DE3789777T3

DE3789777T3 - Lichtempfangselement.

Info

Publication number: DE3789777T3
Application number: DE3789777T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Ohno; Shigeru Shirai
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-02-07
Filing date: 1987-02-03
Publication date: 1999-12-02
Anticipated expiration: 2007-02-04
Also published as: AU601171B2; CN1014186B; AU6850887A; CA1320072C; EP0237173B2; EP0237173A1; EP0237173B1; DE3789777T2; DE3789777D1; US4818652A; CN87100605A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Lichtempfangselement, das gegenüber elektromagnetischen Wellen, wie ultravioletten Strahlen, sichtbaren Strahlen, Infrarotstrahlen, Röntgenstrahlen und γ-Strahlen, sensitiv ist.
Das lichtleitende Material zum Aufbau eines bilderzeugenden Elementes zur Verwendung in festen Bildaufnahmevorrichtungen oder zur Verwendung in der Elektrofotografie oder zum Aufbau einer lichtleitenden Schicht zur Verwendung in einem bildablesenden Fotosensor muß sehr sensitiv sein, ein hohes S/N-Verhältnis aufweisen (Lichtstrom (Ip/Dunkelstrom (Id)), spektrale Absorptionseigenschaften besitzen, die für die bestrahlende elektromagnetische Welle geeignet sind, wobei dsa Material ferner schnell-reagieren muß und einen gewünschten Dunkelwiderstand aufweisen muß. Das Material darf ferner nicht schädlich für lebende Organismen, insbesondere für den Menschen, bei der Verwendung sein.
Neben diesen Anforderungen ist es ferner notwendig, daß das Material eine Eigenschaft zur Entfernung eines Restbildes in der festen Bildaufnahmevorrichtung innerhalb eines vorbestimmten Zeitraumes hat.
Für bilderzeugende Elemente, die in einer elektrofotografischen Maschine verwendet und die in einem Büro als Arbeitsmaschine angewandt wird, ist es ferner sehr wichtig, daß keine schädlichen Verunreinigungen auftreten.
Aus diesen Gründen hat sich das öffentliche Interesse auf Lichtempfangselemente konzentriert, welche amorphe Materialien aufweisen, die Siliciumatome (im folgenden als "A- Si" bezeichnet) enthalten, wie dies beispielsweise in den Offenlegungsschriften Nr. 2 746 967 und Nr. 2 855 718 offenbart ist, welche die Verwendung eines Lichtempfangselementes als ein bilderzeugendes Element in der Elektrofotografie offenbaren. Die Offenlegungsschrift Nr. 2 933 411 offenbart die Verwendung eines solchen Lichtempfangselementes in einem bildlesenden Fotosensor.
Bei bekannten Lichtempfangselementen, die A-Si Materialien aufweisen, sind bezüglich ihrer optischen, elektrischen und lichtleitenden Eigenschaften, wie Dunkelresistenz, Fotosensitivität, Lichtreaktionsfähigkeit, Umweltverwendungseigenschaften, ökonomische Stabilität und Haltbarkeit, Verbesserungen erzielt worden.
Um solche Lichtempfangselemente praktisch verwendbar zu machen, sind jedoch weitere Verbesserungen notwendig.
Wenn beispielsweise ein bekanntes Lichtempfangselement als ein bilderzeugendes Element in der Elektrofotografie verwendet wird mit dem Ziel der Erhöhung der Fotosensitivität und des Dunkelwiderstandes, wird oft beobachtet, daß eine Remanenzspannung auf dem bekannten Lichtempfangselement bei der Verwendung auftritt. Bei wiederholter Verwendung über einen längeren Zeitraum treten Ermüdungserscheinungen auf, die zu sogenannten Geisterphänomen akkumulieren.
Bei der Herstellung von bekannten Lichtempfangselementen, die ein A-Si Material verwenden, werden Wasserstoffatome, Halogenatome, wie Fluoratome oder Chloratome, Elemente zur Steuerung des elektrischen Leitungstyps, wie Boratome oder Phosphoratome, oder andere Atomarten zur Verbesserung der Eigenschaften selektiv in eine Lichtempfangsschicht eines Lichtempfangselementes als Schichtbestandteile eingesetzt.
Die erzielte Lichtempfangsschicht wird jedoch manchmal Defekte bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften, ihrer lichtleitenden Eigenschaften und/oder der Durchschlagspannung in Abhängigkeit von dem Verfahren des Einbaues ihrer Bestandteile aufweisen.
Dies bedeutet, daß im Falle der Verwendung eines Lichtempfangselementes mit solch einer Lichtempfangsschicht die Lebensdauer eines in der Schicht bei der Bestrahlung mit Licht erzeugten Lichtträgers nicht ausreichend ist. Die Hemmung einer Ladungsinjektion von der Seite des Substrates in eine dunkle Schichtregion wird in nicht ausreichender Weise durchgeführt. Bilddefekte aufgrund eines lokalen Durchschlagsphänomens (die sogenannten "weißen ovalen Markierungen auf Halbtonkopien") oder andere Bilddefekte aufgrund eines Abriebs bei Verwendung eines Blattes für die Reinigung (die sogenannten "weißen Linien") können auf den auf ein Papierblatt übertragenen Bildern auftreten.
Wenn das obige Lichtempfangselement in einer feuchten Atmosphäre verwendet wird oder wenn es verwendet wird, nachdem es in solch einer Atmosphäre gelagert worden ist, tritt manchmal eine sogenannte "Bildströmung" auf den auf ein Papierblatt übertragenen Bildern auf.
Wenn ein Lichtempfangselement von einigen 10 oder einigen um Dicke auf einem geeigneten Substrat gebildet wird, um ein Lichtempfangselement zu erzielen, führt die erzielte Lichtempfangsschicht zu unerwünschten Phänomen, wie einem dünneren Raum, der zwischen der Bodenfläche und der Oberfläche des Substrates gebildet wird. Nach Herausnahme des Lichtempfangselementes aus der Vakuumabscheidungskammer wird die Schicht von dem Substrat entfernt, wobei innerhalb der Schicht nach einer gewissen Zeitdauer ein Riß entstehen kann.
