereich in -der

4 Nähe von 650 nm das Verhältnis seinen Maximalwert von 10 Eine solche lichtempfindliche Schicht auS'a-Si:H oder ■ ι Si:F trägt zu einer höheren Empfindlichkeit des Photorezeptors gegenüber den sichtbaren und infraroten Spektral-

■ - EPO COPY ·,

Bereiches von 10 bis 3 0 Atom-% liegen. .

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 16 eine Vorrichtung oder Glimmentladungseinrichtung für die Verwendung bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Photorezeptors zusammen mit einem Verfahren zur Herstellung desselben näher beschrieben.

Die Vorrichtung 11 weist eine Vakuumkammer 12 auf, in der ein Substrat 1, wie oben erwähnt, auf einem Substrathalter 14 mit einer eingebauten Heizeinrichtung 15 zum Erhitzen des Substrats 1 auf eine vorgeschriebene Temperatur festgehalten wird. Gegenüber dem Substrat 1 ist eine Hochfrequenzelektrode 17 angeordnet zur Erzeugung von Glimmentladungen zwischen ihr selbst und dem Substrat 1. In der'Fig. 16 bezeichnen die Bezugsziffern 20 bis 30, 35, 36, 38, 39 und 4 0 Ventile, die Bezugsziffer 31 bezeichnet eine Quelle für SiH- oder eine andere gasförmige Siliciumverbindung, die Ziffer 32 bezeichnet eine Quelle für CH. oder andere gasförmige Kohlenstoffverbindungen, die Ziffer 33 bezeichnet eine Quelle für ein Trägergas, wie z.B. Ar oder H2/ die Ziffer bezeichnet eine Quelle für B₂H,-, die Ziffer 37 bezeichnet ■eine Quelle für SiF₄-GaS oder Fluor und die Ziffer 41 bezeichnet eine Quelle für N₂ oder gasförmige Stickstoffver-25bindungen. In dieser Glimmentladungseinrichtung wird zuerst das Substrat 1, beispielsweise eine Aluminiumplatte, nach der Reinigung ihrer Oberfläche in die Vakuumkammer 12 eingesetzt. Dann wird das Ventil 37 in geeigneter Weise eingestellt, um die Vakuumkammer 12 auf einen'Gasdruck von 10 Torr zu evakuieren, und das Substrat 1 wird erhitzt und bei einer vorgeschriebenen Inkubationstemperatur, wie z.B. 200⁰C, gehalten- Dann werden eine Gasmischung, die enthält in geeigneter Weise verdünnte Konzentrationen von SiH₄, oder anderen gasförmigen Siliciumverbindungen und CH₄ oder anderengasförmigcn Kohlenstoffverbindungen oder N~ oder andere gasförmige Stickstoffverbindungen zusammen mit einem Trägergas, bei dem es sich um ein Inertgas hoher Reinheit handelt, und gewünschtenfalls auch zusammen mit BpH₄ in die Vakuum-

EPO¹COPY Λ

kammer 12 eingeführt, woran sich das Anlegen einer Hochfrequenzspannung von der Hochfrequenz-Energiequelle 16 unter einem Reaktionsdruck von 0,01 bis 10 Torr anschließt. Die obengenannten Reaktantengase werden dadurch unter Glimmentladungen zersetzt, was zu einer Ablagerung von a-SiC:H-Schichten 5 und 2, die Wasserstoff enthalten und mit Bor dotiert sind, und einer a-SiC:H- oder a-SiN:H-Schicht 4, die Wasserstoff enthalten, auf dem Substrat 1 führt. Bei diesem Verfahren werden das Verhältnis der Strömungsrate der Siliciumverbindung zu derjenigen der Kohlenstoff- oder Stickstoffverbindung und die Temperatur des Substrats in geeigneter Weise eingestellt, um eine Abscheidung von a-S^ C :H oder a-Si N :H (z.B. beträgt χ etwa 0,3 bis 0,7) mit der gewünschten Zusammensetzung, das die gewünschte Breite der optischen Energielücke enthält, und die Abscheidung von a-SiC:H oder a-SiN:H in einer Rate von 1000 S/min oder mehr ohne große Änderungen der elektrischen Eigenschaften des abgeschiedenen a-SiC:H oder a-SiN:H zu erlauben. Daneben ist eine Abscheidung von a-Si:H oder der lichtempfindliehen Schicht 3 erzielbar durch Glimmentladungszersetzung der Siliciumverbindung, ohne eine Kohlenstoffverbindung .zuzuführen . .

Alle gebildeten Schichten 5, 2, 4 sollten Wasserstoff enthalten, weil sonst der erhaltene Photorezeptor keine für die praktische Verwendung zufriedenstellenden Ladungsretentionseigenschaften hat. Der Wasserstoffgehalt sollte daher innerha,lb des, Bereiches von 10 bis 30 Atom-%-liegen/ Wasserstoffgehalte von weniger als 10 Atom-% können die'freien (baumelnden) Bindungen nicht ausreichend kompensieren, während solche von mehr als 30 Atom-% einen defekten Photorezeptor ergeben.

