DE3440336C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial
gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1, das gegenüber elektromagnetischen Wellen
wie Licht, worunter im weitesten Sinne UV-Strahlen,
sichtbares Licht, IR-Strahlen, Röntgenstrahlen und γ-Strahlen
zu verstehen sind, empfindlich ist.
Elektrophotographische Aufzeichnungsmaterialien
für die Bilderzeugung
oder Manuskript-Lesevorrichtungen müssen eine
hohe Empfindlichkeit, ein hohes S/N-Verhältnis [Fotostrom
(Ip)/Dunkelstrom (Id)], Spektraleigenschaften, die an die
elektromagnetischen Wellen, mit denen bestrahlt werden soll,
angepaßt sind, ein schnelles Ansprechen auf Licht und einen
gewünschten Dunkelwiderstandswert haben und dürfen während
der Anwendung nicht gesundheitsschädlich sein. Ferner ist
es bei einer Festkörper-Bildabtastvorrichtung auch notwendig,
daß das Restbild innerhalb einer festgelegten Zeit
leicht beseitigt werden kann. Im Fall eines elektrophotographischen
Aufzeichnungsmaterials
das in eine für die Anwendung in einem Büro als Büromaschine
vorgesehene elektrophotographische Vorrichtung eingebaut
werden soll, ist es besonders wichtig, daß das Aufzeichnungsmaterial
nicht gesundheitsschädlich ist.
Von dem vorstehend erwähnten Gesichtspunkt aus hat in neuerer
Zeit amorphes Silicium (nachstehend als a-Si bezeichnet)
als fotoleitfähiges Material Beachtung gefunden. Beispielsweise
sind aus den DE-OS 27 46 967 und 28 55 718 Anwendungen
von a-Si für den Einsatz in Aufzeichnungsmaterialien
für elektrophotographische Zwecke bekannt, und aus der DE-OS
29 33 411 ist eine Anwendung von a-Si für den Einsatz in
einer als photoelektrischer Wandler wirkenden Lesevorrichtung
bekannt.
Die bekannten photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterialien mit
aus a-Si gebildeten photoleitfähigen Schichten müssen jedoch
unter den gegenwärtigen Umständen ferner hinsichtlich der
Erzielung eines Gleichgewichts der Gesamteigenschaften, wozu
elektrische, optische und photoleitfähigkeitseigenschaften
wie der Dunkelwiderstandswert, die Lichtempfindlichkeit und
das Ansprechen auf Licht sowie Eigenschaften bezüglich
des Einflusses von Umgebungsbedingungen während der Anwendung
wie die Feuchtigkeitsbeständigkeit und ferner die Stabilität
im Verlauf der Zeit gehören, verbessert werden.
Beispielsweise wird im Fall der Anwendung des vorstehend
erwähnten photoleitfähigen Materials in einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial
oft beobachtet,
daß während seiner Anwendung ein Restpotential verbleibt,
wenn gleichzeitig Verbesserungen in bezug auf die Erzielung
einer höheren Lichtempfindlichkeit und eines höheren Dunkelwiderstandes
angestrebt werden. Wenn ein solches fotoleitfähiges
Material für eine lange Zeit wiederholt verwendet
wird, werden verschiedene Schwierigkeiten, beispielsweise
eine Anhäufung von Ermüdungserscheinungen durch wiederholte
Anwendung oder die sog. Geisterbild-Erscheinung,
wobei Restbilder erzeugt werden, hervorgerufen.
Des weiteren hat a-Si in bezug auf das Licht an der Seite
der längeren Wellenlängen im Bereich des sichtbaren Lichts
einen Absorptionskoeffizienten, der im Vergleich zu dem
Absorptionskoeffizienten in bezug auf das Licht an der Seite
der kürzeren Wellenlängen relativ kleiner ist. Infolgedessen
kann das Licht an der Seite der längeren Wellenlängen
bei der Anpassung an den gegenwärtig praktisch angewandten
Halbleiterlaser nicht in wirksamer Weise ausgenutzt
werden, wenn als Lichtquelle eine Halogenlampe oder
eine Leuchtstofflampe angewandt wird. Folglich ließt sich
noch verschiedenes verbessern.
Wenn andererseits das Licht, mit dem bestrahlt wird, in
der photoleitfähigen Schicht nicht in ausreichendem Maße
absorbiert wird, sondern die Menge des den Schichtträger
erreichenden Lichts erhöht ist, können in dem
Fall, daß der Träger selbst in bezug auf das durch die photoleitfähige
Schicht hindurchgelassene Licht ein hohes Reflexionsvermögen
hat, in der photoleitfähigen Schicht Interferenzen
auftreten, die auf Mehrfachreflexionen zurückzuführen
sind und eine Ursache für unscharfe Bilder werden.
Diese Wirkung wird verstärkt, wenn die bestrahlte Stelle
bzw. der Lichtpunkt, mit dem bestrahlt wird, kleiner gemacht
wird, um die Auflösung zu erhöhen, und stellt im Fall
der Anwendung eines Halbleiterlasers als Lichtquelle ein
großes Problem dar.
Aus der DE-OS 33 11 835 ist ein elektrophotographisches
Aufzeichnungsmaterial mit einem Schichtträger und einer lichtempfangenden
Schicht bekannt, wobei die lichtempfangende
Schicht aus einem ersten und zweiten Schichtbereich besteht.
Der erste Schichtbereich besteht von der Trägerseite des
Aufzeichnungsmaterials her gesehen aus einem Siliciumatome und
Germaniumatome enthaltenden, amorphen Material und einem
Schichtbereich, der keine Germaniumatome aufweist. Der erste
Schichtbereich enthält darüber hinaus Sauerstoffatome, die in
einem Verteilungszustand enthalten sind, bei dem sie in
Richtung auf die Trägerseite stärker angereichert sind. Der
zweite Schichtbereich besteht aus einem Siliciumatome und
Kohlenstoffatome enthaltenden, amorphen Material. Ein solches
elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial ist jedoch
hinsichtlich der Ladungshalteeigenschaften verbesserungsbedürftig.
Aus der DE-OS 31 43 764 ist ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial
mit einem Schichtträger und einer photoleitfähigen
Schicht aus einem amorphen Material bekannt, das aus
Siliciumatomen als Matrix gebildet ist und Wasserstoffatome
und/oder Halogenatome enthält. Ein Teil der amorphen Schicht
enthält Sauerstoffatome, wobei der Gehalt der Sauerstoffatome
in dem Schichtbereich in Richtung der Dicke der amorphen
Schicht ungleichmäßig verteilt ist. Derartige elektrophotographische
Aufzeichnungsmaterialien haben jedoch den Nachteil, daß
sie keine sehr guten Absorptionseigenschaften besitzen, um
Interferenzerscheinungen infolge von Licht-Reflexionen am
Schichtträger zu verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrophotographisches
Aufzeichnungsmaterial zur Verfügung zu
stellen, welches eine hervorragende Bildqualität liefert, sehr
gute Ladungshalteeigenschaften, eine hohe Lichtempfindlichkeit
sowie einen hohen Dunkelwiderstand aufweist und diese
Eigenschaften auch bei kontinuierlicher wiederholter Verwendung
gewährleistet.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein elektrophotographisches
Aufzeichnungsmaterials mit den im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht, die zur Erläuterung
des Schichtaufbaus des erfindungsgemäßen
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials dient.
Fig. 2 bis 10 zeigen jeweils eine schematische Darstellung
der Konzentration von Germanium in dem Schichtbereich
(104).
Fig. 11 bis 16 zeigen jeweils eine schematische Darstellung
der Konzentration von Sauerstoffatomen in der ersten
Schicht (102).
Fig. 17 ist eine schematische Darstellung der im Rahmen der
Erfindung angewandten Vorrichtung, und
Fig. 18 und 19 zeigen jeweils eine Verteilung der einzelnen
Atomarten in erfindungsgemäßen Beispielen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht, in der der
Schichtaufbau einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials erläutert
wird.
Das in Fig. 1 gezeigte elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial
(100) besteht aus einer auf einem Schichtträger (101)
gebildeten lichtempfangenden
Schicht, die aus einer auf dem Schichtträger (101) gebildeten
ersten Schicht (102) und einer auf der ersten Schicht
(102) gebildeten zweiten Schicht (103), die als eine
Endfläche eine freie Oberfläche (106) hat, besteht.
Die erste Schicht (102) ist aus einem Schichtbereich
(104), der aus Germaniumatomen und, falls erwünscht, mindestens
einer aus Siliciumatomen, Wasserstoffatomen und Halogenatomen
ausgewählten Atomart [nachstehend als "a-Ge(Si, H, X)"
bezeichnet] besteht, und einem Fotoleitfähigkeit zeigenden
Schichtbereich (105), die aufeinanderfolgend von der Seite
des Schichtträgers (101) her übereinandergeschichtet sind, gebildet.
Die in dem Schichtbereich (104) enthaltenen Germaniumatome
können überall in dem Schichtbereich (104) gleichmäßig oder
alternativ mit einer ungleichmäßigen Konzentration in der
Richtung der Schichtdicke enthalten sein. Es ist jedoch in
beiden Fällen erforderlich, daß sie in der Richtung der
Schichtebenen parallel zu der Oberfläche gleichförmig mit
einer gleichmäßigen Verteilung in der Richtung der jeweiligen
Schichtebene enthalten sind, um die Eigenschaften gleichmäßig
zu machen. Insbesondere sind die Germaniumatome in
dem Schichtbereich (104) derart enthalten, daß sie überall
in der Richtung der Schichtdicke des Schichtbereichs
(104) enthalten sind, und zwar in einer derartigen Verteilung,
daß sie in Richtung auf die Seite des Schichtträgers (101)
stärker angereichert sind als an der Seite, die der Seite
entgegengesetzt ist, an der der Träger vorgesehen ist,
d. h., als an der Grenzflächenseite des Schichtbereichs
(104), die dem Schichtbereich (105) der ersten Schicht
(102) zugewandt ist, oder in einer Verteilung, die einer derartigen
Verteilung entgegengesetzt ist.
In dem Schichtbereich (105), der
auf dem Schichtbereich (104) ausgebildet ist, sind keine Germaniumatome
enthalten, und dadurch, daß die erste Schicht (102) mit
einer derartigen Schichtstruktur gebildet wird, ist es möglich,
ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial zu erhalten,
das gegenüber Licht über den gesamten Wellenlängenbereich
von relativ kürzeren zu relativ längeren Wellenlängen einschließlich
des Bereichs des sichtbaren Lichts eine hervorragende
Lichtempfindlichkeit zeigt.
Ferner ist die Affinität zwischen dem Schichtbereich (104)
und dem Schichtbereich (105) bei einer bevorzugten Ausführungsform,
bei der die Germaniumatome ungleichmäßig verteilt
sind, hervorragend, da die Verteilung der Germaniumatome
in dem Schichtbereich (104) derart verändert wird, daß
Germaniumatome über den gesamten Schichtbereich kontinuierlich
verteilt sind, wobei der Gehalt C der Germaniumatome
in der Richtung der Schichtdicke von der Trägerseite her
zu dem Schichtbereich (105) abnimmt. Ferner kann das Licht
an der Seite der längeren Wellenlängen, das durch den
Schichtbereich (105) nicht in einem wesentlichen Ausmaß absorbiert
werden kann, dadurch, daß der Gehalt C der Germaniumatome
in dem Endteil an der Trägerseite in einem
sehr hohen Ausmaß erhöht wird, wie es nachstehend beschrieben
wird, in dem Schichtbereich (104) im wesentlichen vollständig
absorbiert werden, wenn ein Halbleiterlaser angewandt
wird, wodurch Interferenzen, die auf eine Reflexion
von der Trägeroberfläche zurückzuführen sind, verhindert
werden können.
Fig. 2 bis 10 zeigen typische Beispiele für die ungleichmäßige
Verteilung der in dem Schichtbereich (104) des erfindungsgemäßen
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials enthaltenen
Germaniumatome in der Richtung der Schichtdicke.
In Fig. 2 bis 10 zeigt die Abszisse den Gehalt C der Germaniumatome,
während die Ordinate die Schichtdicke des
Schichtbereichs (104) zeigt. tB zeigt die Lage der Endfläche
des Schichtbereichs (104) an der Trägerseite, und tT zeigt
die Lage der Endfläche des Schichtbereichs (104) an der Seite,
die der Trägerseite entgegengesetzt ist. D. h., daß die
Schichtbildung des Germaniumatome enthaltenden Schichtbereichs
(104) von der tB-Seite ausgehend in Richtung auf die
tT-Seite fortschreitet.
In Fig. 2 wird eine erste typische Ausführungsform des
Tiefenprofils der in dem Schichtbereich (104) enthaltenen
Germaniumatome in der Richtung der Schichtdicke gezeigt.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind die Germaniumatome
in dem gebildeten Schichtbereich (104) von der
Grenzflächenlage tB, an der die Oberfläche, auf der der
Germaniumatome enthaltende Schichtbereich (104) zu bilden
ist, mit der Oberfläche des Schichtbereichs (104) in Berührung
ist, bis zu der Lage t₁ in der Weise enthalten, daß
der Gehalt C der Germaniumatome einen konstanten Wert C₁
annimmt, während der Gehalt C der Germaniumatome von der
Lage t₁ bis zu der Grenzflächenlage tT von dem Wert C₂ ausgehend
allmählich kontinuierlich abnimmt. Der Gehalt C der
Germaniumatome erhält in der Grenzflächenlage tT den Wert
C₃.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform nimmt der Gehalt
C der enthaltenen Germaniumatome von der Lage tB bis
zu der Lage tT von dem Wert C₄ ausgehend allmählich und
kontinuierlich ab, bis er in der Lage tT den Wert C₅ erreicht.
Im Fall der Fig. 4 wird der Gehalt C der Germaniumatome
von der Lage tB bis zu der Lage t₂ bei einem konstanten
Wert C₆ gehalten, während er von dem Wert C₇ in der Lage
t₂ ausgehend bis zu der Lage tT allmählich kontinuierlich
abnimmt und in der Lage tT einen Wert von im wesentlichen
0 erhält. (Unter einem Gehalt mit einem Wert von im wesentlichen
0 ist ein unterhalb des nachweisbaren Grenzwertes
liegender Gehalt zu verstehen).
Im Fall der Fig. 5 nimmt der Gehalt C der Germaniumatome
von der Lage tB, wo er den Wert C₈ hat, bis zu der Lage
tT, wo er einen Wert von im wesentlichen 0 erhält, allmählich
und kontinuierlich ab.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform wird der Gehalt
C der Germaniumatome zwischen der Lage tB und der Lage
t₃ bei einem konstanten Wert C₉ gehalten, während er in der
Lage tT den Wert C₁₀ erhält. Zwischen der Lage t₃ und der
Lage tT nimmt der Gehalt C von der Lage t₃ bis zu der Lage
tT in Form einer Funktion erster Ordnung ab.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform nimmt
der Gehalt C der Germaniumatome von der
Lage tB bis zu der Lage t₄ einen konstanten Wert C₁₁ an,
während der Gehalt C von der Lage t₄ bis zu der Lage
tT von dem Wert C₁₂ bis zu dem Wert C₁₃ in Form einer Funktion
erster Ordnung abnimmt.
Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform nimmt der Gehalt
C der Germaniumatome von der Lage tB bis zu der Lage
tT in Form einer Funktion erster Ordnung von dem Wert C₁₄
bis zu dem Wert 0 ab.
In Fig. 9 wird eine Ausführungsform gezeigt, bei der der
Gehalt C der Germaniumatome von der Lage tB bis zu der Lage
t₅ von dem Wert C₁₅ bis zu dem Wert C₁₆ in Form einer Funktion
erster Ordnung abnimmt und zwischen der Lage t₅ und
der Lage tT bei dem konstanten Wert C₁₆ gehalten wird.
Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform hat der Gehalt
C der Germaniumatome in der Lage tB den Wert C₁₇. Der Gehalt
C vermindert sich von dem Wert C₁₇ ausgehend am Anfang
allmählich und in der Nähe der Lage t₆ plötzlich, bis er
in der Lage t₆ den Wert C₁₈ erhält.
Zwischen der Lage t₆ und der Lage t₇ nimmt der Gehalt C
am Anfang plötzlich und danach allmählich ab, bis er in
der Lage t₇ den Wert C₁₉ erhält. Zwischen der Lage t₇ und
der Lage t₈ nimmt der Gehalt C sehr allmählich ab und erreicht
in der Lage t₈ den Wert C₂₀. Zwischen der Lage t₈
und der Lage tT nimmt der Gehalt entlang einer Kurve mit
der in Fig. 10 gezeigten Gehalt von dem Wert C₂₀ bis zu
einem Wert von im wesentlichen 0 ab.