Diese Phänomene können im Falle der Verwendung eines zylindrischen Substrates auftreten, das normalerweise auf dem Gebiet der Elektrofotografie verwendet wird.
Es wurden verschiedene sogenannte Laserdrucker, die einen Halbleiterlaser als Lichtquelle bei dem elektrofotografischen Verfahren verwenden, vorgeschlagen. Für diese Laserdrucker besteht ein ansteigendes Bedürfnis, ein verbessertes Lichtempfangselement bereitzustellen, das in ausreichender Weise schnell auf Licht einer langen Wellenlängenregion reagiert, um seine Funktion zu verbessern.
Somit ist es nicht nur erforderlich, eine weitere Verbesserung bei dem A-Si Material für die Verwendung bei der Herstellung der Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselementes selbst zu erzielen, sondern es ist auch notwendig, ein Lichtempfangselement bereitzustellen, das jedes der oben genannten Probleme vermeidet und die oben erwähnten Anforderungen erfüllt.
Es wird ferner auf die europäische Patentanmeldung EP-A-0 169 641 hingewiesen. Diese Druckschrift offenbart ein Lichtempfangselement, welches ein Substrat und eine Licht empfangsschicht aufweist, die aus einer ersten Schicht, die eine Lichtleitfähigkeit zeigt und die aus einem amorphen Material aufgebaut ist, das Siliciumatome als Hauptbestandteilsatome enthält, und aus einer zweiten Schicht gebildet ist, die aus einem amorphen Material besteht, welches Siliciumatome als Hauptbestandteilsatome und Kohlenstoffatome enthält. Sowohl die erste wie auch die zweite Schicht enthalten Atome eines die Leitfähigkeit steuernden Elementes, das aus der Gruppe III und aus der Gruppe V des Periodensystems ausgewählt ist. In der zweiten Schicht kann das die Leitfähigkeit steuernde Element gleichmäßig entlang der Dicke dieser Schicht verteilt sein.
Um die Feuchtigkeitsresistenz, die Resistenz gegenüber einer Verschlechterung bei wiederholter Anwendung, die elektrische Stehspannung, die Umweltverwendungseigenschaften und die Haltbarkeit zu optimieren, sollte die Oberflächenschicht eines Lichtempfangselementes so ausgewählt werden, daß sie eine möglichst hohe Dicke aufweist, die noch mit den Produktionskosten vereinbar ist. Bei anwachsender Oberflächenschichtdicke wurde jedoch herausgefunden, daß es zu einer Einführung und/oder einem Anstieg der Ladungsakkumulation an der Zwischenfläche zwischen der ersten und der zweiten Schicht kommt, was eine nachfolgende Einführung und/oder Anstieg bei der Erzeugung einer Remanenzspannung zur Folge hat. Es ist somit ein Problem, die Feuchtigkeitsresistenz etc. zu verbessern, ohne daß gleichzeitig eine Remanenzspannung eingeführt wird und/oder anwächst.
Die Erfindung gibt ein Lichtempfangselement gemäß Patentanspruch 1 und ein elektrofotografisches Verfahren gemäß Patentanspruch 31 an.
Durch Einbau eines Elementes, das aus den Gruppen III und V des Periodensystems ausgewählt ist, wird die obige Oberflächenschicht halbleitend gemacht, wodurch in der Konsequenz die Einführung und/oder der Anstieg einer Ladungsakkumulation und einer daraus erzielten Remanenzspannung, die andererseits mit anwachsender Schichtdicke auftreten würde, vermieden wird. Der Bereich der Dicke von 0,1 bis 5 um, wie oben spezifiziert, ist für die Leistung des Lichtempfangselementes bei praktischer Anwendung akzeptabel. Es wurde herausgefunden, daß die Leistung in dem engeren Bereich von 1,5 bis 2 um einschließlich sehr gut ist.
Das oben definierte Lichtempfangselement ist im allgemeinen frei von Problemen, die aus einem Restpotential entstehen. Es kann für die wiederholte Herstellung von hochqualitativen Tonerbildern verwendet werden, ohne daß Probleme, wie Geisterbilder oder ein Bildverschmieren auftreten und zwar selbst dann, wenn das bildherstellende Element über einen längeren Zeitraum mit einer hohen Geschwindigkeit des elektrofotografischen Bilderzeugungsverfahrens verwendet wird.
Dieses Lichtempfangselement zeigt ferner insbesondere eine gute Haltbarkeit und eine Resistenz gegenüber hohen elektrischen Spannungen. Es leidet an keinem Problem einer Ladungsverschiebung, die zu einer Bildverschmierung führen kann, wenn die Menge des Expositionslichtes, das auf das Element fällt, sehr hoch ist. Dies tritt beispielsweise bei der Herstellung eines Bildes von einem blassen Original auf.
Die erste Schicht kann auch Germaniumatome aufweisen, die entlang der gesamten Schichtdicke einheitlich verteilt sind oder die alternativ in einer Teilschichtregion der ersten Schicht benachbart zu dem Substrat einheitlich verteilt sind.
Von den Gruppe III Elementen, die für die Steuerung der Leitfähigkeit verwendet werden können, nämlich Bor, Aluminium, Gallium, Indium und Thallium, werden die Elemente Bor und Gallium bevorzugt. Von den Gruppe V Elementen für die Steuerung der Leitfähigkeit, nämlich Phosphor, Arsen, Antimon, Bismuth, werden die Elemente Phosphor und Arsen im besonderen bevorzugt. Das die Leitfähigkeit steuernde Element kann in jedem Fall gleich oder verschieden sein.
Von den Halogenelementen, die in der ersten oder in der zweiten Schicht enthalten sein können, nämlich Fluor, Chlor, Brom oder Jod, werden die Halogenelemente Chlor und Fluor bevorzugt.
Die Menge des Wasserstoffs und/oder des Halogens, die in der ersten und in der zweiten Schicht enthalten sind, liegt in dem Bereich von 0,01 bis 40 Atomprozent, insbesondere in dem Bereich von 0,05 bis 30 Atomprozent, wobei 0,1 bis 25 Atomprozent am bevorzugtesten sind.