Die photoleitfähige Schicht 3 muß Wasserstoff enthalten, weil er für die Kompensation der freien (baumelnden) Bindungen unerläßlich ist, um dadurch die Photoleitfähigkeit und die Ladungsretention zu verbessern. Ein Gehalt innerhalb des Bereiches von 10 bis 30 Atom-% ist aus den gleichen

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1 Gründen wie oben angegeben bevorzugt.

Die Kompensation der freien (baumelnden) Bindungen ist erzielbar durch Einführung von Fluor anstelle von Wasserstoff 5 oder in Kombination mit Wasserstoff in a-Si durch Verwendung einer Quelle für SiF./ um es dadurch umzuwandeln in a-Si:F, a-Si:H:F, a-SiC:F, a-SiC:H:F, a-SiN:F oder a-SiN:H:F. Der Fluorgehalt sollte innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 10 Atom-% liegen.
■

Der Photorezeptor kann zusätzlich zu dem obengenannten Herstellungsverfahren auf der Basis der Glimmentldungszersetzung nach verschiedenen Methoden hergestellt werden, beispielsweise durch Zerstäubung, Ionenplattierung oder Verdampfung von a-SiC in Gegenwart von Wasserstoff, der aktiviert oder ionisiert wurde in einer Wasserstoffentladungsröhre , insbesondere nach dem Verfahren, wie es in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 78 413/1981 (Anmeldung Nr. 152 455/1979) beschrieben ist.

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Verwendbare Reaktantengase sind SiH₄, SiF. und andere, wie z.B. SipHg, SiHF., oder ihre gasförmigen Derivate sowie ..gasförmige niedrige Kohlenwasserstoffe, wie z.B. £9*^6 ^un(3. C₀H₀ ausschließlich CH.. ·

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Nachstehend werden Beispiele für erfindungsgemäße Photore-r zeptoren, die in der Elektrophotographie verwendet werden, · näher beschrieben.

Ein elektrophotographischer Photorezeptor mit dem in Fig. 10 dargestellten Aufbau wurde hergestellt unter Verwendung von Aluminium als Substrat unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Glimmentladungszersetzungsverfahrens. Zuerst wurde ein sauberes Aluminiumsubstrat mit einer glatten Oberfläche in der Vakuumreaktionskammer einer Glimmentla- · = dungseinrichtung in Position gebracht. Nach dem Evakuieren der Reaktionskammer auf ein Vakuum in der Größenordnung von 10~ Torr wurde das Substrat auf 2 00⁰C erhitzt und dann

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wurde Argongas von_vMhoher Reinheit eingeleitet. Es wurde eine Hochfrequenzspannung mit der Frequenz 13,56 MHz und der Energiedichte 0,04 W/cm² unter einem Gegensruck von 0,5 Torr angelegt und auf diese Weise wurde eine vorläufige Entladung 15 min lang durchgeführt. Dann wurden die Reaktantengase SiH., CH. und B₃H₆ eingeleitet, das resultierende Gasgemisch aus Ar + SiH₄ + CH₄ + B₃H₆ wurde unter Einhaltung eines kontrollierten Strömungsratenverhältnisses zwischen den Komponenten einer Glimmentladungszerset-

10 zung unterworfen. Auf diese Weise wurden eine a-SiC:H-

Schicht, die für die Ladungsblockierung verantwortlich ist, und eine a-SiC:H-Schicht, die für die Potentialretention und den Ladungstransport verantwortlich ist, in einer vorgegebenen Dicke mit einer Abscheidungsrate von 350 A/min a-Si:H gebildet. Durch Entladungszersetzung von SiH. unter Verwendung von Ar-Gas als Trägergas und ohne Zuführung von CH. und B₃H₆ konnte in der vorher evakuierten Reaktionskammer eine lichtempfindliche Schicht in einer vorgegebenen Dicke gebildet werden. Dann wurde wieder CH₄ zugeführt und ^eiⁿ Gasgemisch (Ar + SiH₄ + CH₄) wurde in einem kontrollierten Strömungsverhältnis einer Glimmentladungszersetzung unterworfen unter Bildung einer Oberflächenmodifizierungsschicht aus a-SiC:H. Auf diese Weise wurde ein elektrophotographischer Photorezeptor hergestellt.