Wie vorstehend anhand einiger tpyischer Beispiele für
Konzentrationsverteilungen von in dem Schichtbereich (104) enthaltenen Germaniumatomen
in der Richtung der Schichtdicke unter Bezugnahme
auf Fig. 2 bis 10 beschrieben wurde, ist der Schichtbereich
(104) bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung geeigneterweise
mit einer derartigen Konzentrationsverteilung
vorgesehen, daß er an der Trägerseite einen Anteil, in dem
der Gehalt C der Germaniumatome einer Anreicherung der Germaniumatome
entspricht, und an der Seite der Grenzfläche
tT einen Anteil, in dem der Gehalt C der Germaniumatome
einer Verarmung der Germaniumatome bis zu einem Gehalt, der
beträchtlich niedriger ist als der Gehalt an der Trägerseite,
entspricht, aufweist.
Der am Aufbau der ersten Schicht (102) des erfindungsgemäßen
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials beteiligte Schichtbereich
(104) kann vorzugsweise derart ausgebildet werden,
daß er an der Trägerseite oder im Gegensatz dazu an der
Seite der freien Oberfläche einen lokalisierten Bereich
(A), der Germaniumatome mit einem relativ höheren Gehalt
enthält, aufweist.
Der lokalisierte Bereich (A) kann beispielsweise unter Bezugnahme
auf die in Fig. 2 bis 10 gezeigten Symbole geeigneterweise
innerhalb von 5 µm von der Grenzflächenlage tB
aus vorgesehen sein.
Im Rahmen der Erfindung kann der vorstehend erwähnte lokalisierte
Bereich (A) mit dem gesamten Schichtbereich (LT),
der sich von der Grenzflächenlage tB aus bis zu einer Tiefe
bzw. mit einer Dicke von 5 µm erstreckt, identisch gemacht
werden oder alternativ einen Teil des Schichtbereichs (LT)
bilden.
Es kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den erforderlichen
Eigenschaften der zu bildenden ersten Schicht
(102) festgelegt werden, ob der lokalisierte Bereich (A) als
Teil des Schichtbereichs (LT) gebildet wird oder den gesamten
Schichtbereich (LT) einnimmt.
Der lokalisierte Bereich (A) kann vorzugsweise gemäß einer
derartigen Schichtbildung gebildet werden, daß der Höchstwert
Cmax des Gehalts der Germaniumatome in der Verteilung
in der Richtung der Schichtdicke (der Höchstwert der
Konzentration) geeigneterweise 1000 Atom-ppm oder mehr,
vorzugsweise 5000 Atom-ppm oder mehr und insbesondere
1×10⁴ Atom-ppm oder mehr, bezogen auf die Summe der Germaniumatome
und der Siliciumatome, beträgt.
D. h., daß der Germaniumatome enthaltende Schichtbereich (104)
im Rahmen der Erfindung so gebildet wird, daß der Höchstwert
Cmax der Konzentration innerhalb einer Schichtdicke
von 5 µm von der Trägerseite aus (in dem Schichtbereich mit
einer Dicke von 5 µm, von tB aus gerechnet) vorliegen kann.
Im Rahmen der Erfindung kann der Gehalt der Germaniumatome
in dem Germaniumatome enthaltenden Schichtbereich (104) in
geeigneter Weise nach Wunsch so festgelegt werden, daß die
Aufgabe der Erfindung wirksam gelöst wird, und dieser Gehalt
kann geeigneterweise 1 bis 10×10⁵ Atom-ppm, vorzugsweise
100 bis 9,5×10⁵ Atom-ppm und insbesondere 500 bis
8×10⁵ Atom-ppm betragen.
In dem erfindungsgemäßen elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial
gehören die Schichtdicke des Schichtbereichs (104)
und die Schichtdicke des Schichtbereichs (105) zu den Faktoren,
die für eine wirksame Lösung der Aufgabe der Erfindung wichtig
sind, weshalb bei der Gestaltung des elektrophotographischen
Aufzeichnungsmaterials in ausreichendem Maße auf diese
Schichtdicken geachtet werden sollte, damit dem gebildeten
fotoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial gewünschte Eigenschaften
verliehen werden können.
Im Rahmen der Erfindung kann die Schichtdicke TB des Schichtbereichs
(104) geeigneterweise 3,0 nm bis 50 µm, vorzugsweise
4,0 nm bis 40 µm und insbesondere 5,0 nm bis 30 µm betragen.
Andererseits kann die Schichtdicke T des Schichtbereichs
(S) geeigneterweise 0,5 bis 90 µm, vorzugsweise 1 bis 80 µm
und insbesondere 2 bis 50 µm betragen.
Die Summe der Schichtdicke TB des Schichtbereichs (104) und
der Schichtdicke T des Schichtbereichs (105), (TB+T), kann
bei der Gestaltung der Schichten des fotoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials
geeigneterweise auf der Grundlage einer
gegenseitigen organischen Beziehung zwischen den für
beide Schichtbereiche erforderlichen Eigenschaften und den
für die gesamte erste Schicht (102) erforderlichen Eigenschaften
in der gewünschten Weise festgelegt werden.
In dem erfindungsgemäßen fotoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial
kann der numerische Bereich für die vorstehend erwähnte
Summe (TB+T) geeigneterweise 1 bis 100 µm, vorzugsweise
1 bis 80 µm und insbesondere 2 bis 50 µm betragen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
die numerischen Werte für die einzelnen vorstehend erwähnten
Schichtdicken TB und T vorzugsweise so gewählt, daß die
Beziehung TB/T≦1 erfüllt wird.
Bei der Wahl der numerischen Werte für die Schichtdicken
TB und T in dem vorstehend erwähnten Fall sollten die Werte
von TB und T vorzugsweise derart festgelegt werden, daß die
Beziehung TB/T≦0,9 und insbesondere TB/T≦0,8 erfüllt
wird.
Wenn der Gehalt der Germaniumatome in dem Schichtbereich
(104) im Rahmen der Erfindung 1×10⁵ Atom-ppm oder mehr beträgt,
sollte der Schichtbereich (104) geeigneterweise mit
einer möglichst geringen Schichtdicke TB, die geeigneterweise
30 µm oder weniger, vorzugsweise 25 µm oder weniger
und insbesondere 20 µm oder weniger beträgt, hergestellt
werden.
Beispiele für Halogenatome (X), die gegebenenfalls in den
Schichtbereich (104) und/oder den Schichtbereich (105), aus denen
die erste Schicht (102) gebildet wird, eingebaut werden
können, sind im Rahmen der Erfindung Fluor, Chlor, Brom und
Jod, wobei Fluor und Chlor besonders bevorzugt werden.
In dem erfindungsgemäßen elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial
ist in der ersten Schicht (102) ein Sauerstoffatome
enthaltender Schichtbereich (O) vorgesehen, um Verbesserungen
hinsichtlich der Erzielung einer besseren Ladungshaltigkeit, einer höheren Lichtempfindlichkeit
und eines höheren Dunkelwiederstandes
zu erzielen. Die in der ersten
Schicht (102) enthaltenen Sauerstoffatome können entweder
überall in dem gesamten Schichtbereich der ersten
Schicht (102) oder nur örtlich in einem Teil des Schichtbereichs
der ersten Schicht (102) enthalten sein.
Die Verteilung der Sauerstoffatome
in dem Schichtbereich (O) ist derart, daß ihr Gehalt
C(O) innerhalb der zu der Oberfläche des Trägers parallelen
Ebenen jeweils gleichmäßig ist, wobei die Konzentration
C(O) in der Richtung der Schichtdicke jedoch zunimmt.
Fig. 11 bis 16 zeigen typische Beispiele für Verteilungen
von Sauerstoffatomen innerhalb der ersten Schicht (102) als
Ganzes. In diesen Figuren zeigt die Abszisse die Verteilungskonzentration
der Sauerstoffatome in der Richtung der
Schichtdicke und die Ordinate die Schichtdicke der Fotoleitfähigkeit
zeigenden ersten Schicht (102), während tB die Lage
der Endfläche (der unteren Endfläche) der ersten Schicht
(102) an der Trägerseite und tT die Lage der Endfläche (der
oberen Endfläche) an der Seite, die der Trägerseite entgegengesetzt
ist, zeigt. D. h., daß die Schichtbildung der
ersten Schicht (102) von der tB-Seite ausgehend in Richtung
auf die tT-Seite fortschreitet.
Bei der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform sind in dem
Schichtbereich von der Lage tB bis zu der Lage t₉ keine
Sauerstoffatome enthalten, während in dem Schichtbereich
von der Lage t₉ bis zu der Lage tT, der Grenzfläche zwischen
der ersten Schicht (102) und der zweiten Schicht (103),
Sauerstoffatome enthalten sind, wobei der Gehalt C(O) der
Sauerstoffatome von der Lage t₉ ausgehend in Richtung auf
die tT-Seite allmählich und kontinuierlich zunimmt. In der
Lage tT beträgt der Gehalt C(O) der Sauerstoffatome C₂₁.
Bei der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform sind überall
in dem gesamten Schichtbereich der ersten Schicht (102) von
der Lage tB bis zu der Grenzfläche tT Sauerstoffatome enthalten,
wobei der Gehalt C(O) der Sauerstoffatome bis zu
der Lage tT, wo er den Wert C₂₂ erreicht, allmählich und
stufenlos gleichförmig zunimmt.
Bei der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform nimmt der Gehalt
C(O) der Sauerstoffatome in dem Schichtbereich von
der Lage tB, wo er den Wert 0 hat, bis zu der Lage t₁₀, wo
er den Wert C₂₃ erreicht, gleichförmig zu, während der Gehalt
C(O) der Sauerstoffatome in dem Schichtbereich von
der Lage t₁₀ bis zu der Lage tT bei dem konstanten Wert C₂₃
gehalten wird.
Bei der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform nimmt der Gehalt
C(O) der Sauerstoffatome in dem Schichtbereich von der
Lage tB, wo er den Wert C₂₄ hat, bis zu der Lage t₁₁, wo er
den Wert C₂₅ erreicht, sanft ab, während der Gehalt C(O)
in dem Schichtbereich von der Lage t₁₁ bis zu der Lage t₁₂
den konstanten Wert C₂₅ hat, und der Gehalt C(O) der Sauerstoffatome
nimmt in dem Schichtbereich von der Lage t₁₂,
wo er den Wert C₂₅ hat, bis zu der Lage tT, wo er den Wert
C₂₆ erreicht, kontinuierlich zu.
Bei der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform wird der Fall
gezeigt, daß zwei Sauerstoffatome enthaltende Schichtbereiche
(O) vorhanden sind. Im einzelnen nimmt der Gehalt
C(O) der Sauerstoffatome in dem Schichtbereich von der Lage
tB, wo er den Wert C₂₇ hat, bis zu der Lage t₁₃, wo er
den Wert 0 erreicht, ab. In dem Schichtbereich von der Lage
t₁₃ bis zu der Lage t₁₄ sind keine Sauerstoffatome enthalten,
während der Gehalt C(O) der Sauerstoffatome von dem
Wert 0 in der Lage t₁₄ ausgehend bis zu dem Wert C₂₈ in
der Lage tT gleichförmig zunimmt.
Im Fall der Fig. 16 hat der Gehalt C(O) der Sauerstoffatome
in dem Schichtbereich von der Lage tB bis zu der Lage t₁₅
den konstanten Wert C₂₉, während der Gehalt in dem Schichtbereich
von der Lage t₁₅ bis zu der Lage tT anfänglich
langsam und danach plötzlich zunimmt, bis er in der Lage
tT den Wert C₃₀ erreicht.
Der Sauerstoffatome enthaltende
Schichtbereich (O), der in der ersten Schicht (102) enthalten
ist, wird derart ausgebildet, daß er den gesamten Schichtbereich
der ersten Schicht (102) einnimmt, wenn hauptsächlich
Verbesserungen der Lichtempfindlichkeit und des Dunkelwiderstandes
angestrebt werden, während er in der Nähe der
Grenzfläche mit der zweiten Schicht (103) ausgebildet wird,
um die Injektion von Ladungen von der freien Oberfläche der
lichtempfangenen Schicht her zu verhindern, oder er wird
derart ausgebildet, daß er den Schichtbereich (E) in dem
Endteil an der Trägerseite einnimmt, wenn hauptsächlich
eine Verstärkung der Haftung zwischen dem Träger und der
lichtempfangenden Schicht angestrebt wird.
In dem an erster Stelle erwähnten Fall kann der Gehalt der
Sauerstoffatome in dem Schichtbereich (O) geeigneterweise
relativ kleiner gewählt werden,
während der Gehalt der Sauerstoffatome
in dem an zweiter Stelle erwähnten Fall in der
Nähe der Grenzfläche mit der zweiten Schicht (103) erhöht
wird,
und
der Gehalt der Sauerstoffatome wird in dem an dritter Stelle
erwähnten Fall relativ groß gewählt.
Um gleichzeitig die in dem an erster Stelle erwähnten Fall,
dem an zweiter Stelle erwähnten Fall und dem an dritter
Stelle erwähnten Fall angestrebten Verbesserungen zu erzielen,
können die Sauerstoffatome in dem Schichtbereich
(O) derart verteilt werden, daß sie an der Trägerseite mit
einem relativ höheren Gehalt, in der Mitte der ersten
Schicht (102) mit einem relativ niedrigeren Gehalt und in
dem Grenzflächen-Schichtbereich an der Grenzfläche mit der
zweiten Schicht (103) mit einer erhöhten Menge von Sauerstoffatomen
verteilt sind.
Im Rahmen der Erfindung kann der Gehalt der Sauerstoffatome,
die in dem Schichtbereich (O), der in der ersten Schicht
(102) vorgesehen ist, enthalten sind, in geeigneter Weise in
Abhängigkeit von den Eigenschaften, die für den Schichtbereich
(O) selbst erforderlich sind, oder in dem Fall, daß
der Schichtbereich (O) in unmittelbarer Berührung mit dem
Träger vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einer organischen
Beziehung, beispielsweise der Beziehung zu den Eigenschaften
an der Berührungs-Grenzfläche mit dem Träger und anderen
Beziehungen, gewählt werden.
Wenn ein anderer Schichtbereich in unmittelbarer Berührung
mit dem Schichtbereich (O) ausgebildet werden soll, kann
der Gehalt der Sauerstoffatome geeigneterweise auch unter
Berücksichtigung der Eigenschaften des anderen Schichtbereichs
und der Beziehung zu den Eigenschaften an der Berührungs-
Grenzfläche mit dem anderen Schichtbereich gewählt
werden.
Der Gehalt der Sauerstoffatome in dem Schichtbereich (O)
kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den Eigenschaften,
die das zu bildende elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial
haben muß, nach Wunsch festgelegt werden und kann
geeigneterweise 0,001 bis 50 Atom-%, vorzugsweise 0,002 bis
40 Atom-% und insbesondere 0,003 bis 30 Atom-% betragen.
Wenn der Schichtbereich (O) im Rahmen der Erfindung den
gesamten Bereich der ersten Schicht (102) einnimmt oder wenn
er zwar nicht den gesamten Schichtbereich einnimmt, jedoch
eine Schichtdicke T₀ hat, die relativ zu der Schichtdicke
T der ersten Schicht (102) ausreichend groß ist, sollte die
Obergrenze des Gehalts der Sauerstoffatome in dem Schichtbereich
(O) geeigneterweise in ausreichendem Maße geringer
sein als der vorstehend erwähnte Wert.
Die Obergrenze des Gehalts der Sauerstoffatome in dem
Schichtbereich (O) kann im Rahmen der Erfindung geeigneterweise
30 Atom-% oder weniger, vorzugsweise 20 Atom-%
oder weniger und insbesondere 10 Atom-% oder weniger betragen,
wenn das Verhältnis der Schichtdicke T₀ des Schichtbereichs
(O) zu der Schichtdicke T der ersten Schicht (102)
den Wert 2/5 oder einen höheren Wert hat.
Der am Aufbau der ersten Schicht (102) beteiligte, Sauerstoffatome
enthaltende Schichtbereich (O) kann im Rahmen der Erfindung
vorzugsweise derart ausgebildet werden, daß er an
der Trägerseite und in der Nähe der Grenzfläche tT wie
vorstehend beschrieben einen lokalisierten Bereich (B), der
Sauerstoffatome mit einem relativ höheren Gehalt enthält,
aufweist, und in diesem Fall kann die Haftung zwischen dem
Schichtträger und der lichtempfangenden Schicht weiter verbessert
werden, und auch das Aufnahmepotential kann verbessert werden.
Wie anhand der in Fig. 11 bis 16 gezeigten Symbole erläutert
wird, kann der lokalisierte Bereich (B) geeigneterweise innerhalb
von 5 µm von der Grenzflächenlage tB oder tT aus
vorgesehen sein.