Die Fig. 1 (A) und 1 (B)

stellen schematische Ansichten dar, welche repräsentative Beispiele des Lichtempfangselementes nach der Erfindung zeigen.

Die Fig. 2

ist eine schematische Ansicht einer Herstellungsvorrichtung für das Glimmentladungsverfahren als ein Beispiel der Vorrichtung zur Herstellung der ersten Schicht bzw. der zweiten Schicht des Lichtempfangselementes nach der Erfindung.

Die Fig. 3 und 4

sind Ansichten, welche die Variationen in den Gasströmungsverhältnissen bei der Bildung der ersten Schicht nach der Erfindung zeigen, wobei die Ordinate die Dicke der Schicht und die Abszisse das Strömungsverhältnis eines verwendeten Gases kennzeichnen.
Das Lichtempfangselement nach der Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Beschreibung stellt keine Beschränkung des Umfangs der Erfindung dar.
Die Fig. 1 (A) und 1 (B) sind schematische Ansichten, welche typische Schichtstrukturen des Lichtempfangselementes nach der Erfindung zeigen, wobei ein Lichtempfangselement 100, ein Substrat 101, eine erste Schicht 102 und eine zweite Schicht 103 mit einer freien Oberfläche 104 dargestellt sind.

Substrat (101)

Das Substrat 101 zur Verwendung nach der Erfindung kann entweder elektrisch leitend oder isolierend sein. Der elektrisch leitende Träger kann beispielsweise ein Metall sein, wie NiCr, rostfreie Stähle, Al, Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt und Pb oder deren Verbindungen.
Das elektrisch isolierende Substrat kann beispielsweise Filme oder Blätter eines synthetischen Harzes, wie Polyester, Polyethylen, Polycarbonat, Zelluloseacetat, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polystyrol und Polyamid, Glas, Keramik und Papier aufweisen.
Es ist bevorzugt, daß das elektrisch isolierende Substrat einer elektrisch leitenden Behandlung auf wenigstens einer seiner Oberflächen unterworfen wird und das auf der so behandelten Oberfläche eine Lichtempfangsschicht angeordnet wird.
Im Falle von Glas wird die elektrische Leitfähigkeit beispielsweise durch Anordnung eines dünnen Films auf seiner Oberfläche aufgebracht, wobei der Film aus NiCr, Al, Cr, Mo, Au, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pd, In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2;, ITO (In&sub2;O&sub3; + SnO&sub2;) etc. bestehen kann. Im Falle eines synthetischen Harzfilmes, wie ein Polyesterfilm, wird die Elektroleitfähigkeit durch Anordnung eines dünnen Filmes auf der Oberfläche durch eine Vakuumablagerung, eine Elektronenstrahldampfabscheidung, ein Bedampfen etc. oder durch Laminierung des Metalls mit der Oberfläche aufgebracht, wobei der dünne Film ein Metallfilm sein kann, wie NiCr, Al, Ag, Pv, Zn, Ni, Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Tl und Pt. Das Substrat kann jegliche Konfiguration aufweisen, z. B. kann es eine zylindrische, bandförmige oder plattenförmige Form aufweisen, die in Abhängigkeit von dem Anwendungszweck in geeigneter Weise bestimmt wird. Wenn beispielsweise das Lichtempfangselement gemäß den Fig. 1 (A) und 1 (B) als bilderzeugendes Element zur Verwendung in der elektronischen Fotografie verwendet wird, ist es wünschenswert als Endlosband oder in einer zylindrischen Form ausgebildet, um eine hohe Herstellungsgeschwindigkeit zu erreichen.
Die Dicke des Substratelementes wird in geeigneter Weise bestimmt, so daß das Lichtempfangselement wie gewünscht hergestellt werden kann.
Wenn eine Flexibilität für das Lichtempfangselement erforderlich ist, kann dieses so dünn wie möglich innerhalb eines Bereiches hergestellt werden, der eine ausreichende Bereitstellung der Funktion als Substrat gewährleistet. Die Dicke beträgt jedoch normalerweise mehr als 10 um unter Berücksichtigung der Herstellung und Handhabung oder der mechanischen Festigkeit des Substrates.

Erste Schichte (102)