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Der so erhaltene lichtempfindliche Rezeptor wurde auf eine positive Polarität eingestellt und einer Coronaentladung von 6 KV unterworfen, woran sich die Bestimmung der elektrophotographischen Eigenschaften anschloß. Es wurden verschiedene Proben (Nr. 1 bis 20 ) mit unterschiedlicher Zusammensetzung und unterschiedlicher Dicke verwendet und die erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 17 zusammengefaßt. '

Zur Durchführung des Tests wurde der so.hergestellte elektrophotographische Photorezeptor an einem Elektrometer, Modell SP-428 (der Firma Kawaguchi Co.), befestigt. Dann wurde eine Spannung von +6 KV an die Entladungselektrode

EPO COPY

der ,Entladungseinrichtung 10 min lang angelegt. Das Ladungspotential auf der Oberfläche des Photorezeptors direkt nach Beendigung der Aufladung wurde als V₀(V) Volt angesehen. Beim Start nach 2 s langem Dunkelzerfall wurde die Strahlungsdosis, die erforderlich war, um einen Abfall des Ladungspotentials V auf die Hälfte im Licht herbeizuführen, als Halbzerfalls-Belichtung E 1/2 (lux . sec) bezeichnet. Einige Zerfallskurven des Oberflächenpotentials während der Bestrahlung wurden an einem endlichen Potential flach oder ohne daß ein Abfall des Oberflächenpotentials V (V) auftrat. Der hergestellte Photorezeptor wurde κ

zu einer Trommel geformt und bei 2O⁰C und 60 % relativer Feuchtigkeit (RH) auf einer elektrophotographischen Kopiervorrichtung, Modell U-Bix V (der Firma Konishiroku Photo Ind. Co., Ltd.), befestigt, anschließend wurde kopiert.

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Die dabei erhaltene 10 00. Kopie und die 2 χ 10. Kopie wurden als frühes bzw. späteres Bild bewertet, wobei die ... folgenden Bildbewertungen angewendet wurden:

Bildintensitätsbereich	Symbol	Bildqualität
nicht weniger als 1,0	©	sehr gut
0,6 - 1,0	O	gut
"nicht mehr als 0,6	Δ.	ausgebleicht
deutlich niedrig	X	' nicht unterscheidbar

·■;■"■■■. ·.

Wie aus den Daten in der nachstehenden Tabelle I hervorgeht, zeigten die Proben Nr. 3 bis 6 und 12 bis 15 im Vergleich zur Probe Nr. 1 mit einer von einem Dotierungsmittel freien Ladungstransportschicht, daß die kombinierte Einstellung des Dotierungsmittelgehalts in der Blokkierungsschicht innerhalb des Bereiches von /ß ~ H J /Y SiH J 200 bis 2000 ppm und des Dotierungsmittelgehalts in der Ladungstransportschicht innerhalb des Bereiches von 5 bis 100 ppm nicht nur eine gute Empfindlichkeit und eine hohe

■*5 Ladungspotentialretention, sondern auch eine ausgeprägte Verbesserung der Stabilität bei häufiger Wiederholung des Kopiervorganges ergab. Daneben ist es wichtig, daß jede Schicht eine Zusammensetzung und Dicke innerhalb

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der oben angegebenen Bereiche hat.

Unter den gleichen Bedingungen wie oben angegeben wurde eine Oberflächenmodifizierungsschicht aus a-SiN:H mit der angegebenen Dicke mit N~ anstelle von CI-I₄ gebildet. Es

wurden Proben Nr. 1 bis 2 0 mit einer Oberflächenmodifizierungsschicht aus a-SiN:H und mit variierenden Zusammensetzungen und unterschiedlichen Dicken hergestellt und bewertet. Die erzielten Ergebnisse, die in der nachstehenden Fig.18 bzw. 10 Tabelle II zusammengefaßt sind, waren die gleichen wie in der Tabelle I.

Wie vorstehend beschrieben, umfaßt der erfindungsgemäße Photorezeptor eine Oberflächenmodifizierungsschicht aus einer anorganischen Substanz, eine photoleitfähige Schicht auf a-Si-Basis, eine Ladungstransportschicht auf a-SiC-Basis und eine Ladungsblockierungsschicht auf a-SiC-Basis, und er weist die für einen Photorezeptor vom a-Si-Typ gewünschten Vorteile beispielsweise für die Verwendung in der Elektrophotographie auf: eine geringe Dicke der Schichten, eine gute Retention eines hohen Potentials, eine überlegene Empfindlichkeit für die sichtbaren und infraroten Spektralbereiche, eine gute Wärmebeständigkeit, eine gute Druckbeständigkeit und eine gute Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse.

Weitere Vorteile beruhen auf der Ladungstransportschicht, die mit einer Verunreinigung dotiert ist, um ihr Energieniveau an dasjenige der photoleitfähigen Schicht anzugleichen mit der daraus folgenden leichten Wanderung der durch Licht induzierten Ladungsträger und Erhöhung der Lichtempfindlichkeit, sowie auf der Ladungsblockierungsschicht, die mit einer großen Menge an Verunreinigung dotiert ist, um eine Verstärkung der Energiesperre gegen unerwünschte Injektion von Ladungsträgern herbeizuführen, was zur Verbesserung der Ladungspotentialretention und zur Erhöhung des Dunkelzerfallsverhinderungseffekts beiträgt.