Der vorstehend erwähnte lokalisierte Bereich (B) kann
mit dem gesamten Schichtbereich (LT),
der sich von der Grenzflächenlage tB oder tT aus gerechnet
bis zu einer Tiefe mit einer Dicke von 5 µm erstreckt, identisch
gemacht werden oder alternativ einen Teil des Schichtbereichs
(LT) bilden.
Es kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den erforderlichen
Eigenschaften der zu bildenden ersten Schicht (102)
festgelegt werden, ob der lokalisierte Bereich (B) als Teil
des Schichtbereichs (LT) gestaltet wird oder den gesamten
Schichtbereich (LT) einnimmt.
Der lokalisierte Bereich (B) kann vorzugsweise gemäß einer
derartigen Schichtbildung gebildet werden, daß der Höchstwert
Cmax des Gehalts der Sauerstoffatome in der Verteilung
in der Richtung der Schichtdicke geeigneterweise 500 Atom-
ppm oder mehr, vorzugsweise 800 Atom-ppm oder mehr und insbesondere
1000 Atom-ppm oder mehr betragen kann.
D. h., daß der Sauerstoffatome enthaltende Schichtbereich
(O) so gebildet wird, daß der
Höchstwert Cmax der Konzentration innerhalb einer Schichtdicke
von 5 µm von der Trägerseite oder der Seite der Grenzfläche
mit der zweiten Schicht (103) (in dem Schichtbereich
mit einer Dicke von 5 µm, von tB oder von tT aus gerechnet)
vorliegen kann.
Die Bildung des aus a-Ge(Si, H, X) bestehenden Schichtbereichs
(104) kann durch ein Vakuumbedampfungsverfahren
unter Ausnutzung der Entladungserscheinung, beispielsweise
durch das Glimmentladungsverfahren, das Zerstäubungsverfahren
oder das Ionenplattierverfahren, durchgeführt
werden. Die grundlegende Verfahrensweise für die Bildung
des aus a-Ge(Si, H, X) bestehenden Schichtbereichs (104) durch
das Glimmentladungsverfahren besteht beispielsweise darin,
daß ein zur Zuführung von Germaniumatomen befähigtes
gasförmiges Ausgangsmaterial für die Zuführung von Ge, gegebenenfalls
zusammen mit einem zur Zuführung von Siliciumatomen
befähigten gasförmigen Ausgangsmaterial für die
Zuführung von Si und einem gasförmigen Ausgangsmaterial
für die Einführung von Wasserstoffatomen und/oder einem
gasförmigen Ausgangsmaterial für die Einführung von Halogenatomen,
in eine Abscheidungskammer, die im Inneren
auf einen verminderten Druck gebracht werden kann, eingeleitet
wird und daß durch Anregung einer Glimmentladung
in der Abscheidungskammer eine Plasmaatmosphäre aus diesen
Gasen gebildet wird, wodurch auf der Oberfläche eines Trägers,
der in eine vorher festgelegte Lage gebracht wurde,
eine aus a-Ge(Si, H, X) bestehende Schicht gebildet wird.
Für den Einbau von Germaniumatomen mit einer ungleichmäßigen
Konzentration kann der Gehalt der Germaniumatome bei
der Bildung der aus a-Ge(Si, H, X) bestehenden Schicht gemäß
einer gewünschten Kurve der Änderungsgeschwindigkeit
gesteuert bzw. reguliert werden. Alternativ kann für die
Bildung durch das Zerstäubungsverfahren unter Anwendung eines
aus Si bestehenden Targets oder von zwei plattenförmigen
Targets, von denen eines aus Si und das andere aus Ge besteht,
oder eines aus einer Mischung von Si und Ge bestehenden
Targets in einer Atmosphäre aus einem Inertgas wie z. B.
Ar oder He oder aus einer auf diesen Gasen basierenden Gasmischung
ein gegebenenfalls mit einem verdünnenden Gas wie
z. B. He oder Ar verdünntes gasförmiges Ausgangsmaterial
für die Zuführung von Ge ggf. zusammen mit einem Gas für die
Einführung von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen
in eine zur Zerstäubung dienende Abscheidungskammer
eingeleitet werden und kann eine Plasmaatmosphäre aus gewünschten
Gasen gebildet werden. Um die Verteilung der Germaniumatome
ungleichmäßig zu machen, kann beispielsweise
die Durchflußgeschwindigkeit des gasförmigen Ausgangsmaterials
für die Zuführung von Ge bei der Zerstäubung des Targets
gemäß einer gewünschten Kurve der Änderungsgeschwindigkeit
gesteuert werden.
Zu dem für die Zuführung von Si
einzusetzenden gasförmigen Ausgangsmaterial können als
wirksame Materialien gasförmige oder vergasbare Siliciumhydride
(Silane) wie z. B. SiH₄, Si₂H₆, Si₃H₈, Si₄H₁₀ und
andere gehören. SiH₄ und Si₂H₆ werden im Hinblick auf ihre
einfache Handhabung während der Schichtbildung und auf den
Wirkungsgrad hinsichtlich der Zuführung von Si besonders
bevorzugt.
Als Substanzen, die gasförmige Ausgangsmaterialien für die
Zuführung von Ge sein können, können in wirksamer Weise
gasförmige oder vergasbare Germaniumhydride (Germane) wie
z. B. GeH₄, Ge₂H₆, Ge₃H₈, Ge₄H₁₀, Ge₅H₁₂, Ge₆H₁₄, Ge₇H₁₆,
Ge₈H₁₈ und Ge₉H₂₀ eingesetzt werden. Im Hinblick auf ihre
einfache Handhabung während der Schichtbildung und auf den
Wirkungsgrad hinsichtlich der Zuführung von Ge werden GeH₄,
Ge₂H₆ und Ge₃H₈ besonders bevorzugt.
Als wirksame gasförmige Ausgangsmaterialien für die Einführung
von Halogenatomen, die im Rahmen der Erfindung einzusetzen
sind, kann eine Vielzahl von Halogenverbindungen,
wozu z. B. vorzugsweise gasförmige oder vergasbare Halogenverbindungen
wie z. B. gasförmige Halogene, Halogenide und
Interhalogenverbindungen oder mit Halogen substituierte
Silanderivate gehören, und andere erwähnt werden.
Als wirksame Ausgangsmaterialien
für die Einführung von Halogenatomen können auch gasförmige
oder vergasbare Siliciumverbindungen, die Halogenatome
enthalten und die aus Siliciumatomen und Halogenatomen als
am Aufbau beteiligten Elementen gebildet sind, eingesetzt
werden.
Als typische Beispiele für Halogenverbindungen, die
vorzugsweise eingesetzt werden, können
gasförmige Halogene wie z. B. Fluor, Chlor, Brom oder Jod
und Interhalogenverbindungen wie z. B. BrF, ClF, ClF₃, BrF₅,
BrF₃, JF₃, JF₇, JCl und JBr erwähnt werden.
Als Halogenatome enthaltende Siliciumverbindungen, d. h. als
mit Halogenen substituierte Silanderivate, können vorzugsweise
Siliciumhalogenide wie z. B. SiF₄, Si₂F₆, SiCl₄ und
SiBr₄ eingesetzt werden.
Wenn das erfindungsgemäße elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial
durch das Glimmentladungsverfahren unter Anwendung einer
solchen Halogenatome enthaltenden Siliciumverbindung
gebildet wird, kann auf einem gewünschten Schichtträger ein aus
Halogenatome enthaltendem a-SiGe bestehender Schichtbereich
(104) gebildet werden, ohne daß als zur Zuführung von
Si befähigtes gasförmiges Ausgangsmaterial ein gasförmiges
Siliciumhydrid zusammen mit dem gasförmigen Ausgangsmaterial
für die Zuführung von Ge eingesetzt wird.
Im Fall der Bildung des Halogenatome enthaltenden Schichtbereichs
(104) durch das Glimmentladungsverfahren besteht
die grundlegende Verfahrensweise beispielsweise darin, daß
ein Siliciumhalogenid als gasförmiges Ausgangsmaterial für
die Zuführung von Si, ein Germaniumhydrid als gasförmiges
Ausgangsmaterial für die Zuführung von Ge und ein Gas wie
z. B. Ar, H₂ oder He in einem vorher festgelegten Mischungsverhältnis
in die zur Bildung des Schichtbereichs (104) dienende
Abscheidungskammer eingeleitet werden und daß eine
Glimmentladung angeregt wird, um eine Plasmaatmosphäre aus
diesen Gasen zu bilden, wodurch auf einem gewünschten Träger
der Schichtbereich (104) gebildet werden kann. Für eine
einfachere Steuerung des Anteils der eingebauten Wasserstoffatome
können mit diesen Gasen auch Wasserstoffgas oder
eine gasförmige, Wasserstoffatome enthaltende Siliciumverbindung
in einer gewünschten Menge zur Bildung der Schicht
vermischt werden.
Ferner ist jedes Gas nicht auf eine einzelne Spezies eingeschränkt,
sondern es können mehrere Spezies in irgendeinem
gewünschten Mischungsverhältnis eingesetzt werden.
Für die Bildung des aus a-Ge(Si, H, X) bestehenden Schichtbereichs
(104) durch das Ionenplattierverfahren könenn polykristallines
Silicium oder Einkristall-Silicium und polykristallines
Germanium oder Einkristall-Germanium als Verdampfungsquelle
in ein Verdampfungsschiffchen hineingebracht
werden, und die Verdampfungsquelle wird durch Erhitzen
nach dem Widerstandsheizverfahren oder dem Elektronenstrahlverfahren
verdampft, wobei dem fliegenden, verdampften
Produkt ein Durchtritt durch eine gewünschte Gasplasmaatmosphäre
ermöglicht wird.
Im Fall des Zerstäubungsverfahrens und des Ionenplattierverfahrens
können in die gebildete Schicht Halogenatome
eingeführt werden, indem die gasförmige Halogenverbindung
oder die gasförmige, Halogenatome enthaltende Siliciumverbindung,
die vorstehend erwähnt wurden, in eine Abscheidungskammer
eingeleitet wird und eine Plasmaatmosphäre aus
diesem Gas gebildet wird.
Andererseits kann für die Einführung von Wasserstoffatomen
ein gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von
Wasserstoffatomen, beispielsweise H₂ oder Gase wie z. B.
Silane und/oder Germaniumhydride, wie sie vorstehend erwähnt
wurden, in eine zur Zerstäubung dienende Abscheidungskammer
eingeleitet werden, worauf eine Plasmaatmosphäre
aus diesen Gasen gebildet wird.
Als gasförmiges Ausgangsmaterial
für die Einführung von Halogenatomen können die Halogenide
oder halogenhaltigen Siliciumverbindungen, die vorstehend
erwähnt wurden, wirksam eingesetzt werden. Im übrigen ist
es auch möglich, als wirksames Ausgangsmaterial für die
Bildung des Schichtbereichs (102) gasförmige oder vergasbare
Substanzen, wozu Halogenide, die Wasserstoffatome als eine
der am Aufbau beteiligten Atomarten enthalten, z. B. Halogenwasserstoffe
wie z. B. HF, HCl, HBr oder HJ, halogensubstituierte
Siliciumhydride wie z. B. SiH₂F₂, SiH₂J₂, SiH₂Cl₂,
SiHCl₃, SiH₂Br oder SiHBr₃, halogenierte Germaniumhydride
wie z. B. GeHF₃, GeH₂F₂, GeH₃F, GeHCl₃, GeH₂Cl₂, GeH₃Cl,
GeHBr₃, GeH₂Br₂, GeH₃Br, GeHJ₃, GeH₂J₂ oder GeH₃J gehören, oder
Germaniumhalogenide wie z. B. GeF₄, GeCl₄, GeBr₄, GeJ₄, GeF₂,
GeCl₂, GeBr₂ oder GeJ₂ einzusetzen.
Unter diesen Substanzen können Halogenide, die Wasserstoffatome
enthalten, vorzugsweise als Ausgangsmaterial für die
Einführung von Halogenatomen eingesetzt werden, weil während
der Bildung des Schichtbereichs (104) gleichzeitig mit der
Einführung von Halogenatomen in die Schicht Wasserstoffatome
eingeführt werden können, die hinsichtlich der Steuerung
der elektrischen oder fotoelektrischen Eigenschaften sehr
wirksam sind.
Für die Einführung von Wasserstoffatomen in die Struktur
des Schichtbereichs (104) kann anders als bei den vorstehend
erwähnten Verfahren ermöglicht werden, daß in einer Abscheidungskammer
H₂ oder ein Siliciumhydrid wie z. B. SiH₄,
Si₂H₆, Si₃H₈, Si₄H₁₀ zusammen mit Germanium oder einer Germaniumverbindung
für die Zuführung von Ge oder ein Germaniumhydrid
wie z. B. GeH₄, Ge₂H₆, Ge₃H₈, Ge₄H₁₀, Ge₅H₁₂,
Ge₆H₁₄, Ge₇H₁₆, Ge₈H₁₈ oder Ge₉H₂₀ zusammen mit Silicium
oder einer Siliciumverbindung für die Zuführung von Si
vorliegt, worauf eine Entladung angeregt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sollte
die Menge der Wasserstoffatome oder die Menge der
Halogenatome oder die Summe der Mengen der Wasserstoffatome
und der Halogenatome, die in dem am Aufbau
der zu bildenden ersten Schicht (102) beteiligten
Schichtbereich (104) enthalten sein sollen, geeigneterweise
0,01 bis 40 Atom-%, vorzugsweise 0,05 bis 30 Atom-% und
insbesondere 0,1 bis 25 Atom-% betragen.
Für die Steuerung der Menge der Wasserstoffatome
und/oder der Halogenatome, die in dem
Schichtbereich (104) enthalten sein sollen, können beispielsweise
die Trägertemperatur und/oder die Menge der in das
Abscheidungsvorrichtungssystem einzuleitenden Ausgangsmaterialien,
die für den Einbau von Wasserstoffatomen
oder Halogenatomen eingesetzt werden, die Entladungsleistung
usw. gesteuert werden.
Im Rahmen der Erfindung werden für die Bildung des aus
a-Si(H, X) bestehenden Schichtbereichs (105) die Ausgangsmaterialien
(I) für die Bildung des Schichtbereichs (104), aus
denen das gasförmige Ausgangsmaterial für die Zuführung von
Ge weggelassen worden ist, als Ausgangsmaterialien (II) für
die Bildung des Schichtbereichs (105) eingesetzt, und die
Schichtbildung kann nach dem gleichen Verfahren und unter
den gleichen Bedingungen wie bei der Bildung des Schichtbereichs
(104) durchgeführt werden.
Im einzelnen kann der aus a-Si(H, X) bestehende Schichtbereich
(105) erfindungsgemäß durch das Vakuumbedampfungsverfahren
unter Ausnutzung der Entladungserscheinung, beispielsweise
durch das Glimmentladungsverfahren, das Zerstäubungsverfahren
oder das Ionenplattierverfahren, gebildet
werden. Die grundlegende Verfahrensweise für die
Bildung des aus a-Si(H, X) bestehenden Schichtbereichs (105)
besteht beispielsweise darin, daß ein zur Zuführung von
Siliciumatomen befähigtes gasförmiges Ausgangsmaterial für
die Zuführung von Si, wie es vorstehend beschrieben wurde,
gegebenenfalls zusammen mit gasförmigen Ausgangsmaterialien
für die Einführung von Wasserstoffatomen und/oder von
Halogenatomen, in eine Abscheidungskammer, die im Inneren
auf einen verminderten Druck gebracht werden kann, eingeleitet
wird und daß in der Abscheidungskammer eine Glimmentladung
angeregt wird, wodurch auf einem gewünschten Träger,
der in eine vorher festgelegte Lage gebracht wurde, eine
aus a-Si(H, X) bestehende Schicht gebildet wird. Alternativ
können für die Bildung durch das Zerstäubungsverfahren
Gase für die Einführung von Wasserstoffatomen und/
oder von Halogenatomen in eine zur Zerstäubung dienende
Abscheidungskammer eingeleitet werden, wenn die Zerstäubung
eines aus Si bestehenden Targets in einem Inertgas wie
z. B. Ar oder He oder in einer auf diesen Gasen basierenden
Gasmischung durchgeführt wird.
Die Menge der Wasserstoffatome
oder die Menge der Halogenatome oder die
Summe der Mengen der Wasserstoffatome und der Halogenatome,
die in dem am Aufbau der zu bildenden ersten Schicht
(102) beteiligten Schichtbereich (105) enthalten sein sollen,
sollte geeigneterweise 1 bis 40 Atom-%, vorzugsweise 5 bis 30 Atom-%
und insbesondere 5 bis 25 Atom-% betragen.
Für die Bildung des Sauerstoffatome enthaltenden Schichtbereichs
(O) in der ersten Schicht (102) kann
während der Bildung der ersten Schicht (102) ein
Ausgangsmaterial für die Einführung von Sauerstoffatomen
zusammen mit dem vorstehend erwähnten Ausgangsmaterial für
die Bildung der ersten Schicht (102) eingesetzt und in die
Schicht eingebaut werden, während die Mengen dieser Ausgangsmaterialien
gesteuert werden.