Die erste Schicht 102 ist zwischen dem Substrat 101 und der zweiten Schicht 103 angeordnet, wie dies in den Fig. 1 (A) und 1 (B) gezeigt ist.
Die erste Schicht 102 besteht aus A-Si (H, X) und enthält das Element für die Steuerung der Leitfähigkeit, die Gruppe III Atome oder die Gruppe V Atome und zwar in einem Zustand der ungleichmäßigen Verteilung in der gesamten Schichtregion oder in der Teilschichtregion benachbart zu dem Substrat 101 (die unebene Verteilung bedeutet im folgenden, daß die Verteilung der entsprechenden Atome in der Schicht in Richtung parallel zu der Oberfläche des Substrates einheitlich ist, aber in der Dickenrichtung ungleichmäßig ist). Der Zweck und der erwartete Effekt des Einbaues des Elementes zur Steuerung der Leitfähigkeit in die erste Schicht des Lichtempfangselementes wird in Abhängigkeit von dem Verteilungszustand in der Schicht, wie unten beschrieben, variieren.
Bei dem Fall, wenn das Element in einem verstärkten Maße in die Teilschichtregion der ersten Schicht benachbart zu der zweiten Schicht eingebaut wird und wenn der Leitungstyp des Elementes in der ersten Schicht und in der zweiten Schicht der gleiche ist, wird der Effekt der Verbesserung des Zusammentreffens der Energieniveaus zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht sowie der Effekt zur Förderung der Bewegung einer elektrischen Ladung zwischen den zwei Schichten hervorgebracht. Dieser Effekt ist insbesondere in dem Fall signifikant, wo die Dicke der zweiten Schicht groß und die Dunkelresistenz der Schicht hoch ist.
Wenn im Falle des verstärkten Einbaues des Elementes in der Teilschichtregion der ersten Schicht benachbart zu der zweiten Schicht der Leitungstyp des in der ersten Schicht enthaltenen Elementes verschieden von dem in der zweiten Schicht ist, fungiert die das Element mit hoher Konzentration enthaltende Teilschichtregion als Zusammensetzungsteil, und der Effekt des Anstiegs einer apparenten Dunkelresistenz bei dem Elektrisierungsprozeß wird hervorgebracht.
Wenn eine relativ große Menge des Elementes in die Teilschichtregion der ersten Schicht benachbart zu der zweiten Schicht eingebaut wird, ist in jedem Fall die Menge des Elementes ausreichend klein. Demgemäß wird eine Menge von 1 · 10&supmin;³ Atom-ppm, insbesondere von 5 · 10&supmin;² bis 5 · 10&supmin;² Atom-ppm bevorzugt, wobei 1 · 10&supmin;¹ bis 5 · 10&supmin;² Atom-ppm am bevorzugtesten sind.
Um Germaniumatome in die erste Schicht 102 des Lichtempfangselementes nach der Erfindung einzufügen, werden die Germaniumatome in die gesamte Schichtregion oder in die Teilschichtregion benachbart zu dem Substrat in einem einheitlich verteilten Zustand eingefügt.
Im Falle des Einbaues von Germaniumatomen in die erste Schicht kann die spektrale Absorptionseigenschaft in dem langen Wellenlängenbereich des Lichtempfangselementes ver bezeichnet] eine zweite Schichtregion 102", die aus A-Si (H, X) besteht, welches keine Germaniumatome enthält, und die zweite Schicht 103 gezeigt.
Das Lichtempfangselement nach Fig. 1 (B) hat somit einen Schichtaufbau, wo eine erste Schichtregion aus A-SiGe (H, X) und eine zweite Schichtregion aus A-Si (H, X) auf dem Substrat in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrates laminiert sind. Ferner ist die zweite Schicht 103 auf der ersten Schicht 102 laminiert. Wenn der Schichtaufbau der ersten Schicht solch einen Schichtaufbau gemäß Fig. 1 (B) aufweist, insbesondere im Falle der Verwendung von Licht einer langen Wellenlänge, wie ein Halbleiterlaser als Lichtquelle, kann das Licht einer langen Wellenlänge, das minimal in der zweiten Schichtregion 102" absorbiert werden kann, im wesentlichen komplett in der ersten Schichtregion 102' absorbiert werden. Dies dient dazu, um die Interferenz, die von der Lichtreflexion von der Oberfläche des Substrates hervorgerufen wird, zu verhindern.
Die Menge der in der ersten Schichtregion 102' enthaltenen Germaniumatome sollte in geeigneter Weise bestimmt werden, so daß die Aufgabe der Erfindung in effektiver Weise erreicht wird. Sie beträgt vorzugsweise 1 bis 1 · 10&sup7; Atomppm, insbesondere 1 · 10² bis 9,5 · 10&sup5; Atom-ppm, wobei 5 · 10² bis 8 · 10&sup5; Atom-ppm am bevorzugsten sind.
Die Dicke (TB) der ersten Schichtregion 102' und die Dicke (T) der zweiten Schichtregion 102" sind wichtige Faktoren, um die obigen Aufgaben der Erfindung in effektiver Weise zu erzielen. Sie sind in wünschenswerter Weise zu bestimmen, so daß das erzielte Lichtempfangselement die zahlreichen gewünschten, praktisch anwendbaren Eigenschaften aufweist.
Die Dicke (TB) der ersten Schichtregion 102' beträgt vorzugsweise 3 · 10&supmin;³ bis 50 um, insbesondere 4 · 10&supmin;³ bis 40 um, wobei 5 · 10&supmin;³ bis 30 um am bevorzugsten sind. Die Dicke (T) der zweiten Schichtregion beträgt vorzugsweise 0,5 bis 90 um, insbesondere 1 bis 80 um, wobei 2 bis 5 um am bevorzugsten sind.
Die Summe (TB+T) der Dicke (TB) für die erste Schichtregion und die Dicke (T) für die zweite Schichtregion wird basierend auf den relativen und organischen Wechselwirkungen mit den erforderlichen Eigenschaften für die erste Schicht 102 bestimmt.
Sie beträgt vorzugsweise 1 bis 10 um, insbesondere 1 bis 80 um und ferner insbesondere 2 bis 60 um. Bezüglich der Beziehung der Schichtdicke Tg zu der Schichtdicke T ist bevorzugt, daß die Gleichung: TB/T ≤ 1 erfüllt ist, insbesondere daß die Gleichung TB/T ≤ 0,9 erfüllt ist, wobei TB/T ≤ 0,8 am bevorzugsten ist. Zusätzlich wird die Schichtdicke (TB) der die Germaniumatome enthaltende Schichtregion basierend auf der Menge der Germaniumatome, die in dieser Schichtregion enthalten sind, bestimmt. Wenn beispielsweise die Menge der darin enthaltenen Germaniumatome größer als 1 · 10&sup5; Atom-ppm ist, wird die Schichtdicke TB bemerkenswert groß sein.
Sie beträgt vorzugsweise weniger als 30 um, insbesondere weniger als 25 um, wobei weniger als 20 um am bevorzugsten ist.

Zweite Schicht (103)