Schließlich sollte auf das Merkmal geachtet werden, daß der Kohlenstoffatomgehalt in der Ladungstransportschicht auf einen spezifischen Bereich von 10 bis 30 Atom-% beschränkt ist, um einen Photorezeptor zu ergeben, der den Anforderungen an seine Eigenschaften, insbesondere in bezug auf eine hohe Empfindlichkeit, ein niedriges Restpotential, eine hohe Potentialretention und eine Mehrfachkopierstabilität, genügt.

10

15 20 25 30 35

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Tabelle I

3 8

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Tabelle II

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Tabelle II - Fortsetzung

Probe Nr.

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12

50

Claims (8)

1. Patentansprüche 10

   Elektrophotographischer Photorezeptor g e k e η η zeichnet durch eine photoleitfähige Schicht (3), bestehend aus mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe hydriertes amorphes Silicium und fluoriertes amorphes Silicium, eine Oberflächenmodifizierungsschicht (4) auf der oberen Oberfläche der .photoleitfähigen Schicht (3), bestehend aus mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe hydriertes amorphes Siliciumcarbid, fluoriertes amorphes Siliciumcarbid, hydriertos amorphes Siliciumnitrid und fluoriertes amorphes Siliciumnitrid, eine Ladungstransport schicht (2) auf der unteren Oberfläche der., photoleitfähigen Schicht (3), bestehend aus mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe hydriertes amor-. phes Siliciumcarbid und fluoriertes amorphes Siliciumcar— bid, wobei der Kohlenstoffgehalt der Ladungstransportschicht (2) innerhalb des Bereiches von 10 bis 30 Atom-% liegt und die Ladungstransportschicht (2) mit mindestens einem Element aus der Gruppe III des Periodischen Systems der 'Elemente dotiert ist, eine Ladungsblockierungsschicht (5) auf der unteren Oberfläche der Ladungstransportschicht (2), bestehend aus mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe hydriertes amorphes Siliciumcarbid und fluoriertes amorphes Siliciumcarbid, die mit einer größeren Menge mindestens eines Elements aus der Gruppe III des Periodischen Systems der Elemente dotiert 1st als die- Ladungstransportschicht (2), und ein Substrat (1).

   EPO COPY
2. 2. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht (2) gebildet wurde unter Anwendung eines Glimmentladungszersetzungsverfahrens bei einem Strömungsratenverhältnis /3_?Hg///S 1H₄/ = 5 bis 100 ppm und daß die Ladungsblockierungsschicht (5) gebildet wurde unter Anwendung eines Glimmentladungszersetzungsverfahrens vom p-Typ bei einem Strömungsratenverhältnis /B₂Hg7//SiH₄7 = 200 bis 2000 ppm.
3. 3. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenmodifizierungsschicht (4) eine Dicke von 400 bis 5000 A hat, daß die photoleitfähige Schicht (3) eine Dicke von 2 500 S bis 5 μΐη hat, daß die Ladungstransportschicht (2) eine Dicke von 10 bis 30 μπι hat und daß die Ladungsblockierungsschicht (5) eine Dicke von 400 R bis 1 um hat.
4. 4. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht

   (2) Wasserstoffatome innerhalb eines Bereiches von 10 bis 30 Atom-% und Fluoratome, falls darin enthalten, innerhalb eines Bereiches von 0,5 bis 10 Atom-% enthält. ■
5. 5. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht

   (3) Wasserstoffatome innerhalb eines Bereiches von 10 bis 3 0 Atom-% und Fluoratome, falls darin enthalten, innerhalb eines Bereiches von 0,5 bis 10 Atom-% enthält." " ■"■",·■" .
6. 6. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenmodifizierungsschicht (4) Kohlenstoffatome oder Stickstoffatome innerhalb eines Bereiches von 10 bis 70 Atom-%, Wasserstoffatome innerhalb eines Bereiches von 10 bis 30 Atom-% und Fluorato-

   351110, falls darin enthalten, innerhalb eines Bereiches von 0,5 bis 10 Atom-% enthält.. - "...-■-"■- . ■-._:

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7. 7.. Elektrophotocrraphischer Photorezeptor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsblockierungsschicht (5) Kohlenstoffatome innerhalb eines Bereiches von 10 bis 30
   - Atom-%, Wasserstoffatome innerhalb eines Bereiches von 10

   bis 30 Atom-% und Fluoratome, falls darin enthalten, innerhalb eines Bereiches von 0,5 bis 10 ALom-% enthält.
8. 8. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenmodifizierungsschicht (4) eine Dicke von 400 bis 2000 S hat.

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