Wenn für die Bildung des Schichtbereichs (O) das Glimmentladungsverfahren
angewandt wird, kann das gasförmige Ausgangsmaterial
für die Bildung des Schichtbereichs (O) hergestellt
werden, indem zu dem Ausgangsmaterial, das in der
gewünschten Weise aus den vorstehend erwähnten Ausgangsmaterialien
für die Bildung der ersten Schicht (102) ausgewählt
wurde, ein Ausgangsmaterial für die Einführung von
Sauerstoffatomen hinzugegeben wird. Als ein solches Ausgangsmaterial
für die Einführung von Sauerstoffatomen können
die meisten gasförmigen oder vergasbaren Substanzen,
die als am Aufbau beteiligte Atome mindestens Sauerstoffatome
enthalten, eingesetzt werden.
Es kann beispielsweise eine Mischung aus einem gasförmigen
Ausgangsmaterial, das Siliciumatome als am Aufbau beteiligte
Atome enthält, einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das Sauerstoffatome als am Aufbau beteiligte Atome enthält,
und gegebenenfalls einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das Wasserstoffatome und/oder Halogenatome als am
Aufbau beteiligte Atome enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis;
eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das Siliciumatome als am Aufbau beteiligte
Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das Sauerstoffatome und Wasserstoffatome als am Aufbau beteiligte
Atome enthält, ebenfalls in einem gewünschten Mischungsverhältnis,
oder eine Mischung aus einem gasförmigen
Ausgangsmaterial, das Siliciumatome als am Aufbau beteiligte
Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das Siliciumatome, Sauerstoffatome und Wasserstoffatome
als am Aufbau beteiligte Atome enthält,
eingesetzt werden.
Alternativ kann auch eine Mischung aus einem gasförmigen
Ausgangsmaterial, das Siliciumatome und Wasserstoffatome
als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und einem
gasförmigen Ausgangsmaterial, das Sauerstoffatome
als am Aufbau beteiligte Atome enthält, eingesetzt werden.
Im einzelnen können beispielsweise Sauerstoff (O₂), Ozon
(O₃), Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO₂), Distickstoffmonoxid
(N₂O), Distickstofftrioxid (N₂O₃), Distickstofftetroxid
(N₂O₄), Distickstoffpentoxid (N₂O₅) und
Stickstofftrioxid (NO₃) und niedere Siloxane, die als am
Aufbau beteiligte Atome Siliciumatome, Sauerstoffatome
und Wasserstoffatome enthalten, wie z. B. Disiloxan
(H₃SiOSiH₃) und Trisiloxan (H₃SiOSiH₂OSiH3) erwähnt werden.
Für die Bildung des Sauerstoffatome enthaltenden Schichtbereichs
(O) durch das Zerstäubungsverfahren kann eine Einkristall-
oder eine polykristalline Si-Scheibe oder eine
SiO₂-Scheibe oder eine Scheibe, in der eine Mischung von
Si und SiO₂ enthalten ist, als Target verwendet werden, und
diese Scheiben können in verschiedenen Gasatmosphären zerstäubt
werden.
Wenn beispielsweise eine Si-Scheibe als Target verwendet
wird, kann ein gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung
von Sauerstoffatomen, gegebenenfalls zusammen mit einem
gasförmigen Ausgangsmaterial für die Einführung von
Wasserstoffatomen und/oder von Halogenatomen, das gegebenenfalls
mit einem verdünnenden Gas verdünnt sein kann, zur
Bildung eines Gasplasmas aus diesen Gasen in eine zur Zerstäubung
dienende Abscheidungskammer eingeleitet werden,
in der eine Zerstäubung der vorstehend erwähnten Si-Scheibe
durchgeführt werden kann.
Die Zerstäubung kann alternativ unter Verwendung von getrennten
Targets aus Si und SiO₂ oder unter Verwendung eines
plattenförmigen Targets, in dem eine Mischung von Si
und SiO₂ enthalten ist, in einer Atmosphäre eines verdünnenden
Gases als Gas für die Zerstäubung oder in einer Gasatmosphäre,
die als am Aufbau beteiligte Atome mindestens
Wasserstoffatome und/oder Halogenatome enthält,
durchgeführt werden. Als gasförmiges Ausgangsmaterial für
die Einführung von Sauerstoffatomen können auch im Fall der
Zerstäubung die gasförmigen Ausgangsmaterialien, die im
Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen Glimmentladungsverfahren
als Beispiele für gasförmige Ausgangsmaterialien
zur Einführung von Sauerstoffatomen erwähnt wurden,
als wirksame Gase eingesetzt werden.
Wenn im Rahmen der Erfindung während der Bildung der ersten
Schicht (102) ein Sauerstoffatome enthaltender Schichtbereich
(O) gebildet wird, kann der Schichtbereich (O),
der eine gewünschte Konzentrationsverteilung in der Richtung der Schichtdicke
hat, durch Veränderung des Gehalts C(O) der in dem
Schichtbereich (O) enthaltenen Sauerstoffatome gebildet
werden, indem im Fall der Glimmentladung ein gasförmiges
Ausgangsmaterial für die Einführung von Sauerstoffatomen,
deren Gehalt C(O) verändert werden soll, in eine Abscheidungskammer
eingeleitet wird, während die Gasdurchflußgeschwindigkeit
dieses gasförmigen Ausgangsmaterials gemäß
einer gewünschten Kurve der Änderungsgeschwindigkeit in
geeigneter Weise verändert wird. Beispielsweise kann die
Öffnung eines bestimmten Nadelventils, das im Verlauf des
Gasdurchflußkanalsystems vorgesehen ist, durch ein manuelles
Verfahren oder durch ein anderes üblicherweise angewandtes
Verfahren, beispielsweise durch ein Verfahren unter
Anwendung eines Motors mit Außenantrieb usw., allmählich
verändert werden. Während dieser Verfahrensweise muß
die Änderungsgeschwindigkeit nicht notwendigerweise linear
sein, sondern die Durchflußgeschwindigkeit kann gemäß einer
Kurve der Änderungsgeschwindigkeit, die zuvor gewählt
wurde, beispielsweise mittels eines Mikrocomputers
gesteuert werden, damit eine gewünschte Gehaltskurve
erhalten wird.
Wenn der Schichtbereich (O) durch das Zerstäubungsverfahren
gebildet wird, kann eine gewünschte Konzentrationsverteilung der
Sauerstoffatome in der Richtung der Schichtdicke durch Veränderung
des Gehalts C(O) der Sauerstoffatome in der Richtung
der Schichtdicke erstens ähnlich wie im Fall des Glimmentladungsverfahrens
dadurch gebildet werden, daß ein Ausgangsmaterial
für die Einführung von Sauerstoffatomen im
gasförmigen Zustand eingesetzt und die Gasdurchflußgeschwindigkeit
dieses Gases in geeigneter Weise nach Wunsch verändert
wrid, wenn es in die Abscheidungskammer eingeleitet
wird.
Zweitens kann eine solche Konzentrationsverteilung auch gebildet werden,
indem zuvor die Zusammensetzung eines zur Zerstäubung dienenden
Targets verändert wird. Wenn beispielsweise ein Target,
das aus einer Mischung von Si und SiO₂ besteht, eingesetzt
werden soll, kann das Mischungsverhältnis von Si zu
SiO₂ in der Richtung der Schichtdicke des Targets verändert
werden.
Bei dem erfindungsgemäßen elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial
kann in den Germaniumatome enthaltenden Schichtbereich
(104) und/oder in den Schichtbereich (105), der keine
Germaniumatome enthält, auch eine Substanz (C) für die
Steuerung der Leitfähigkeit eingebaut werden, wodurch die
Leitfähigkeitseigenschaften des Schichtbereichs (104) und/
oder des Schichtbereichs (105) in der gewünschten Weise frei
gesteuert bzw. reguliert werden können.
Der Schichtbereich (PN), der
eine Substanz (C) für die Steuerung der Leitfähigkeitseigenschaften
enthält, kann in einem Teil oder in dem gesamten
Schichtbereich der ersten Schicht (102) ausgebildet werden.
Alternativ kann der Schichtbereich (PN) in einem Teil oder
in dem gesamten Schichtbereich des Schichtbereichs (104) oder
des Schichtbereichs (105) vorgesehen sein.
Als Substanz (C) für die Steuerung der Leitfähigkeitseigenschaften
können die auf dem Halbleitergebiet eingesetzten
Fremdstoffe erwähnt werden.
Fremdstoffe vom p-Typ, die Si oder Ge Leitfähigkeitseigenschaften
vom p-Typ verleihen, und Fremdstoffe vom n-Typ,
die Si oder Ge Leitfähigkeitseigenschaften vom n-Typ verleihen,
können eingesetzt werden.
Im einzelnen können als Fremdstoffe vom p-Typ Atome, die
zu der Gruppe III des Periodensystems gehören (Atome der
Gruppe III), wie z. B. B (Bor), Al (Aluminium), Ga (Gallium),
In (Indium) und Tl (Thallium), erwähnt werden, wobei B und
Ga bevorzugt werden.
Als Fremdstoffe vom n-Typ können die zu der Gruppe V des
Periodensystems gehörenden Atome (Atome der Gruppe V) wie
z. B. P (Phosphor), As (Arsen), Sb (Antimon) und Bi (Wismut)
erwähnt werden, wobei P und As bevorzugt werden.
Der Gehalt der Substanz (C)
für die Steuerung der Leitfähigkeit in der ersten Schicht
(102), kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den für die
erste Schicht (102) erforderlichen Leitfähigkeitseigenschaften
oder von den Eigenschaften anderer Schichten oder des
Schichtträgers, die in unmittelbarer Berührung mit der ersten
Schicht (102) vorgesehen sind, oder von
beispielsweise der Beziehung zu den Eigenschaften der
erwähnten anderen Schichten oder des Schichtträgers an der Berührungs-
Grenzfläche gewählt werden.
Wenn die vorstehend erwähnte Substanz für die Steuerung
der Leitfähigkeitseigenschaften in die erste Schicht (102)
örtlich in einen gewünschten Schichtbereich der ersten
Schicht (102), insbesondere in einen Endteil-Schichtbereich
(E) an der Trägerseite der ersten Schicht (102), eingebaut
werden soll, wird der Gehalt der Substanz (C) für die Steuerung
der Leitfähigkeitseigenschaften geeigneterweise unter
gebührender Berücksichtigung der Beziehungen zu den Eigenschaften
anderer Schichtbereiche, die in unmittelbarer
Berührung mit dem Schichtbereich (E) vorgesehen sind, oder
zu den Eigenschaften an der Berührungs-Grenzfläche mit den
erwähnten anderen Schichtbereichen festgelegt.
Der Gehalt der in dem Schichtbereich
(PN) enthaltenen Substanz (C) für die Steuerung der
Leitfähigkeitseigenschaften sollte geeigneterweise 0,01 bis 5×10⁴
Atom-ppm, vorzugsweise 0,5 bis 1×10⁴ Atom-ppm und insbesondere
1 bis 5×10³ Atom-ppm betragen.
Wenn der Gehalt der Substanz (C)
für die Steuerung der Leitfähigkeitseigenschaften in dem
Schichtbereich (PN) geeigneterweise 30 Atom-ppm oder mehr,
vorzugsweise 50 Atom-ppm oder mehr und insbesondere 100
Atom-ppm oder mehr beträgt, ist die Substanz (C) geeigneterweise
örtlich in einem Teil des Schichtbereichs der ersten
Schicht (102) enthalten und insbesondere in dem Endteil-
Schichtbereich (E) an der Trägerseite der ersten Schicht
(102) lokalisiert.
Bei dem vorstehend erwähnten Aufbau können dadurch, daß die
Substanz (C) für die Steuerung der Leitfähigkeitseigenschaften
derart in den Endteil-Schichtbereich (E) an der Trägerseite
der ersten Schicht (102) eingebaut wird, daß ihr Gehalt
den vorstehend erwähnten Wert hat oder höher ist, beispielsweise
folgende Vorteile erzielt werden: in dem Fall, daß
die einzubauende Substanz (C) ein Fremdstoff vom p-Typ, wie
er vorstehend erwähnt wurde, ist, kann die Wanderung von
Elektronen, die von der Trägerseite her in die erste Schicht
(102) injiziert werden, wirksam verhindert werden, wenn die
freie Oberfläche der lichtempfangenden Schicht einer Ladungsbehandlung
zu positiver Polarität unterzogen wird. Andererseits
kann in dem Fall, daß die einzubauende Substanz (C)
ein Fremdstoff vom n-Typ ist, die Wanderung positiver Löcher,
die von der Trägerseite her in die erste Schicht (102) injiziert
werden, wirksam verhindert werden, wenn die freie Oberfläche
der lichtempfangenden Schicht einer Ladungsbehandlung zu
negativer Polarität unterzogen wird.
So kann in dem Fall, daß in den vorstehend erwähnten Endteil-
Schichtbereich (E) eine Substanz für die Steuerung der
Leitfähigkeitseigenschaften mit einer bestimmten Polarität
eingebaut ist, der andere Schichtbereich der ersten Schicht
(102), nämlich der Schichtbereich (2), der nicht zu dem vorstehend
erwähnten Endteil-Schichtbereich (E) gehört, eine
Substanz für die Steuerung der Leitfähigkeitseigenschaften
mit der anderen Polarität enthalten, oder der Schichtbereich
(2) kann eine Substanz für die Steuerung der Leitfähigkeitseigenschaften
enthalten, die die gleiche Polarität hat, jedoch
in einer Menge enthalten ist, die viel geringer ist als
die praktisch verwendete Menge, die in dem Endteil-Schichtbereich
(E) enthalten ist.
In einem solchen Fall kann der Gehalt der Substanz (C) für
die Steuerung der Leitfähigkeitseigenschaften, die in dem
vorstehend erwähnten Schichtbereich (Z) enthalten ist, in
geeigneter Weise nach Wunsch in Abhängigkeit von der Polarität
oder dem Gehalt der in dem Endteil-Schichtbereich (E)
enthaltenen Substanz (C) festgelegt werden, wobei dieser
Gehalt in dem Schichtbereich (Z) jedoch geeigneterweise
0,001 bis 1000 Atom-ppm, vorzugsweise 0,05 bis 500 Atom-ppm
und insbesondere 0,1 bis 200 Atom-ppm beträgt.
Wenn in dem Endteil-Schichtbereich
(E) und in dem Schichtbereich (Z) die gleiche Art einer
Substanz (C) für die Steuerung der Leitfähigkeitseigenschaften
enthalten ist, sollte der Gehalt in dem Schichtbereich
(Z) vorzugsweise 30 Atom-ppm oder weniger betragen.
Im Unterschied zu den vorstehend erwähnten Fällen ist es
auch möglich, in der ersten Schicht
(102) einen Schichtbereich, der eine Substanz für die Steuerung
der Leitfähigkeit mit einer Polarität enthält, und
einen Schichtbereich, der eine Substanz für die Steuerung
der Leitfähigkeit mit der anderen Polarität enthält, in
unmittelbarer Berührung miteinander vorzusehen, wodurch in
dem Berührungsbereich eine sog. Verarmungsschicht gebildet
wird. In der ersten Schicht (102) werden beispielsweise ein
Schichtbereich, der den vorstehend erwähnten Fremdstoff vom
p-Typ enthält, und ein Schichtbereich, der den vorstehend
erwähnten Fremdstoff vom n-Typ enthält, in unmittelbarer
Berührung miteinander unter Bildung eines sog. pn-Übergangs
ausgebildet, wodurch eine Verarmungsschicht gebildet werden
kann.
Für den Einbau einer Substanz (C) für die Steuerung der
Leitfähigkeitseigenschaften wie z. B. von Atomen der Gruppe
III oder Atomen der Gruppe V in die Struktur der ersten
Schicht (102) können ein Ausgangsmaterial für die Einführung
der Atome der Gruppe III oder ein Ausgangsmaterial für die
Einführung der Atome der Gruppe V während der Schichtbildung
zusammen mit den Ausgangsmaterialien für die Bildung
der ersten Schicht (102) im gasförmigen Zustand in eine Abscheidungskammer
eingeleitet werden. Als Ausgangsmaterialien,
die für die Einführung der Atome der Gruppe III eingesetzt
werden können, werden geeigneterweise diejenigen verwendet,
die bei Raumtemperatur unter Atmosphärendruck gasförmig
sind oder die mindestens unter den Schichtbildungsbedingungen
leicht vergast werden können. Als typische Beispiele
solcher Ausgangsmaterialien für die Einführung der Atome der
Gruppe III können Borhydride wie z. B. B₂H₆, B₄H₁₀, B₅H₉,
B₅H₁₁, B₆H₁₀, B₆H₁₂ und B₆H₁₄ und Borhalogenide wie z. B.