Die zweite Schicht 103 mit der freien Oberfläche 104 ist auf der ersten Schicht 103 angeordnet, um für das Lichtempfangs element nach der Erfindung die Vorteile zu erzielen, insbesondere die Feuchtigkeitsresistenz, die Resistenz gegenüber einer Verschlechterung bei wiederholter Anwendung, die elektrische Stehspannungseigenschaft, die Umweltverwendungseigenschaften und die Haltbarkeit.
Die zweite Schicht ist aus einem amorphen Material gebildet, das Siliciumatome als Hauptbestandteilsatome enthält, die auch in dem schichtaufbauenden, amorphen Material für die erste Schicht enthalten sind, so daß die chemische Stabilität an der Zwischenfläche zwischen den zwei Schichten in ausreichender Weise sichergestellt ist.
Die Oberflächenschicht ist aus einem amorphen Material gebildet, das Siliciumatome, Kohlenstoffatome und Wasserstoffatome und/oder Halogenatome für den Fall enthält, wo dies notwendig ist [im folgenden als "A-SiC (H, X)" bezeichnet].
Die oben genannten Aufgaben für die zweite Schicht können in effektiver Weise durch strukturelle Einführung von Kohlenstoffatomen in die zweite Schicht erreicht werden. Bei einem Anstieg der Menge der einzuführenden Kohlenstoffatome werden die oben erwähnten Eigenschaften gefördert., wobei aber die Schichtqualität und ihre elektrischen und mechanischen Eigenschaften abnehmen werden, wenn die Menge zu groß ist.
Demgemäß wird die Menge der Kohlenstoffatome, die in der zweiten Schicht enthalten sind, vorzugsweise 1 · 10&supmin;³ bis 90 Atomprozent, insbesondere 1 bis 90 Atomprozent und ferner insbesondere 10 bis 80 Atomprozent betragen.
Bezüglich der Schichtdicke der zweiten Schicht ist es wünschenswert, sie zu verdicken. Falls sie jedoch zu dick wird, tritt das Problem der Bildung einer Remanenzspannung auf. Durch Einbau eines Elementes zur Steuerung der Leitfähigkeit, wie Gruppe III Atome oder Gruppe V Atome, in die zweite Schicht kann das Auftreten des obigen Problems in effektiver Weise verhindert werden. Zusätzlich zu diesem Effekt wird die zweite Schicht frei von jeglichem Problem, z. B. aufgrund von Kratzern, die von einem Reinigungsmittel, wie einem Blatt, hervorgerufen werden können und die zu Fehlern auf den übertragenen Bildern führen können, wenn das Lichtempfangselement in der Elektrofotografie verwendet wird.
Demgemäß ist der Einbau der Gruppe III oder der Gruppe V Atome in die zweite Schicht relativ günstig, um die zweite Schicht mit den geeigneten Eigenschaften, wie erforderlich, herzustellen.
Die Menge der in der zweiten Schicht enthaltenen Gruppe III oder Gruppe V Atome ist 10 bis 5 · 10³ Atom-ppm, vorzugsweise 10² bis 5 · 10³ Atom-ppm. Die Bildung der zweiten Schicht sollte vorsichtig durchgeführt werden, so daß die erzielte zweite Schicht die erforderlichen Eigenschaften hervorbringt.
Der Texturzustand einer Schicht, die aus einem Material aufgebaut ist, das Siliciumatome, Kohlenstoffatome, Wasserstoffatome und/oder Halogenatome und Gruppe III Atome oder Gruppe V Atome enthält, erstreckt sich vom kristallinen Zustand zu dem amorphen Zustand, der eine halbleitende Eigenschaft bis isolierende Eigenschaften bezüglich der elektrischen und physikalischen Eigenschaft zeigt und der eine lichtleitende Eigenschaft bis zu einer nicht-lichtleitenden Eigenschaft für die optische und elektrische Eigenschaft bei den Schichtbildungsbedingungen und der Menge dieser Atome, die in die zu bildende Schicht einzubauen sind, zeigt. Demgemäß ist es für die Herstellung einer gewünschten Schicht, welche die zweite Schicht 103 mit den erforderlichen Eigenschaften darstellt, erforderlich, daß die geeigneten Schichtbildungsbedingungen und daß eine geeignete Menge für jede Atomart ausgewählt werden muß, so daß diese zweite Schicht in effektiver Weise hergestellt werden kann. Wenn die zweite Schicht unter dem Aspekt der Verbesserung der elektrischen Stehspannungseigenschaft angeordnet wird, wird die Schicht aus solch einem amorphen Material gebildet, daß sie zu einer signifikanten elektrisch-isolierenden Leistung auf der erzielten Schicht führt.
Wenn die zweite Schicht 103 unter dem Aspekt der Verbesserung der Verschlechterungsresistenz bei wiederholter Anwendung, der Verwendungseigenschaften und der Umweltverwendungseigenschaften angeordnet wird, wird die Schicht aus solch einem amorphen Material gebildet, daß die obige elektrisch-isolierende Eigenschaft bis zu einem gewissen Ausmaß lindert, aber eine bestimmte Fotosensitivität auf der erzielten Schicht hervorbringt.
Die Adhäsion der zweiten Schicht 103 mit der ersten Schicht 102 kann ferner durch den Einbau von Sauerstoffatomen und/oder Stickstoffatomen in die zweite Schicht und in einem einheitlich verteilten Zustand weiter verbessert werden.
Für das Lichtempfangselement nach der Erfindung ist die Schichtdicke der zweiten Schicht auch ein wichtiger Faktor, um effektiv die Vorteile nach der Erfindung zu erzielen. In Abhängigkeit von dem gewünschten Zweck wird sie somit in geeigneter Weise bestimmt.
Es ist jedoch auch notwendig, daß die Schichtdicke in Anbetracht der relativen und organischen Wechselwirkungen gemäß den Mengen der Siliciumatome, der Kohlenstoffatome, der Wasserstoffatome, der Halogenatome, der Gruppe III Atome und der Gruppe V Atome, die in der zweiten Schicht enthalten sind, sowie der erforderlichen Eigenschaften in bezug auf die Dicke der ersten Schicht bestimmt wird.
Es sei ferner angemerkt, daß auch ökonomische Gesichtspunkte, wie die Produktivität oder die Massenproduktivität, zu beachten sind. Demgemäß und zur Minimierung der Remanenzspannung beträgt die Schichtdicke der zweiten Schicht 0,1-5 um, insbesondere 1,5-2 um.
Wie oben erläutert, können fast alle Probleme, die oft bei bekannten Lichtempfangselementen auftreten, in effektiver Weise überwunden werden, da das Lichtempfangselement nach der Erfindung in geschichteter Weise eine spezielle erste Schicht und eine spezielle zweite Schicht auf einem Substrat aufweisen.
Das Lichtempfangselement nach der Erfindung drückt nicht nur signifikant verbesserte elektrische, optische und lichtleitende Eigenschaften aus, sondern zeigt auch signifikant verbesserte elektrische Stehspannungseigenschaften und Umweltverwendungseigenschaften. Durch den Zusatz von Germanium in die erste Schicht kann das Lichtempfangselement eine hohe Fotosensitivität in dem gesamten sichtbaren Bereich von Licht aufweisen, insbesondere eine gute passende Eigenschaft mit einem Halbleiterlaser, und zeigt ferner eine sehr schnelle Lichtreaktion.
Wenn das Lichtempfangselement in der Elektrofotografie verwendet wird, sind nicht nur die ungewünschten Eigenschaften der Remanenzspannung signifikant reduziert, sondern es werden stabile elektrische Eigenschaften, eine hohe Sensitivität und ein hohes S/N-Verhältnis, sehr gute Lichtschnelligkeit und eine hohe Resistenz gegenüber einer Verschlechterung bei wiederholter Verwendung, eine hohe Bilddichte und einen klaren Halbton erzielt. Das Lichtempfangselement kann ein hochqualitatives Bild mit einer hohen Auflösungskraft in wiederholter Weise bereitstellen.

Herstellung der ersten Schicht (102) und der zweiten Schicht (103)

Das Verfahren zur Bildung der Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselementes wird nun erläutert.
Die erste Schicht 102 und die zweite Schicht 103, welche die Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselementes nach der Erfindung aufbauen, werden in geeigneter Weise durch ein Vakuumabscheidungsverfahren unter Verwendung des Entladungsphänomens, wie die Glimmentladung, das Bedampfen, und durch Ionenbeschichtungsverfahren hergestellt, wobei die relevanten gasförmigen Ausgangsmaterialien selektiv verwendet werden.
Diese Herstellungsverfahren werden in geeigneter Weise selektiv in Abhängigkeit von Faktoren, wie Herstellungsbedingungen, erforderliche Installationskosten, Produktionsmaßstab und erforderliche Eigenschaften für das herzustellende Lichtempfangselement, ausgewählt. Das Glimmentladungsverfahren oder das Bedampfungsverfahren ist geeignet, da die Steuerung der Bedingung bei der Herstellung der Schichten mit den gewünschten Eigenschaften relativ einfach ist, und Wasserstoffatome, Halogenatome und andere Atome einfach mit den Siliciumatomen eingeführt werden können. Das Glimment ladungsverfahren und das Bedampfungsverfahren können zusammen in einem identischen System verwendet werden.
Wenn beispielsweise durch das Glimmentladungsverfahren eine Schicht aus A-Si (H, X) gebildet wird, wird das gasförmige Ausgangsmaterial für die Zuführung von Siliciumatomen (Si) zusammen mit dem gasförmigen Ausgangsmaterial für die Einführung von Wasserstoffatomen (H) und/oder Halogenatomen (X) in eine Abscheidungskammer eingeführt, deren innerer Druck reduziert werden kann. Die Glimmentladung wird in der Abscheidungskammer erzeugt. Eine Schicht aus A-Si (H, X) wird auf der Oberfläche eines Substrates, das in der Abscheidungskammer angeordnet ist, gebildet.
Das gasförmige Ausgangsmaterial für die Zuführung von Si kann umfassen: gasförmige oder vergasbare Siliciumhydride (Silane), wie SiH&sub4;, Si&sub2;H&sub6;, Si&sub3;H&sub8;, Si&sub4;H&sub1;&sub0; etc., wobei SiH&sub4; und Si&sub2;H&sub6; in Anbetracht der leichten Schichtherstellarbeit und der guten Effizienz für die Zuführung von Si insbesondere bevorzugt sind.
Es können verschiedene Halogenverbindungen als gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Halogenatomen erwähnt werden, wobei gasförmige oder vergasbare Halogenverbindungen, z. B. gasförmiges Halogen, Halide, Inter-Halogenverbindungen und Halogen-substituierte Silanderivate, bevorzugt sind. Insbesondere können sie aufweisen: Halogengas, wie Fluor, Chlor, Brom und Iod; Inter-Halogenverbindungen, wie BrF, ClF, ClF&sub3;, BrF&sub2;, BrF&sub7;, IF, ICl, IBr etc.; Silikonhalide, wie SiF&sub4;, Si&sub2;F&sub6;SiC&sub4; und SiBr&sub4;. Die Verwendung von gasförmigen oder vergasbaren Siliciumhaliden ist, wie oben beschrieben, insbesondere vorteilhaft, da die Schicht, die aus Halogenatom haltigem A-Si:H aufgebaut ist, unter zusätz licher Verwendung eines gasförmigen Siliciumhydridausgangsmaterials für die Zuführung von Si hergestellt werden kann.
Wenn eine aus einem amorphen Material, das Halogenatome enthält, bestehende Schicht gebildet wird, wird eine Mischung aus einer gasförmigen Siliciumhalidsubstanz als Ausgangsmaterial für die Zuführung von Si und einem Gas, wie Ar, H&sub2; und He, in die Abscheidungskammer, die ein Substrat hat, mit einem vorbestimmten Mischungsverhältnis und mit einer vorbestimmten Gasströmungsrate eingeführt. Die so eingeführten Gase unterliegen der Aktion der Glimmentladung, um so ein Gasplasma zu erzeugen, das zu der Bildung der Schicht auf dem Substrat führt. Für die Einführung von Wasserstoffatomen in die Schicht kann ein geeignetes gasförmiges Ausgangsmaterial für die Zuführung von Wasserstoffatomen zusätzlich verwendet werden.
Das gasförmige Ausgangsmaterial, das für die Zuführung von Wasserstoffatomen geeignet ist, kann solche gasförmigen oder vergasbare Materialien, wie Wasserstoffgas (H&sub2;), Halide, wie HF, HCl, HBr und H&sub1;, Siliciumhydride, wie SiH&sub4;, Si&sub2;H&sub6;, Si&sub3;H&sub8; und Si&sub4;H&sub1;&sub0;, oder Halogen-substituierte Siliciumhydride, wie SiH&sub2;F&sub2;, SiH&sub2;I&sub2;, SiH&sub2;Cl&sub2;, SiHCl&sub3;, SiH&sub2;Br&sub2; und SiHBr&sub3;, aufweisen. Die Verwendung dieser gasförmigen Ausgangsmaterialien ist vorteilhaft, da die Menge der Wasserstoffatome (H), die extrem effektiv für die Steuerung der elektrischen oder fotoelektrischen Eigenschaften ist, einfach kontrolliert werden kann. Die Verwendung von Wasserstoffhaliden oder von Halogen substituierten Siliciumhydriden, wie oben beschrieben, ist insbesondere vorteilhaft, da die Wasserstoffatome (H) zusammen mit der Einführung der Halogenatome eingeführt werden können.