BF₃, BCl₃ und BBr₃, die Verbindungen für die Einführung
von Boratomen sind, erwähnt werden. Im übrigen können auch
beispielsweise AlCl₃, GaCl₃, Ga(CH₃)₃, InCl₃ und TlCl₃ als
Ausgangsmaterialien für die Einführung von Atomen der Gruppe
III eingesetzt werden.
Als Ausgangsmaterialien für die Einführung der Atome der
Gruppe V,
können Phosphorhydride wie z. B. PH₃ oder
P₂H₄ und Phosphorhalogenide wie z. B. PH₄J, PF₃, PF₅, PCl₃,
PCl₅, PBr₃, PBr₅ oder PJ₃, die Ausgangsmaterialien für die
Einführung von Phosphoratomen darstellen, erwähnt werden.
Im übrigen können als wirksame Ausgangsmaterialien für die
Einführung von Atomen der Gruppe V auch AsH₃, AsF₃, AsCl₃,
AsBr₃, AsF₅, SbH₃, SbF₃, SbF₅, SbCl₃, SbCl₅, BiH₃, BiCl₃
oder BiBr₃ eingesetzt werden.
In dem in Fig. 1 gezeigten elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial
100 weist die auf der ersten Schicht (102) gebildete
zweite Schicht (103) eine freie Oberfläche auf und ist
hauptsächlich vorgesehen, um die Aufgabe der Erfindung bezüglich
der Feuchtigkeitsbeständigkeit, der Eigenschaften
bei der kontinuierlichen wiederholten Verwendung, der Ladungshaltigkeit,
der Eigenschaften bezüglich des Einflusses
von Umgebungsbedingungen während der Verwendung und der
Haltbarkeit zu lösen.
Die zweite Schicht (103) besteht aus einem amorphen Material,
das Siliciumatome und mindestens eine aus Kohlenstoffatomen
und Stickstoffatomen ausgewählte
Atomart, gegebenenfalls zusammen mit mindestens einer aus
Wasserstoffatomen und Halogenatomen ausgewählten
Atomart, enthält.
Beispiele dafür sind ein amorphes Material, das Siliciumatome
und Kohlenstoffatome, gegebenenfalls zusammen
mit Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen,
enthält, [nachstehend als
"a-(SixC1-x)y(H, X)1-y",
worin
0<x, y<1, bezeichnet] und ein amorphes Material, das
Siliciumatome und Stickstoffatome, gegebenenfalls
zusammen mit Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen,
enthält, [nachstehend als
"a-(SixN1-x)y(H, X)1-y",
worin 0<x, y<1, bezeichnet].
Die zweite amorphe Schicht (103) kann beispielsweise durch
das Glimmentladungsverfahren, das Zerstäubungsverfahren,
das Ionenimplantationsverfahren, das Ionenplattierverfahren
oder das Elektronenstrahlverfahren gebildet werden. Diese
Herstellungsverfahren können in geeigneter Weise in Abhängigkeit
von verschiedenen Faktoren wie z. B. den Herstellungsbedingungen,
dem Ausmaß der Belastung durch die Kapitalanlage
für Einrichtungen, dem Fertigungsmaßstab, den
gewünschten Eigenschaften, die für das herzustellende elektrophotographische
Aufzeichnungsmaterial erforderlich sind,
ausgewählt werden. Das Glimmentladungsverfahren oder das
Zerstäubungsverfahren kann vorzugsweise angewandt werden,
weil in diesem Fall die Vorteile erzielt werden, daß die
Herstellungsbedingungen für die Herstellung von elektrophotographischen
Aufzeichnungsmaterialien mit erwünschten Eigenschaften
vergleichsweise leicht gesteuert werden können
und daß in die herzustellende zweite amorphe Schicht (103)
Kohlenstoffatome, Stickstoffatome, Wasserstoffatome und
Halogenatome zusammen mit Siliciumatomen auf einfache
Weise eingeführt werden können.
Außerdem können im Rahmen der Erfindung das Glimmentladungsverfahren
und das Zerstäubungsverfahren in Kombination in
demselben Vorrichtungssystem angewandt werden, umd die zweite
Schicht (103) zu bilden.
Als geeignete Halogenatome (X), die im Rahmen der Erfindung
in der zweiten Schicht (103) enthalten sein können, können
F, Cl, Br und J erwähnt werden, wobei F und Cl besonders
bevorzugt werden.
Für die Bildung der zweiten amorphen Schicht (103) durch das
Glimmentladungsverfahren können gasförmige Ausgangsmaterialien
für die Bildung der zweiten Schicht (103), die gegebenenfalls
in einem vorher festgelegten Mischungsverhältnis
mit einem verdünnenden Gas vermischt sein können,
in eine Abscheidungskammer für die Vakuumbedampfung, in
die ein Träger hineingebracht wurde, eingeleitet werden,
und in der Abscheidungskammer wird eine Glimmentladung angeregt,
um aus den eingeleiteten Gasen ein Gasplasma zu
bilden und dadurch auf der ersten amorphen Schicht (102),
die bereits auf dem Träger gebildet wurde, ein amorphes
Material für die Bildung der zweiten Schicht (103) abzuscheiden.
Als gasförmige Ausgangsmaterialien,
die wirksam für die Bildung der zweiten Schicht
(103) eingesetzt werden können, können Substanzen erwähnt werden,
die bei normaler Temperatur und normalem Druck gasförmig
oder leicht vergasbar sind.
Als gasförmige Ausgangsmaterialien
für die Bildung von
a-(SixC1-x)y(H, X)1-y
die meisten
der Substanzen eingesetzt werden, die als am Aufbau
beteiligte Atome mindestens eine aus Siliciumatomen,
Kohlenstoffatomen, Wasserstoffatomen und Halogenatomen
ausgewählte Atomart enthalten und gasförmige
oder leicht vergasbare Substanzen in vergaster Form sind.
Wenn ein gasförmiges Ausgangsmaterial eingesetzt wird, das
als eine der aus Si, C, H und X ausgewählten Atomarten Si-
Atome enthält, ist es beispielsweise möglich, eine Mischung
aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Si-Atome als am
Aufbau beteiligte Atome enthält, einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das C-Atom als am Aufbau beteiligte Atome enthält,
und gegebenenfalls einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das H-Atome als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und/
oder einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das X-Atome als am
Aufbau beteiligte Atome enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis
oder eine Mischung aus einem gasförmigen
Ausgangsmaterial, das Si-Atome als am Aufbau beteiligte
Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das
C-Atome und H-Atome als am Aufbau beteiligte Atome enthält,
und/oder einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das X-Atome
als am Aufbau beteiligte Atome enthält, ebenfalls in einem
gewünschten Mischungsverhältnis oder eine Mischung aus
einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Si-Atome als am
Aufbau beteiligte Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das Si-, C- und H-Atome als am Aufbau beteiligte
Atome enthält, oder einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das Si-, C- und X-Atome als am Aufbau beteiligte
Atome enthält, einzusetzen.
Alternativ ist auch der Einsatz einer Mischung aus einem
gasförmigen Ausgangsmaterial, das Si- und H-Atome als am
Aufbau beteiligte Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das C-Atome als am Aufbau beteiligte Atome
enthält, oder einer Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das Si- und X-Atome als am Aufbau beteiligte Atome
enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das C-Atome
als am Aufbau beteiligte Atome enthält, möglich.
Im Rahmen der Erfindung können als gasförmige Ausgangsmaterialien
für die Bildung von
a-(SixN1-x)y(H, X)1-y
die meisten
der Substanzen eingesetzt werden, die als am Aufbau
beteiligte Atome mindestens eine aus Siliciumatomen,
Stickstoffatomen, Wasserstoffatomen und Halogenatomen
ausgewählte Atomart enthalten und gasförmige
oder leicht vergasbare Substanzen in vergaster Form sind.
Wenn ein gasförmiges Ausgangsmaterial eingesetzt wird, das
als eine der aus Si, N, H und X ausgewählten Atomarten Si-
Atome enthält, ist es beispielsweise möglich, eine Mischung
aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Si-Atome als am
Aufbau beteiligte Atome enthält, einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das N-Atome als am Aufbau beteiligte Atome enthält,
und gegebenenfalls einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das H-Atome als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und/
oder einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das X-Atome als am
Aufbau beteiligte Atome enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis
oder eine Mischung aus einem gasförmigen
Ausgangsmaterial, das Si-Atome als am Aufbau beteiligte
Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das
N- und H-Atome als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und/
oder einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das X-Atome als am
Aufbau beteiligte Atome enthält, ebenfalls in einem gewünschten
Mischungsverhältnis oder eine Mischung aus einem
gasförmigen Ausgangsmaterial, das Si-Atome als am Aufbau
beteiligte Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das Si-, N- und H-Atome als am Aufbau beteiligte
Atome enthält, oder einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das Si-, N- und X-Atome als am Aufbau beteiligte Atome enthält,
einzusetzen.
Alternativ ist auch der Einsatz einer Mischung aus einem
gasförmigen Ausgangsmaterial, das Si- udn H-Atome als am
Aufbau beteiligte Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das N-Atome als am Aufbau beteiligte Atome
enthält, oder einer Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial,
das Si- und X-Atome als am Aufbau beteiligte Atome
enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das N-Atome
als am Aufbau beteiligte Atome enthält, möglich.
Die Bildung der zweiten Schicht (103) durch das Zerstäubungsverfahren
kann folgendermaßen durchgeführt werden:
Wenn ein aus Si bestehendes Target in einer Atmosphäre aus
einem Inertgas wie z. B. Ar oder He oder aus einer auf diesen
Gasen basierenden Gasmischung zerstäubt wird, können
erstens ein gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung
von Kohlenstoffatomen und/oder ein gasförmiges Ausgangsmaterial
für die Einführung von Stickstoffatomen, gegebenenfalls
zusammen mit gasförmigen Ausgangsmaterialien
für die Einführung von Wasserstoffatomen und/oder von
Halogenatomen, in eine Vakuumbedampfungskammer für die
Durchführung der Zerstäubung eingeleitet werden.
Zweitens können in die zweite Schicht (103), die unter Verwendung
eines aus einer Mischung von Si und C und/oder Si₃N₄
bestehenden Targets oder unter Verwendung von zwei plattenförmigen
Targets, von denen eines aus Si und das andere aus
einer Mischung von Si und C und/oder Si₃N₄ besteht, oder
unter Verwendung eines aus Si und einer Mischung von Si und
C und/oder Si₃N₄ bestehenden Targets gebildet wird, Kohlenstoffatome
und/oder Stickstoffatome eingeführt werden.
Wenn in diesem Fall das gasförmige Ausgangsmaterial
für die Einführung von Kohlenstoffatomen und/oder das
gasförmige Ausgangsmaterial für die Einführung von Stickstoffatomen,
wie sie vorstehend erwähnt wurden,
verwendet werden, kann die Menge der Kohlenstoffatome
und/oder der Stickstoffatome, die in die
zweite Schicht (103) eingebaut werden sollen, leicht in der
gewünschten Weise gesteuert werden, indem die Durchflußgeschwindigkeit
der gasförmigen Ausgangsmaterialien gesteuert
wird.
Die Menge der Kohlenstoffatome und/oder der Stickstoffatome,
die in die zweite Schicht (103) eingebaut werden
sollen, kann in der gewünschten Weise dadurch gesteuert
werden, daß die Durchflußgeschwindigkeit des gasförmigen
Ausgangsmaterials für die Einführung von Kohlenstoffatomen
und/oder des gasförmigen Ausgangsmaterials für die
Einführung von Stickstoffatomen gesteuert wird, daß der
Anteil der Kohlenstoffatome und/oder der Stickstoffatome
in dem Target für die Einführung von Kohlenstoffatomen
und/oder Stickstoffatomen während der Herstellung des Targets
eingestellt wird oder daß beide Maßnahmen durchgeführt
werden.
Zu dem im Rahmen der Erfindung für die Zuführung von Si
einzusetzenden gasförmigen Ausgangsmaterial können als wirksame
Materialien gasförmige oder vergasbare Siliciumhydride
(Silane) wie z. B. SiH₄, Si₂H₆, Si₃H₈ oder Si₄H₁₀ und andere
gehören. SiH₄ und Si₂H₆ werden im Hinblick auf ihre einfache
Handhabung während der Schichtbildung und auf den
Wirkungsgrad hinsichtlich der Zuführung von Si besonders
bevorzugt.
Unter Verwendung dieser Ausgangsmaterialien kann in die gebildete
zweite Schicht (103) durch geeignete Wahl der
Schichtbildungsbedingungen auch H eingebaut werden.
Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Siliciumhydriden
können als Ausgangsmaterialien, die für die Zuführung von
Si wirksam eingesetzt werden, Siliciumverbindungen, die
Halogenatome enthalten, d. h., die mit Halogenatomen
substituierten Silanderivate, wozu Siliciumhalogenide wie
z. B. SiF₄, Si₂F₆, SiCl₄, SiBr₄, SiCl₃Br, SiCl₂Br₂, SiClBr₃
und SiCl₃J gehören, die bevorzugt werden, erwähnt werden.
Ferner können als wirksame Ausgangsmaterialien für die Zuführung
von Si zur Bildung der zweiten Schicht (103) auch
gasförmige oder vergasbare Halogenide, die als eine der am
Aufbau beteiligten Atomarten Wasserstoffatome enthalten,
beispielsweise halogensubstituierte Siliciumhydride, wozu
beispielsweise SiH₂F₂, SiH₂J₂, SiH₂Cl₂, SiHCl₃, SiH₃Cl,
SiH₃Br, SiH₂Br₂ und SiHBr₃ gehören, erwähnt werden.
Ferner kann im Fall der Verwendung einer Halogenatome
enthaltenden Siliciumverbindung durch geeignete Wahl der
Schichtbildungsbedingungen, wie sie vorstehend erwähnt wurden,
in die gebildete zweite Schicht (103) X zusammen mit
Si eingeführt werden.
Als wirksame gasförmige Ausgangsmaterialien, die im Rahmen
der Erfindung bei der Bildung der zweiten Schicht (103) für
die Einführung von Halogenatomen verwendet werden, können
zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Ausgangsmaterialien
beispielsweise gasförmige Halogene wie z. B. Fluor,
Chlor, Brom oder Jod oder Interhalogenverbindungen wie z. B.
BrF, ClF, ClF₃, ClF₅, BrF₅, BrF₃, JF₃, JF₅, JF₇, JCl und
JBr eingesetzt werden.
Als gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von
Kohlenstoffatomen, das bei der Bildung der zweiten
Schicht (103) einzusetzen ist, können Verbindungen, die als
am Aufbau beteiligte Atome C- und H-Atome enthalten, beispielsweise
gesättigte Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen,
ethylenische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis
5 Kohlenstoffatomen und acetylenische Kohlenwasserstoffe
mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen erwähnt werden.
Im einzelnen können als gesättigte Kohlenwasserstoffe Methan
(CH₄), Ethan (C₂H₆), Propan (C₃H₈), n-Butan (n-C₄H₁₀) und Pentan
(C₅H₁₂), als ethylenische Kohlenwasserstoffe Ethylen
(C₂H₄), Propylen (C₃H₆), Buten-1 (C₄H₈), Buten-2 (C₄H₈),
Isobutylen (C₄H₈) und Penten (C₅H₁₀) und als acetylenische
Kohlenwasserstoffe Acetylen (C₂H₂), Methylacetylen (C₃H₄)
und Butin (C₄H₆) erwähnt werden.
Andererseits können als wirksame Materialien auch halogensubstituierte
paraffinische Kohlenwasserstoffe wie z. B. CF₄,
CCl₄, CBr₄, CHF₃, CH₂F₂, CH₃F, CH₃Cl, CH₃Br, CH₃J
und C₂H₅Cl, Silanderivate, wozu beispielsweise Alkylsilane
wie z. B. Si(CH₃)₄ und Si(C₂H₅)₄ gehören, und halogenhaltige
Alkylsilane wie z. B. SiCl(CH₃)₃, SiCl₂(CH₃)₂ und SiCl₃CH₃
eingesetzt werden.
Als wirksame gasförmige Ausgangsmaterialien für den Einbau
von Stickstoffatomen, die während der Bildung der zweiten
Schicht (103) eingesetzt werden, können Verbindungen,
die als am Aufbau beteiligte Atome N-Atome enthalten, oder
Verbindungen, die als am Aufbau beteiligte Atome N- und H-
Atome enthalten, eingesetzt werden. Beispiele für solche
Verbindungen sind gasförmige oder vergasbare Stickstoffverbindungen,
Nitride und Azide, wozu beispielsweise Stickstoff
(N₂), Ammoniak (NH₃), Hydrazin (H₂NNH₂), Stickstoffwasserstoffsäure
(NH₃) und Ammoniumazid (NH₄N₃) gehören.
Alternativ können auch Stickstoffhalogenidverbindungen wie
z. B. Stickstofftrifluorid (NF₃) oder Distickstofftetrafluorid
(N₂F₄) eingesetzt werden, wobei in diesem Fall der
Vorteil erzielt wird, daß zusätzlich zu Stickstoffatomen
Halogenatome eingeführt werden.
Die Ausgangsmaterialien für die Bildung der vorstehend erwähnten
zweiten amorphen Schicht (103) können derart ausgewählt
und in der gewünschten Weise bei der Bildung der zweiten
Schicht (103) eingesetzt werden, daß in der zu bildenden
zweiten amorphen Schicht (103) Siliciumatome und Kohlenstoffatome
und/oder Stickstoffatome, gegebenenfalls zusammen mit
Wasserstoffatomen oder Halogenatomen, in einem vorher festgelegten
Zusammensetzungsverhältnis enthalten sind.
Beispielsweise können Si(CH₃)₄ als Material, das dazu befähigt
ist, leicht Siliciumatome, Kohlenstoffatome und
Wasserstoffatome einzubauen und eine zweite amorphe Schicht
(103) mit gewünschten Eigenschaften zu bilden, und SiHCl₃,
SiCl₄, SiH₂Cl₂ oder SiH₃Cl als Material für den Einbau von
Halogenatomen in einem vorher festgelegten Mischungsverhältnis
vermischt und im gasförmigen Zustand in eine Vorrichtung
für die Bildung einer zweiten Schicht (103) eingeleitet
werden, und dann wird eine Glimmentladung angeregt,
wodurch eine aus
a-(SixC1-x)y(Cl + H)1-y
bestehende zweite
amorphe Schicht (103) gebildet werden kann.
Im Rahmen der Erfindung können als verdünnendes Gas, das
bei der Bildung der zweiten Schicht (103) durch das Glimmentladungsverfahren
oder das Zerstäubungsverfahren einzusetzen
ist, vorzugsweise Edelgase wie z. B. He, Ne oder Ar
eingesetzt werden.
Im Rahmen der Erfindung sollte die zweite amorphe Schicht
(103) sorgfältig so gebildet werden, daß ihr die erforderlichen
Eigenschaften genau in der gewünschten Weise verliehen
werden können.
D. h., daß das vorstehend erwähnte Material, das aus Si, C
und/oder N, gegebenenfalls zusammen mit H und/oder X, besteht,
in Abhängigkeit von den Herstellungsbedingungen verschiedene
Formen von kristallinen bis zu amorphen Formen
annehmen kann und elektrische Eigenschaften zeigen kann,
die von den Eigenschaften eines Leiters über die Eigenschaften
eines Halbleiters bis zu den Eigenschaften eines Isolators
reichen, und Photoleitfähigkeitseigenschaften zeigen kann,
die von den Eigenschaften eines photoleitfähigen bis zu den
Eigenschaften eines nicht photoleitfähigen Materials reichen.
Die Herstellungsbedingungen werden infolgedessen im Rahmen
der Erfindung in der gewünschten Weise genau gewählt, damit
das amorphe Material für die Bildung der zweiten Schicht
(103), das erwünschte, von dem Anwendungszweck abhängige Eigenschaften
hat, gebildet werden kann. Wenn die zweite
amorphe Schicht (103) beispielsweise hauptsächlich zur Verbesserung
der Ladungshaltigkeit vorgesehen ist, wird
das amorphe Material für die Bildung der zweiten Schicht
(103) als ein amorphes Material hergestellt, das in der Umgebung,
in der das fotoleitfähige Aufzeichnungsmaterial
verwendet wird, ausgeprägte elektrische Isoliereigenschaften
zeigt.
Wenn die zweite amorphe Schicht (103) alternativ hauptsächlich
zur Verbesserung der Eigenschaften bei der kontinuierlichern,
wiederholten Anwendung oder der Eigenschaften bezüglich
des Einflusses von Umgebungsbedingungen während der
Anwendung vorgesehen ist, kann das Ausmaß der vorstehend
erwähnten elektrischen Isoliereigenschaften bis zu einem
gewissen Grade vermindert werden, und das vorstehend erwähnte
amorphe Material kann als ein amorphes Material hergestellt
werden, das in einem bestimmten Ausmaß gegenüber dem
Licht, mit dem bestrahlt wird, empfindlich ist.
Bei der Bildung der zweiten amorphen Schicht (103) auf der
Oberfläche der ersten amorphen Schicht (102) ist die Trägertemperatur
während der Schichtbildung ein wichtiger Faktor,
der die Struktur und die Eigenschaften der zu bildenden
Schicht beeinflußt, und die Trägertemperatur während der
Schichtbildung wird im Rahmen der Erfindung geeigneterweise
genau gesteuert, damit in der gewünschten Weise die
zweite amorphe Schicht (103) mit den angestrebten Eigenschaften
hergestellt werden kann.
Die Trägertemperatur bei der Bildung der zweiten amorphen
Schicht (103) kann geeigneterweise in einem optimalen Temperaturbereich
gemäß dem zur Bildung der zweiten amorphen Schicht
(103) angewandten Verfahren gewählt werden. Die Trägertemperatur
beträgt geeigneterweise 20 bis 400°C, vorzugsweise
50 bis 350°C und insbesondere 100 bis 300°C. Für die Bildung
der zweiten Schicht (103) kann vorteilhafterweise das
Glimmentladungsverfahren oder das Zerstäubungsverfahren
angewandt werden, weil in diesem Fall eine genaue Steuerung
des Zusammensetzungsverhältnisses der die Schicht bildenden
Atome oder eine Steuerung der Schichtdicke auf relativ
einfache Weise im Vergleich mit anderen Verfahren durchgeführt
werden kann. Wenn das amorphe Material, das die
zweite Schicht (103) bildet, durch diese Schichtbildungsverfahren
gebildet wird, ist die Entladungsleistung während
der Schichtbildung ähnlich wie die vorstehend erwähnte Trägertemperatur
einer der wichtigen Faktoren, die die Eigenschaften
des amorphen Materials, das die herzustellende
zweite Schicht (103) bildet, beeinflussen.
Für eine wirksame Herstellung des amorphen Materials für
die Bildung der zweiten Schicht (103)
mit einer guten Produktivität kann die Entladungsleistung
geeigneterweise 10 bis 300 W, vorzugsweise 20 bis
250 W und insbesondere 50 bis 200 W betragen.
Der Gasdruck in einer Abscheidungskammer kann vorzugsweise
0,013 bis 1,3 hPa und insbesondere 0,13 bis 0,67 hPa betragen.
Die vorstehend erwähnten numerischen Bereiche können
als bevorzugte numerische Bereiche
für die Trägertemperatur und die Entladungsleistung zur
Herstellung der zweiten amorphen Schicht (103) erwähnt werden.
Diese Faktoren für die Schichtbildung sollten jedoch nicht unabhängig
voneinander getrennt festgelegt werden, sondern die optimalen
Werte der einzelnen Faktoren für die Schichtbildung
sollten geeigneterweise auf der Grundlage einer organischen
Beziehung zueinander derart festgelegt werden, daß
die zweite Schicht (103) mit erwünschten Eigenschaften gebildet
werden kann.
Der jeweilige Gehalt der Kohlenstoffatome und/oder der
Stickstoffatome in der zweiten Schicht (103) des erfindungsgemäßen
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials ist
ähnlich wie die Bedingungen für die Herstellung der zweiten
amorphen Schicht (103) ein wichtiger Faktor für die Erzielung
der gewünschten Eigenschaften.
Der jeweilige Gehalt der
Kohlenstoffatome und/oder der Stickstoffatome, die im Rahmen
der Erfindung in der zweiten Schicht (103) enthalten
sind, wird in der gewünschten Weise in Abhängigkeit von
dem die zweite Schicht (103) bildenden amorphen Material
und von dessen Eigenschaften festgelegt.
Im einzelnen kann das amorphe Material, das durch die vorstehend
angegebene Formel
a-(SixC1-x)y(H, X)1-y
wiedergegeben
wird, grob in ein amorphes Material, das aus Siliciumatomen
und Kohlenstoffatomen besteht, [nachstehend als
"a-(SiaC1-a)" , worin 0<a<1, bezeichnet], ein amorphes
Material, das aus Siliciumatomen, Kohlenstoffatomen und
Wasserstoffatomen besteht, [nachstehend als
"a-(SibC1-b)cH1-c"
worin 0<b, c<1, bezeichnet] und ein amorphes Material,
das aus Siliciumatomen, Kohlenstoffatomen, Halogenatomen und
gegebenenfalls Wasserstoffatomen besteht, [nachstehend als
"a-(SidC1-d)e(H, X)1-e"
worin 0<d, e<1, bezeichnet]
eingeteilt werden.
Wenn die zweite Schicht (103) aus
a-SiaC1-a gebildet ist, kann der Gehalt der Kohlenstoffatome
in der zweiten Schicht (103) im allgemeinen 1×10-3
bis 90 Atom-%, vorzugsweise 1 bis 80 Atom-% und insbesondere
10 bis 75 Atom-% betragen. D. h., daß a in der
vorstehenden Formel a-SiaC1-a im allgemeinen 0,1 bis 0,99999,
vorzugsweise 0,2 bis 0,99 und insbesondere 0,25 bis 0,9 beträgt.
Wenn die zweite Schicht (103) aus
a-(SibC1-b)cH1-c gebildet ist, kann der Gehalt der Kohlenstoffatome
in der zweiten Schicht (103) im allgemeinen 1×10-3
bis 90 Atom-%, vorzugsweise 1 bis 90 Atom-% und insbesondere
10 bis 80 Atom-% betragen, während der Gehalt der
Wasserstoffatome im allgemeinen 1 bis 40 Atom-%, vorzugsweise
2 bis 35 Atom-% und insbesondere 5 bis 30 Atom-% betragen
kann. Ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial,
das so gebildet ist, daß es einen innerhalb dieser Bereiche
liegenden Wasserstoffgehalt hat, ist für praktische
Anwendungen in hervorragender Weise geeignet.
In der vorstehenden Formel a-(SibC1-b)cH1-c sollte b folglich
im allgemeinen 0,1 bis 0,99999, vorzugsweise 0,1 bis
0,99 und insbesondere 0,15 bis 0,9 betragen, während c im
allgemeinen 0,6 bis 0,99, vorzugsweise 0,65 bis 0,98 und
insbesondere 0,7 bis 0,95 betragen sollte.
Wenn die zweite Schicht (103) aus
a-(SidC1-d)e(H, X)1-e
gebildet
ist, kann der Gehalt der Kohlenstoffatome in der
zweiten Schicht (103) im allgemeinen 1×10-3 bis 90 Atom-%,
vorzugsweise 1 bis 90 Atom-% und insbesondere 10 bis 80
Atom-% betragen, während der Gehalt der Halogenatome im
allgemeinen 1 bis 20 Atom-%, vorzugsweise 1 bis 18 Atom-%
und insbesondere 2 bis 15 Atom-% betragen kann. Wenn der
Gehalt der Halogenatome innerhalb dieser Bereiche liegt,
ist das hergestellte elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial
in ausreichendem Maße für die praktische Verwendung geeignet.
Der Gehalt der gegebenenfalls enthaltenen Wasserstoffatome
kann vorzugsweise 19 Atom-% oder weniger und insbesondere
13 Atom-% oder weniger betragen.
In der vorstehenden Formel a-(SidC1-d)e(H, X)1-e sollte d
folglich im allgemeinen 0,1 bis 0,99999, vorzugsweise 0,1
bis 0,99 und insbesondere 0,15 bis 0,9 betragen, während e
im allgemeinen 0,8 bis 0,99, vorzugsweise 0,82 bis 0,99 und
insbesondere 0,85 bis 0,98 betragen sollte.
Ferner kann das amorphe Material, das durch die vorstehende
Formel a-(SixC1-x)y(H, X)1-y wiedergegeben wird, grob in ein
amorphes Material, das aus Siliciumatomen und Stickstoffatomen
besteht, [nachstehend als "a-SiaN1-a" worin 0<a<1,
bezeichnet], ein amorphes Material, das aus Siliciumatomen,
Stickstoffatomen und Wasserstoffatomen besteht, [nachstehend
als
"a-(SibN1-b)cH1-c"
worin 0<b, c<1, bezeichnet]
und ein amorphes Material, das aus Siliciumatomen, Stickstoffatomen,
Halogenatomen und gegebenenfalls Wasserstoffatomen
besteht, [nachstehend als
"a-(SidN1-d)e(H, X)1 41785 00070 552 001000280000000200012000285914167400040 0002003440336 00004 41666 äe
worin 0<d, e<1, bezeichnet] eingeteilt werden.
Wenn die zweite Schicht (103) aus
a-SiaN1-a besteht, kann der Gehalt der Stickstoffatome in
der zweiten Schicht (103) im allgemeinen 1×10-3 bis 60
Atom-%, vorzugsweise 1 bis 50 Atom-% und insbesondere 10
bis 45 Atom-% betragen. D. h., daß in der vorstehenden Formel
a-SiaN1-aa im allgemeinen 0,4 bis 0,99999, vorzugsweise
0,5 bis 0,99 und insbesondere 0,55 bis 0,9 beträgt.
Wenn die zweite Schicht (103) aus
a-(SibN1-b)cH1-c besteht, kann der Gehalt der Stickstoff
atome im allgemeinen 1×10-3 bis 55 Atom-%, vorzugsweise
1 bis 55 Atom-% und insbesondere 10 bis 55 Atom-% betragen,
während der Gehalt der Wasserstoffatome im allgemeinen
1 bis 40 Atom-%, vorzugsweise 2 bis 35 Atom-% und insbesondere
5 bis 30 Atom-% betragen kann. Wenn der Wasserstoffgehalt
innerhalb dieser Bereiche liegt, ist das gebildete
elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial für die praktische
Anwendung in hervorragender Weise geeignet.
In der vorstehenden Formel a-(SibN1-b)cH1-c sollte folglich
b im allgemeinen 0,45 bis 0,99999, vorzugsweise 0,45
bis 0,99 und insbesondere 0,45 bis 0,9 betragen, während
c im allgemeinen 0,6 bis 0,99, vorzugsweise 0,65 bis 0,98
und insbesondere 0,7 bis 0,95 betragen sollte.
Wenn die zweite Schicht (103) aus a-(SidN1-d)e(H,X)1-e besteht,
kann der Gehalt der Stickstoffatome im allgemeinen
1×10-3 bis 60 Atom-%, vorzugsweise 1 bis 60 Atom-% und
insbesondere 10 bis 55 Atom-% betragen, während der Gehalt
der Halogenatome im allgemeinen 1 bis 20 Atom-%, vorzugsweise
1 bis 18 Atom-% und insbesondere 2 bis 15 Atom-% betragen
kann. Wenn der Gehalt der Halogenatome innerhalb
dieser Bereiche liegt, ist das hergestellte elektrophotographische
Aufzeichnungsmaterial für die praktische Anwendung
in zufriedenstellender Weise geeignet. Der Gehalt der gegebenenfalls
enthaltenen Wasserstoffatome kann vorzugsweise
19 Atom-% oder weniger und insbesondere 13 Atom-% oder we
niger betragen.
In der bevorstehenden Formel a-(SidN1-d)e(H,X)1-e sollte
folglich d im allgemeinen 0,4 bis 0,99999, vorzugsweise
0,4 bis 0,99 und insbesondere 0,45 bis 0,9 betragen, während
e im allgemeinen 0,8 bis 0,99, vorzugsweise 0,82 bis
0,99 und insbesondere 0,85 bis 0,98 betragen sollte.
Der Bereich des numerischen Wertes der Schichtdicke der
zweiten amorphen Schicht (103) sollte geeigneterweise in
Abhängigkeit von dem beabsichtigten Zweck so festgelegt
werden, daß die Aufgabe der Erfindung wirksam gelöst wird.
Es ist auch erforderlich, daß die Schichtdicke der zweiten
Schicht (103) in geeigneter Weise unter gebührender Berücksichtigung
der Beziehungen zu dem Gehalt der Kohlenstoffatome
und/oder der Stickstoffatome, der Beziehung zu der
Schichtdicke der ersten Schicht (102) sowie anderer organischer
Beziehungen zu den für die einzelnen Schichtbereiche
erforderlichen Eigenschaften festgelegt wird.
Außerdem werden geeigneterweise auch wirtschaftliche Gesichtspunkte
wie z. B. die Produktivität oder die Möglichkeit
einer Massenfertigung berücksichtig.
Die zweite amorphe Schicht (103) hat
eine Schichtdicke, die geeigneterweise 0,003 bis 30 µm,
vorzugsweise 0,004 bis 20 µm und insbesondere 0,005 bis
10 µm beträgt.