Die Menge der Wasserstoffatome (H) und/oder die Menge der Halogenatome (X), die in einer Schicht enthalten sind, wird durch Steuerung entsprechender Bedingungen, z. B. die Temperatur eines Substrates, die Menge des gasförmigen Ausgangsmateriales für die Zuführung der Wasserstoffatome oder der Halogenatome in die Abscheidungskammer, die elektrische Entladungskraft, eingestellt.
Im Falle der Bildung einer Schicht aus A-Si (H, X) durch das reaktive Bedampfungsverfahren wird die Schicht auf dem Substrat unter Verwendung eines Si-Zieles und durch Bedampfung des Si-Zieles in einer Plasmaatmosphäre hergestellt.
Um diese Schicht mit dem Ionenbeschichtungsverfahren zu bilden, wird es dem Dampf von Silicium erlaubt, durch eine gewünschte Gasplasmaatmosphäre hindurchzutreten. Der Siliciumdampf wird durch Erhitzen von polykristallinem Silicium oder von einzelkristallinem Silicium, das in einem Schiffchen gehalten wird, hergestellt. Das Erhitzen wird durch eine Resistenzerhitzung oder durch das Elektronenstrahlverfahren (E. B. Verfahren) durchgeführt.
In jedem Fall, wo das Bedampfungsverfahren oder das Ionenbeschichtungsverfahren verwendet wird, kann die Schicht Halogenatome aufweisen, indem eines der oben erwähnten gasförmigen Halide oder einer der halogenhaltigen Siliciumverbindungen in die Abscheidungskammer eingeführt wird, in der eine Plasmaatmosphäre des Gases hergestellt wird. Wenn Wasserstoffatome gemäß dem Bedampfungsverfahren in die Schicht eingeführt werden, wird ein Zuführgas zur Freisetzung von Wasserstoff in die Abscheidungskammer eingeführt, in der eine Plasmaatmosphäre des Gases erzeugt wird. Das Zuführgas zur Freisetzung von Wasserstoffatomen kann ein H&sub2; Gas sowie die oben erwähnten Silane sein.
Für die Bildung der Schicht gemäß dem Glimmentladungsverfahren, dem reaktiven Bedampfungsverfahren oder gemäß dem Ionenbeschichtungsverfahren können die obigen Halide oder die halogenhaltigen Siliciumverbindungen in effektiver Weise als Ausgangsmaterial für die Zuführung von Halogenatomen verwendet werden. Andere effektive Beispiele des Materials sind Wasserstoffhalide, wie HF, HCl, HBr und H&sub1;, sowie halogensubstituierte Silane, wie SiH&sub2;F&sub2;, SiH&sub2;I&sub2;, SiH&sub2;Cl&sub2;, SiHCl&sub3;, SiH&sub2;Br&sub2; und SiHBr&sub3;. Diese Verbindungen enthalten Wasserstoffatome als Aufbauelemente und liegen in einem gasförmigen Zustand vor oder stellen vergasbare Substanzen dar. Die Verwendung von gasförmigen oder vergasbaren wasserstoffhaltigen Haliden ist insbesondere vorteilhaft, da zur Zeit der Bildung der Lichtempfangsschicht die Wasserstoffatome, die extrem effektiv angesichts der Steuerung der elektrischen oder elektrofotografischen Eigenschaften sind, in diese Schicht zusammen mit den Halogenatomen eingeführt werden können.
Die strukturelle Einführung der Wasserstoffatome in die Schicht kann durch Einführung, zusätzlich zu diesen gasförmigen Ausgangsmaterialien, von H&sub2; oder H&sub6;, Siliciumhydriden, wie SiH&sub4;, SiH&sub6;, Si&sub3;H&sub6;, Si&sub4;H&sub1;&sub0; etc. in die Abscheidungskammer und zusammen mit einer gasförmigen oder vergasbaren Silicium enthaltenden Substanz für die Zuführung von Si durchgeführt werden. Mit diesen Gasen wird eine Plasmaatmosphäre erzeugt.
Wenn beispielsweise im Falle des reaktiven Bedampfungsverfahrens eine Schicht aus A-Si (H, X) auf dem Substrat gebildet wird, kann ein Si-Ziel verwendet werden, wobei ein Halogenatom einführendes Gas und H&sub2; Gas zusammen mit einem Inertgas, wie He oder Ar, falls notwendig, in die Abschei dungskammer eingeführt werden, um so eine Plasmaatmosphäre zu erzeugen und anschließend das Si-Ziel zu bedampfen.
Für die Wasserstoffatome (H) und für die Halogenatome (X), die wahlweise in der Schicht vorliegen können, beträgt die Menge der Wasserstoffatome oder der Halogenatome oder die Summe der Menge der Wasserstoffatome und der Menge der Halogenataome (H + X) vorzugsweise 1-40 Atomprozent, insbesondere 5-30 Atomprozent.
Die Steuerung der Mengen der Wasserstoffatome (H) und der Halogenatome (H), die in die Schicht eingebaut werden, kann durch Steuerung der Temperatur eines Substrates, der Menge des Ausgangsmaterials für die Zuführung von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen, die in die Abscheidungskammer einzuführen sind, der Entladungskraft, etc., durchgeführt werden.
Die Bildung einer Schicht aus A-Si (H, X), die Germaniumatome, Gruppe III Atome oder Gruppe V Atome gemäß dem Glimmentladungsverfahren, dem reaktiven Sputterverfahren oder dem Ionenbeschichtungsverfahren enthält, kann durchgeführt werden durch die Verwendung des Ausgangsmaterials für die Zuführung von Germaniumatomen, des Ausgangsmaterials für die Zuführung von Sauerstoffatomen oder/und Stickstoffatomen und des Ausgangsmaterials für die Zuführung der Gruppe III oder der Gruppe V Atomen zusammen mit den Ausgangsmaterialien für die Bildung eines A-Si (H, X) Materials sowie durch Einbau von relevanten Atomen in die zu bildende Schicht, wobei die Mengen in geeigneter Weise kontrolliert werden. Um eine Schicht aus A-SiGe (H, X) mit dem Glimmentladungsverfahren zu bilden, werden ein Zuführgas zur Freisetzung von Siliciumatomen (Si), ein Zuführungsgas zur Freisetzung von Germaniumatomen (Ge) und ein Zuführgas zur Freisetzung von Wasserstoffatomen (H) und/oder Halogenatomen (X) unter einer geeigneten Gasdruckbedingung in eine evakuierbare Abscheidungskammer eingeführt, in der die Glimmentladung erzeugt wird, so daß eine Schicht aus a-SiGe (H, X) auf einem in geeigneter Weise angeordneten Substrat in der Kammer gebildet wird.