Um die vorteilhafte Wirkung, die durch den Einbau von Stickstoff
erzielt wird, zu erhöhen, können
zusammen mit Stickstoffatomen in die zweite Schicht
(103) Kohlenstoffatome eingebaut werden. Beispiele für gas
förmige Ausgangsmaterialien zur Einführung von Kohlenstoff
atomen in die zweite Schicht (103), die bei der Bildung der
zweiten Schicht (103) einzusetzen sind, sind gesättigte,
ethylenische und acetylenische Kohlenwasserstoffe, wie sie
vorstehend erwähnt wurden. Ferner können als gasförmige
Ausgangsmaterialien für die Einführung von Kohlenstoffatomen
in die zweite Schicht (103) Alkylsilane wie z. B. Si(CH₄)₄
und Si(C₂H₅)₄, die aus Si, C- und H-Atomen bestehen, erwähnt
werden.
Der zu verwendende Schichtträger kann entweder
aus einem elektrisch leitenden oder aus einem isolierenden
Material bestehen. Als elektrisch leitendes Material
können Metalle wie z. B. NiCr, nichtrostender Stahl, Al, Cr,
Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt und Pd oder Legierungen davon erwähnt
werden.
Als isolierendes Material können im allgemeinen Folien oder
Platten aus Kunstharzen, wozu Polyester, Polyethylen, Polycarbonat,
Celluloseacetat, Polypropylen, Polyvinylchlorid,
Polyvinylidenchlorid, Polystyrol und Polyamid gehören, Gläser,
keramische Werkstoffe, Papier und andere Materialien
verwendet werden. Diese isolierenden Träger sollten vorzugsweise
mindestens eine Oberfläche haben, die einer Behandlung
unterzogen wurde, durch die sie elektrisch leitend
gemacht worden ist, und andere Schichten werden geeigneterweise
auf der Seite ausgebildet, die durch eine solche
Behandlung elektrisch leitend gemacht worden ist.
Ein 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, In₂O₃, SnO₂ oder ITO
(IN₂O₃+SnO₂) gebildet wird. Alternativ kann die Oberfläche
einer Kunstharzfolie wie z. B. einer Polyesterfolie
durch Vakuumaufdampfung, Elektronenstrahl-Abscheidung oder
Zerstäubung eines Metalls wie z. B. 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 Schichtträger kann in irgendeiner Form ausgebildet
werden, beispielsweise in Form von Zylindern, Bändern oder
Platten oder in anderen Formen, und seine Form kann in gewünschter
Weise festgelegt werden. Das in Fig. 1 gezeigte
elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial 100
kann für die Verwendung
in einem kontinuierlichen, mit hoher Geschwindigkeit durchgeführten
Kopierverfahren geeigneterweise in Form eines
endlosen Bandes oder eines Zylinders gestaltet werden.
Der Schichtträger kann eine Dicke haben, die in geeigneter Weise
so festgelegt wird, daß ein gewünschtes elektrophotographisches
Aufzeichnungsmaterial gebildet werden kann. Wenn das elektro
photographische Aufzeichnungsmaterial flexibel sein muß, wird
der Schichtträger mit der Einschränkung, daß er seine Funktion
als Schichtträger in ausreichendem Maße ausüben können muß, so
dünn wie möglich hergestellt. In einem solchen Fall hat
der Schichtträger jedoch unter Berücksichtigung seiner Herstellung
und Handhabung sowie seiner mechanischen Festigkeit
vorzugsweise eine Dicke von 10 µm oder eine größere Dicke.
Das erfindungsgemäße elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial,
das so gestaltet ist, daß es einen Schichtaufbau hat, wie er
vorstehend näher erläutert wurde, kann alle die verschiedenen
Probleme lösen, die vorstehend erwähnt wurden, und
hervorragende elektrische, optische und Photoleitfähigkeitseigenschaften,
hervorragende Ladungshalteeigenschaften und
gute Eigenschaften bezüglich des Einflusses von Umgebungs
bedingungen bei der Verwendung zeigen.
Das erfindungsgemäße elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial
zeigt keinerlei Beeinflussung der Bilderzeugung durch Restpotentiale
und hat stabile elektrische Eigenschaften mit einer
hohen Empfindlichkeit und ein hohes S/N-Verhältnis sowie
eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber der Licht-
Ermüdung und bei wiederholter Verwendung ausgezeichnete
Eigenschaften und ermöglicht wiederholt und in stabiler
Weise eine Erzeugung von Bildern in hoher Qualität, die
eine hohe Dichte, einen klaren Halbton und eine hohe Auflösung
zeigen.
Ferner hat das erfindungsgemäße elektrophotographische Aufzeichnungs
material in dem gesamten Bereich des sichtbaren Lichts
eine hohe Empfindlichkeit, ist hinsichtlich der Anpassung
an einen Halbleiterlaser und der Verhinderung von Interferenzen
hervorragend und zeigt ein schnelles Ansprechen
auf Licht.
Als nächstes wird ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung
des erfindungesgemäßen fotoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials
kurz beschrieben.
Fig. 17 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung für die Her
stellung eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials.
In Gasbomben 1102 bis 1106 sind luftdicht abgeschlossene
gasförmige Ausgangsmaterialien für die Bildung des erfindungsgemäßen
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials enthalten.
Z. B. ist 1102 eine Bombe, die mit He verdünntes
SiH₄-Gas (Reinheit: 99,999%, nachstehend als "SiH₄/He"
bezeichnet) enthält, ist 1103 eine Bombe, die mit He ver
dünntes GeH₄-Gas (Reinheit: 99,999%, nachstehend als
"GeH₄/He" bezeichnet) enthält, ist 1104 eine Bombe, die
NO-Gas (Reinheit: 99,999%) enthält, ist 1105 eine Bombe,
die He-Gas (Reinheit: 99,999%) enthält, und ist 1106
eine Bombe, die H₂-Gas (Reinheit: 99,999%) enthält.
Um diese Gase in eine Reaktionskammer 1101 hineinströmen
zu lassen, wird zuerst ein Hauptventil 1134 geöffnet, um
die Reaktionskammer 1101 und die Gas-Rohrleitungen zu
evakuieren, nachdem bestätigt wurde, daß Ventile 1122
bis 1126 der Gasbomben 1102 bis 1106 und ein Belüftungs
ventil 1135 geschlossen und Einströmventile 1112 bis 1116,
Ausströmventile 1117 bis 1121 und Hilfsventile 1132 und
1133 geöffnet sind. Als nächster Schritt werden die Hilfs
ventile 1132 und 1133 und die Ausströmventile 1117 bis
1121 geschlossen wenn der an einer Vakuummeßeinrichtung
1136 abgelesene Druck 0,67 mPa erreicht hat.
Nachstehend wird ein Beispiel für die Bildung einer licht
empfangenden Schicht auf einem zylindrischen Träger 1137
beschrieben. SiH₄/He-Gas aus der Gasbombe 1102, GeH₄/He-Gas aus der Gasbombe
1103 und NO-Gas aus der Gasbombe 1104 werden in Durchflußregulier
vorrichtungen 1107, 1108 bzw. 1109 hineinströmen gelassen, indem
die Ventile 1122, 1123 und 1124 geöffnet werden, um die
Drücke an Auslaßmanometern 1127, 1128 und 1129 auf einen
Wert von jeweils 981 hPa einzustellen, und indem die Einströmventile
1112, 1113 bzw. 1114 allmählich geöffnet werden.
Dann werden die Ausströmventile 1117, 1118 und 1119
und das Hilfsventil 1132 allmählich geöffnet, um die einzelnen
Gase in die Reaktionskammer 1101 hineinströmen zu
lassen. Die Ausströmventile 1117, 1118 und 1119 werden so
reguliert, daß das Durchflußgeschwindigkeitsverhältnis von SiH₄/He-Gas,
GeH₄/He-Gas und NO-Gas einen gewünschten Wert hat,
und auch die Öffnung des Hauptventils 1134 wird unter Beobachtung
des an der Vakuummeßvorrichtung 1136 abgelesenen
Wertes reguliert, und zwar so, daß der Druck in der Reaktionskammer
einen gewünschten Wert erreicht. Nachdem bestätigt
wurde, daß die Temperatur des Trägers 1137 durch
eine Heizvorrichtung 1138 auf 50 bis 400°C eingestellt wurde,
wird eine Stromquelle 1140 auf eine gewünschte Leistung
eingestellt, um in der Reaktionskammer 1101 eine Glimmentladung
anzuregen, und gleichzeitig wird die Konzentration
der Germaniumatome und Sauerstoffatome, die in der gebildeten
Schicht enthalten sind, dadurch gesteuert bzw. reguliert,
daß die Durchflußgeschwindigkeiten von GeH₄/He-Gas und
NO-Gas gemäß einer vorher ausgewählten Kurve der Änderungs
geschwindigkeit durch Betätigung der Ventile 118 und 1120,
die manuell oder mittels eines Motors mit Außenantrieb erfolgt,
allmählich verändert werden.
Der Schichtbereich (104) wird in der vorstehend beschriebenen
Weise bis zur Erzielung einer gewünschten Schichtdicke gebildet,
indem die Glimmentladung für eine gewünschte Zeit aufrecht
enthalten wird. Wenn der Schichtbereich (104) in einer gewünschten
Dicke gebildet worden ist, wird die Glimmentladung
unter den gleichen Bedingungen und nach dem gleichen
Verfahren, wobei das Ausstromventil 1118 jedoch vollständig
geschlossen ist und die Entladungsbedingungen gewünschtenfalls
verändert werden, für eine gewünschte Zeit aufrechterhalten,
wodurch auf dem Schichtbereich (104) der
Schichtbereich (105), der im wesentlichen keine Germaniumatome
enthält, gebildet werden kann.
Für den Einbau einer Substanz (C) für die Steuerung der
Leitfähigkeit in den Schichtbereich (104) und den Schichtbereich
(105) können während der Bildung des Schichtbereichs
(104) und des Schichtbereichs (105) zu den in die Abscheidungs
kammer 1101 einzuleitenden Gasen Gase wie z. B. B₂H₆ oder
PH₃ hinzugegeben werden.
Die Bildung einer zweiten Schicht (103) auf der ersten
Schicht (102) kann durchgeführt werden, indem beispielsweise
SiH₄-Gas und C₂H₄-Gas und/oder NH₃-Gas, die gegebenenfalls
mit einem verdünnenden Gas wie z. B. He verdünnt sind,
gemäß dem gleichen Ventilbestätigungsbetrieb wie bei der Bildung
der ersten Schicht (102) verwendet werden und indem
unter den gewünschten Bedingungen eine Glimmentladung angeregt
wird.
Für den Einbau von Halogenatomen in die zweite Schicht (103)
können zur Bildung der zweiten Schicht (102) durch das
gleiche Verfahren, wie es vorstehend beschrieben wurde,
beispielsweise SiF₄-Gas und C₂H₄-Gas und/oder NH₃-Gas oder
eine Gasmischung, der ferner SiH₄-Gas beigegeben worden ist,
verwendet werden.
Während der Bildung der einzelnen Schichten sollten natürlich
alle Ausströmventile mit Ausnahme der Ausströmventile
für die notwendigen Gase geschlossen sein. Um zu verhindern,
daß das für die Bildung der vorherigen Schichten eingesetzte
Gas während der Bildung der einzelnen Schichten in
der Reaktionskammer 1101 und in den Gas-Rohrleitungen von
den Ausströmventilen 1117 bis 1121 zu der Reaktionskammer
verbleibt, wird ein Verfahren durchgeführt, bei dem das
System bis zur Erzielung eines hohen Vakuums evakuiert
wird, indem die Ausströmventile 1117 bis 1121 geschlossen
werden und die Hilfsventile 1132 bis 1133 bei vollständiger
Öffnung des Hauptventils 1134 geöffnet werden, falls
dieses Verfahren notwendig ist.
Die Menge der Kohlenstoffatome und/oder Stickstoffatome
kann in der gewünschten Weise gesteuert werden, indem beispielsweise
im Fall der Glimmentladung das Durchflußgeschwindigkeits
verhältnis von SiH₄-Gas zu C₂H₄-Gas und/oder
NH₃-Gas, die in die Reaktionskammer 1101 eingeleitet
werden, in der gewünschten Weise verändert wird, oder indem
im Fall der Schichtbildung durch Zerstäubung das Zerstäubungs
flächenverhältnis der Siliciumscheibe zu einer aus
einer Graphit-Scheibe und/oder einer Siliciumnitrid-Scheibe
ausgewählten Scheibe verändert wird oder indem ein
Target unter Verwendung einer Mischung von Siliciumpulver
mit einem aus Graphitpulver und/oder Siliciumnitrid ausgewählten
Pulver geformt wird. Der Gehalt der in der zweiten
Schicht (103) enthaltenen Halogenatome kann gesteuert
werden, indem die Durchflußgeschwindigkeit des gasförmigen
Ausgangsmaterials für die Einführung von Halogenatomen wie
z. B. SiF₄-Gas gesteuert wird, wenn es in die Reaktionskammer
1101 eingeleitet wird.
Ferner wird der Träger 1137 geeigneterweise während der
Schichtbildung durch einen Motor 1139 mit einer konstanten
Geschwindigkeit gedreht, um die Schichtbildung gleichmäßig
zu machen.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher
erläutert.
Unter Anwendung der in Fig. 17 gezeigten Herstellungsvorrichtung
wurden jeweils auf einem zylindrischen Träger aus
Aluminium unter den in Tabelle 1A gezeigten Bedingungen
Proben von elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien
(Proben Nr. 11-1A bis 17-3A in Tabelle 2A)
hergestellt.
Die Konzentrationsverteilung der Germaniumatome und der
Sauerstoffatome in der Probe werden in Fig. 18 bzw. Fig. 19
gezeigt.
Die auf diese Weise hergestellten Proben wurden jeweils in
eine Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung eingesetzt,
0,3 s lang einer Koronaladung mit +5,0kV unterzogen und
unmittelbar danach bildmäßig belichtet. Als Lichtquelle für
die bildmäßige Belichtung erfolgte durch eine lichtdurchlässige
Testkarte hindurch mit einer Bestrahlungsdosis
von 2 lx.s.
Unmittelbar danach wurde ein negativ aufladbarer Entwickler,
der einen Toner und einen Tonerträger enthielt, kaskadenförmig
auf die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials
auftreffen gelassen, wobei auf dieser Oberfläche ein gutes
Tonerbild erhalten wurde. Das Tonerbild wurde durch Korona
ladung mit +5,0 kV auf ein als Bildempfangsmaterial dienendes
Papier übertragen, wobei ein klares Bild mit einer
hohen Dichte, das eine ausgezeichnete Auflösung und eine
zufriedenstellende Reproduzierbarkeit der Wiedergabe von
Halbtönen zeigte, erhalten wurde.
Die Bewertung und Qualität des übertragenen Tonerbildes
wurde in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben wiederholt,
jedoch wurde anstelle der Wolframlampe ein Halbleiterlaser
des GaAs-Typs bei 810 nm (10 mW) verwendet.
Alle Proben lieferten ein klares Bild mit einer ausgezeichneten
Auflösung und einer zufriedenstellenden Reproduzierbarkeit
der Helligkeitsabstufung.
Unter Anwendung der in Fig. 17 gezeigten Herstellungsvorrichtung
wurden jeweils auf einem zylindrischen Träger aus
Aluminium unter den in Tabelle 3A gezeigten Bedingungen
Proben von Aufzeichnungsmaterialien für elektrofotografische
Zwecke (Proben Nr. 21-1A bis 27-3A in Tabelle 4A) hergestellt.
Die Konzentrationsverteilung der Germaniumatome und Sauerstoffatome
in den Proben werden in Fig. 18 bzw. Fig. 19
gezeigt.
Jede Probe wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1
einer Prüfung zur Bewertung der Bildqualität unterzogen.
Jede geprüfte Probe lieferte ein übertragenes Tonerbild
von hoher Qualität und zeige nach 200 000maliger wiederholter
Verwendung unter den Betriebsbedingungen einer Temperatur
von 38°C und einer relativen Feuchte von 80% keine
Verschlechterung der Bildqualität.
Proben eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials
(Proben Nr. 11-1-1A bis 11-1-8A, 12-1-1A bis
12-1-8A und 13-1-1A bis 13-1-8A, d. h. 24 Proben) wurden
unter den gleichen Bedingungen und in der gleichen Weise
wie die Proben 11-1A, 12-1A und 13-1A in Beispiel 1 hergestellt,
wobei die zweite Schicht (103) jedoch unter den in
Tabelle 5A gezeigten Bedingungen hergestellt wurde.
Jede der auf diese Weise hergestellten Proben wurde getrennt
in eine Kopiervorrichtung eingesetzt, und mit jedem der elektrophotographischen Auf
zeichnungsmaterialien
wurden eine allgemeine Bewertung der Qualität des übertragenen
Bildes und eine Bewertung der Haltbarkeit des
Aufzeichnungsmaterials beim kontinuierlichen wiederholten
Kopieren unter den in den Beispielen beschriebenen Bedingungen
durchgeführt.
Die Ergebnisse der Gesamtbewertung der Qualität des übertragenen
Bildes und der Bewertung der Haltbarkeit beim
kontinuierlichen wiederholten Kopieren werden in Tabelle
6A gezeigt.
Aufzeichnungsmaterialien wurden in der gleichen Weise wie
Probe Nr. 11-1A in Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde
das Verhältnis des Gehalts der Siliciumatome zu dem Gehalt
der Kohlenstoffatome in der zweiten Schicht (103) verändert,
indem das Target-Flächenverhältnis der Silicium-Scheibe zu
Graphit bei der Bildung der zweiten Schicht (103) verändert
wurde.
Bei jedem der auf diese Weise enthaltenen Aufzeichnungsmaterialien
wurde die Qualität des Bildes geprüft, das nach
50 000 Wiederholungen des in Beispiel 1 beschriebenen Bild
erzeugungs-, Entwicklungs- und Reinigungsverfahren erzeugt
worden war. Die Ergebnisse werden in Tabelle 7A gezeigt.
Aufzeichnungsmaterialien wurden jeweils in der gleichen
Weise wie Probe Nr. 12-1A in Beispiel 1 hergestellt, jedoch
wurde das Verhältnis des Gehaltes der Siliciumatome
zu dem Gehalt der Kohlenstoffatome in der zweiten Schicht
(103) verändert, indem das Durchflußgeschwindigkeitsverhältnis
von SiH₄-Gas zu C₂H₄-Gas bei der Bildung der zweiten
Schicht (103) verändert wurde.
Bei jedem der auf diese Weise erhaltenen Bilderzeugungsmaterialien
wurde die Bildqualität nach 50 000 Wiederholungen
des Kopierverfahrens einschließlich der Bildübertragung gemäß
dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren bewertet. Die
Ergebnisse werden in Tabelle 8A gezeigt.
Aufzeichnungsmaterialien wurden jeweils in der gleichen
Weise wie Probe Nr. 13-1A in Beispiel 1 hergestellt, jedoch
wurde das Verhältnis des Gehalts der Siliciumatome zu dem
Gehalt der Kohlenstoffatome in der zweiten Schicht (103) verändert,
indem das Durchflußgeschwindigkeitsverhältnis von
SiH₄-Gas, SiF₄-Gas und C₂H₄-Gas bei der Bildung der zweiten
Schicht (103) verändert wurde.
Bei jedem der auf diese Weise erhaltenen Aufzeichnungsmaterialien
wurde die Bildqualität nach 50 000 Wiederholungen
des Bilderzeugungs-, Entwicklungs- und Reinigungsverfahrens
gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren bewertet.
Die Ergebnisse werden in Tabelle 9A gezeigt.
Aufzeichnungsmaterialien wurden jeweils in der gleichen
Weise wie Probe Nr. 14-1A in Beispiel 1 hergestellt, jedoch
wurde die Schichtdicke der zweiten Schicht (103) verändert.
Nach der Wiederholung des in Beispiel 1 beschriebenen
Bilderzeugungs-, Entwicklungs- und Reinigungsverfahrens
wurden die in Tabelle 10A gezeigten Ergebnisse erhalten.
Unter Anwendung der in Fig. 17 gezeigten Herstellungsvorrichtung
wurden jeweils auf einem zylindrischen Träger aus
Aluminium unter den in Tabelle 1B gezeigten Bedingungen
Proben von Aufzeichnungsmaterialien für elektrofotografische
Zwecke (Proben Nr. 11-1B bis 17-3B, Tabelle 2B) hergestellt.
Die Konzentrationsverteilung der Germaniumatome und der
Sauerstoffatome in den Proben werden in Fig. 18 bzw. Fig. 19
gezeigt.
Die auf diese Weise hergestellten Proben wurden jeweils in
eine Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung eingesetzt,
0,3 s lang einer Koronaladung mit +5,0 kV unterzogen und
unmittelbar danach bildmäßig belichtet. Als Lichtquelle
für die bildmäßige Belichtung wurde eine Wolframlampe verwendet;
die bildmäßige Belichtung erfolgte durch eine lichtdurchlässige
Testkarte hindurch mit einer Belichtungsdosis
von 2 lx.s.
Unmittelbar danach wurde ein negativ aufladbarer Entwickler,
der einen Toner und einen Tonerträger enthielt, kaskadenförmig
auf die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials
auftreffen gelassen, wobei auf dieser Oberfläche ein gutes
Tonerbild erhalten wurde. Als das Tonerbild durch Koronaladung
mit +5,0 kV auf ein als Bildempfangsmaterial dienendes
Papier übertragen wurde, wurde ein klares Bild mit einer
hohen Dichte erhalten, das eine ausgezeichnete Auflösung
und eine zufriedenstellende Reproduzierbarkeit der Helligkeits
abstufung zeigte.
Die Bewertung der Qualität des übertragenen Tonerbildes
wurde in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben wie
derholt, wobei jedoch anstelle der Wolframlampe ein Halbleiter
laser vom GaAs-Typ bei 810 nm (10 mW) verwendet wurde.
Alle Proben lieferten ein klares Bild mit einer ausgezeichneten
Auflösung und einer zufriedenstellenden Reproduzierbarkeit
der Helligkeitsabstufung.
Unter Anwendung der in Fig. 17 gezeigten Herstellungsvorrichtung
wurden jeweils auf einem zylindrischen Träger aus
Aluminium unter den in Tabelle 3B gezeigten Bedingungen
Proben von elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien
(Proben Nr. 21-1B bis 27-3B, Tabelle 4B) hergestellt.
Die Konzentrationsverteilung der Germaniumatome und der
Sauerstoffatome in den Proben werden in Fig. 18 bzw.
Fig. 19 gezeigt.
Jede Probe wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 8
einer Bildqualitätsbewertungsprüfung unterzogen. Jede
geprüfte Probe lieferte ein übertragenes Tonerbild von
hoher Qualität und zeigte nach 200 000maliger wiederholter
Verwendung unter den Betriebsbedingungen eine Temperatur
von 38°C und einer relativen Feuchte von 80% keine
Verschlechterung der Bildqualität.
Proben eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials
(Proben Nr. 11-1-1B bis 11-1-8B, 12-1-1B bis
12-1-8B und 13-1-1B bis 13-1-8B, d. h. 24 Proben) wurden
unter den gleichen Bedingungen und in der gleichen Weise
wie die Proben 11-1B, 12-1B und 13-1B in Beispiel 8 hergestellt,
jedoch wurde die zweite Schicht (103) unter den in
Tabelle 5B gezeigten Bedingungen hergestellt.
Jede der auf diese Weise hergestellten Proben wurde einzeln
in eine Kopiervorrichtung eingesetzt, und bei jedem
der elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterialien
wurden eine allgemeine Bewertung der Qualität des
übertragenen Bildes und eine Bewertung der Haltbarkeit des
Aufzeichnungsmaterials beim kontinuierlich wiederholten
Kopieren unter den in den Beispielen beschriebenen Bedingungen
durchgeführt.
Die Ergebnisse der Gesamtbewertung der Qualität des übertragenen
Bildes und der Bewertung der Haltbarkeit beim kontinuierlichen
wiederholten Kopieren werden in Tabelle 6B
gezeigt.
Aufzeichnungsmaterialien wurden in der gleichen Weise wie
Probe Nr. 11-1B in Beispiel 8 hergestellt, jedoch wurde
das Verhältnis des Gehalts der Siliciumatome zu dem Gehalt
der Stickstoffatome in der zweiten Schicht (103) verändert,
indem das Target-Verhältnis der Silicium-Scheibe zu der
Siliciumnitrid-Scheibe bei der Bildung der zweiten Schicht
(103) verändert wurde.
Bei jedem der auf diese Weise erhaltenen Aufzeichnungsmaterialien
wurde die Qualität des Bildes geprüft, das nach
50 000 Wiederholungen des in Beispiel 8 beschriebenen Bild
erzeugungs-, Entwicklungs- und Reinigungsverfahrens erzeugt
worden war. Die Ergebnisse werden in Tabelle 7B gezeigt.
Aufzeichnungsmaterialien wurden jeweils in der gleichen Weise
wie Probe Nr. 12-1B in Beispiel 8 hergestellt, jedoch
wurde das Verhältnis des Gehalts der Siliciumatome zu dem
Gehalt der Stickstoffatome in der zweiten Schicht (103) verändert,
indem das Durchflußgeschwindigkeitsverhältnis von
SiH₄-Gas zu NH₃-Gas bei der Bildung der zweiten Schicht (103)
verändert wurde.
Bei den auf diese Weise erhaltenen Aufzeichnungsmaterialien
wurde die Bildqualität nach 50 000 Wiederholungen des
Kopierverfahrens einschließlich der Bildübertragung gemäß
dem in Beispiel 8 beschriebenen Verfahren bewertet. Die
Ergebnisse werden in Tabelle 8B gezeigt.
Aufzeichnungsmaterialien wurden jeweils in der gleichen
Weise wie Probe Nr. 13-1B in Beispiel 8 hergestellt, jedoch
wurde das Verhältnis des Gehalts der Siliciumatome
zu dem Gehalt der Stickstoffatome in der zweiten Schicht
(103) verändert, indem das Durchflußgeschwindigkeitsverhältnis
von SiH₄-Gas, SiF₄-Gas und NH₃-Gas bei der Bildung
der zweiten Schicht (103) verändert wurde.
Bei jedem der auf diese Weise erhaltenen Aufzeichnungsmaterialien
wurde die Bildqualität nach 50 000 Wiederholungen
des in Beispiel 8 beschriebenen Bilderzeugungs-, Entwick
lungs- und Reinigungsverfahrens bewertet. Die Ergebnisse
werden in Tabelle 9B gezeigt.
Aufzeichnungsmaterialien wurden in der gleichen Weise wie
Probe Nr. 14-1B in Beispiel 8 hergestellt, jedoch wurde
die Schichtdicke der zweiten Schicht (103) verändert. Nach
der Wiederholung des in Beispiel 8 beschriebenen Bilderzeugungs-,
Entwicklungs- und Reinigungsverfahrens wurden
die in Tabelle 10B gezeigten Ergebnisse erhalten.
Die gemeinsamen Schichtbildungsbedingungen in den Beispielen
der Erfindung werden nachstehend gezeigt:
Trägertemperatur:
etwa 200°C für die Germanium enthaltende Schicht
etwa 250°C für die Schicht, die kein Germanium enthält
Entladungsfrequenz: 13,56 MHz
Innendruck der Reaktionskammer während der Reaktion: 0,4 hPa
etwa 200°C für die Germanium enthaltende Schicht
etwa 250°C für die Schicht, die kein Germanium enthält
Entladungsfrequenz: 13,56 MHz
Innendruck der Reaktionskammer während der Reaktion: 0,4 hPa
Claims (34)
1. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit
einem Träger und einer lichtempfangenden Schicht, bestehend
aus einer ersten Schicht (102) mit einem Schichtaufbau,
in dem ein Schichtbereich (104), der aus einem Germaniumatome
enthaltenden amorphen Material besteht, und ein Fotoleitfähigkeit
zeigender Schichtbereich (105), der aus einem
Siliciumatome enthaltenden amorphen Material besteht, aufeinanderfolgend
von der Trägerseite her auf dem Träger
vorgesehen sind, und einer zweiten Schicht (103), die aus
einem amorphen Material besteht, das Siliciumatome enthält,
wobei die erste Schicht (102) einen Sauerstoffatome enthaltenden
Schichtbereich (O) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schichtbereich (O) eine Zone aufweist, in der die
Konzentration der Sauerstoffatome in der Richtung der Schichtdicke
in Richtung auf die obere Endfläche der ersten Schicht
(102) stufenlos und kontinuierlich ansteigt und daß die
zweite Schicht (103) mindestens eine aus Kohlenstoffatomen
und Stickstoffatomen ausgewählte Atomart enthält.
2. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schichtbereich (104)
und/oder dem Schichtbereich (105) Wasserstoffatome enthalten
sind.
3. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schichtbereich (104)
und/oder dem Schichtbereich (105) Halogenatome enthalten sind.
4. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Germaniumatome in dem
Schichtbereich (104) in der Richtung der Schichtdicke ungleichmäßig
verteilt sind.
5. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Germaniumatome in dem
Schichtbereich (104) in der Richtung der Schichtdicke gleichmäßig
verteilt sind.
6. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in der lichtempfangenden
Schicht eine Substanz (C) für die Steuerung der Leitfähigkeit
enthalten ist.
7. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Substanz (C)
für die Steuerung der Leitfähigkeit um eine zu der Gruppe
III des Periodensystems gehörende Atomart handelt.
8. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Substanz (C)
für die Steuerung der Leitfähigkeit um eine zu der Gruppe
V des Periodensystems gehörende Atomart handelt.
9. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schichtbereich (104)
Siliciumatome enthalten sind.
10. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der in dem Schicht
bereich (104) enthaltenden Germaniumatome 1 bis 1×10⁶ Atom-ppm
beträgt.
11. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtbereich (104) eine
Schichtdicke von 3,0 nm bis 50 nm hat.
12. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtbereich (105) eine
Schichtdicke von 0,5 bis 90 µm hat.
13. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (102)
eine Schichtdicke von 1 bis 100 µm hat.
14. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke TB des
Schichtbereichs (104) und die Schichtdicke T des Schichtbereichs
(105) die Beziehung TB/T ≦ 1 erfüllen.
15. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenatome aus Fluor,
Chlor, Brom und Jod ausgewählt sind.
16. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Sauerstoffatome
in dem Schichtbereich (O) 0,001 bis 50 Atom-% beträgt.
17. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Obergrenze des Gehalts
der Sauerstoffatome in dem Schichtbereich (O) nicht mehr
als 30 Atom-% beträgt, wenn die Schichtdicke TO des Sauerstoff
atome enthaltenden Schichtbereichs (O) 2/5 oder mehr
der Schichtdicke T der ersten Schicht (102) beträgt.
18. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nachAnspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schichtbereich (104)
0,01 bis 40 Atom-% Wasserstoffatome enthalten sind.
19. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schichtbereich (104)
0,01 bis 40 Atom-% Halogenatome enthalten sind.
20. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schichtbereich (104)
Wasserstoffatome und Halogenatome in einer Gesamtmenge von
0,01 bis 40 Atom-% enthalten sind.
21. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schichtbereich (105)
1 bis 40 Atom-% Wasserstoffatome enthalten sind.
22. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schichtbereich (105)
1 bis 40 Atom-% Halogenatome enthalten sind.
23. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schichtbereich (105)
Wasserstoffatome und Halogenatome in einer Gesamtmenge von
1 bis 40 Atom-% enthalten sind.
24. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die zu der Gruppe III des
Periodensystems gehörende Atomart aus B, Al, Ga, In und Tl
ausgewählt ist.
25. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die zu der Gruppe V des Periodensystems
gehörende Atomart aus P, As, Sb und Bi ausgewählt
ist.
26. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (102) an der
dem Träger zugewandten Seite einen Schichtbereich (PN) auf
weist, der eine Substanz (C) für die Steuerung der Leitfähigkeit
enthält.
27. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Substanz (C)
für die Steuerung der Leitfähigkeit in dem Schichtbereich
(PN) 0,01 bis 5×10⁴ Atom-ppm beträgt.
28. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Substanz (C)
in dem Schichtbereich (PN) 30 Atom-ppm oder mehr beträgt.
29. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (102) eine
Verarmungsschicht aufweist.
30. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material, das
die zweite Schicht (103) bildet, ein amorphes Material ist,
das durch die folgende allgemeine Formel wiedergegeben wird:
a-(SixC1-x)y(H,X)1-y
(worin 0<x, y<1 und X ein Halogenatom ist).
a-(SixC1-x)y(H,X)1-y
(worin 0<x, y<1 und X ein Halogenatom ist).
31. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach
Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht
(103) 1×10-3 bis 90 Atom-% Kohlenstoff enthält.
32. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material, das
die zweite Schicht (103) bildet, ein amorphes Material ist,
daß durch die folgende Formel wiedergegeben wird:
a-(SixN1-x)y(H,X)1-y
(worin 0<x, y<1 und X ein Halogenatom ist).
a-(SixN1-x)y(H,X)1-y
(worin 0<x, y<1 und X ein Halogenatom ist).
33. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach
Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht
(103) 1×10-3 bis 60 Atom-% Stickstoff enthält.
34. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (103) eine
Schichtdicke von 0,003 bis 30 µm hat.
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---|---|---|---|
JP58207775A JPS6098438A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 光導電部材 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=26516465
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Families Citing this family (10)
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