Die Zuführgase zur Zuführung von Siliciumatomen, Halogenatomen und Wasserstoffatomen sind die gleichen wie die oben erwähnten für die Bildung der Schicht aus A-Si (H, X).
Das Zuführgas zur Freisetzung von Ge umfaßt gasförmige oder vergasbare Germaniumhalide, wie GeH&sub4;, Ge&sub2;H&sub6;, Ge&sub3;H&sub8;, Ge&sub4;H&sub1;&sub0;, Ge&sub5;H&sub1;&sub2;, Ge&sub6;H&sub1;&sub4;, Ge&sub7;H&sub1;&sub7;, Ge&sub8;H&sub1;&sub8; und Ge&sub9;H&sub2;&sub0;, wobei GeH&sub4;, Ge&sub2;H&sub6; und Ge&sub3;H&sub8; aufgrund ihrer einfachen Handhabbarkeit und ihrer effektiven Freisetzung von Germaniumatomen bevorzugt sind. Um eine Schicht aus A-SiGe (H, X) durch das Bedampfungsverfahren zu bilden, werden zwei Ziele (ein Siliciumziel und ein Germaniumziel) oder ein einzelnes Ziel aus Silicium und Germanium einer Bedampfung in einer gewünschten Gasatomosphäre unterworfen.
Um eine Schicht aus A-SiGe (H, X) durch das Ionenbeschichtungsverfahren zu bilden, wird es den Dämpfen aus Silicium und Germanium erlaubt, durch eine gewünschte Gasplasmaatmosphäre hindurchzutreten. Der Siliciumdampf wird durch Erhitzung eines polykristallinen Siliciums oder eines einzelkristallinen Siliciums, das in einem Schiffchen gehalten wird, hergestellt. Der Germaniumdampf wird durch Erhitzen von polykristallinem Germanium oder von einzelkristallinem Germanium, das in einem Schiffchen gehalten wird, hergestellt. Das Erhitzen wird durch Resistenzerhitzung oder durch das Elektronenstrahlverfahren (E. B. Verfahren) durchgeführt.
In jedem Fall, wo das Bedampfungsverfahren oder das Ionenbeschichtungsverfahren angewendet wird, kann die Schicht Halogenatome aufweisen, indem eines der oben erwähnten gasförmigen Halide oder einer der Halogen enthaltenden Siliciumverbindungen in die Abscheidungskammer eingeführt wird, in der eine Plasmaatmosphäre des Gases erzeugt wird. Im Falle des Einbaues von Wasserstoffatomen in die Schicht wird ein Zuführgas zur Freisetzung von Wasserstoff in die Abscheidungskammer eingeführt, in der eine Plasmaatmosphäre des Gases hergestellt wird. Das Zuführgas kann gasförmiger Wasserstoff, Silane und/oder Germaniumhydride sein. Das Zuführgas zur Freisetzung von Halogenatomen umfaßt die oben erwähnten Halogen enthaltenden Siliciumverbindungen. Andere Beispiele für Zuführgase umfassen Wasserstoffhalide, wie HF, HCl, HBr und HI; halogensubstituierte Silane, wie SiH&sub2;F&sub2;, SiH&sub2;I&sub2;, SiH&sub2;Cl&sub2;, SiHCl&sub3;, SiH&sub2;Br&sub2; und SiHBr&sub3;; Germaniumhydridhalide, wie GeHF&sub3;, GeH&sub2;F&sub2;, GeH&sub3;F, GeHCl&sub3;, GeH&sub2;Cl&sub2;, GeH&sub3;Cl, GeHBr&sub3;, GeH&sub2;Br&sub2;, GeH&sub3;Br, GeHE&sub3;, GeH&sub2;E&sub2; und GeH&sub3;I; sowie Germaniumhalide, wie GeF&sub4;, GeCl&sub4;, GeBr&sub4;, GeI&sub4;, GeF&sub2;, GeCl&sub2;, GeBr&sub2; und GeI&sub2;. Diese sind gasförmige Verbindungen oder stellen vergasbare Substanzen dar.
Um eine Schicht oder eine Teilschichtregion unter Verwendung des Glimmentladungsverfahrens, des reaktiven Bedampfungsverfahrens oder des Ionenbeschichtungsverfahrens herzustellen, wobei die Schicht A-Si (H, X) aufweist, wobei ferner Gruppe III Atome oder Gruppe V Atome eingebaut werden, werden die Ausgangsmaterialien für die Zuführung der Gruppe III Atome oder der Gruppe V Atome zusammen mit den Ausgangsmaterialien zur Bildung von A-Si (H, X) bei der Bildung der. Schicht oder der Teilschichtregion eingeführt, wobei ihre einzubauenden Mengen gesteuert werden. In ähnlicher Weise kann eine Schicht oder eine Teilschichtregion aus A-SiGe (H, X) (M) in geeigneter Weise hergestellt werden.
Als Ausgangsmaterialien für die Zuführung der Gruppe III Atome und der Gruppe V Atome sind die meisten gasförmigen oder vergasbaren Materialien geeignet, die wenigstens ein solches Atom als aufbauendes Atom enthalten.
Als Material für die Einführung der Gruppe III Atome und insbesondere bezüglich der Boratome einführenden Materialien können Borhydride, wie B&sub2;H&sub6;, B&sub4;H&sub1;&sub0;, B&sub5;H&sub9;, B&sub5;H&sub9;, B&sub6;H&sub1;&sub0;, B&sub6;H&sub1;&sub2; und H&sub6;H&sub1;&sub4;, sowie Borhalide, wie BF&sub3;, BCl&sub3; und BBr&sub3; genannt werden. Zusätzlich sind zu nennen AlCl&sub3;, CaCl&sub3;, Ga (CH&sub3;)&sub2;, InCl&sub3;, TlCl&sub3; und ähnliches.
Bezüglich der Einführung der Gruppe V Atome und insbesondere bezüglich der Phosphoratome einführenden Materialien sind beispielsweise zu nennen: Phosphorhydride, wie PH&sub3; und P&sub2;H&sub6;, Phosphorhalide, wie PH&sub4;I, PF&sub3;, PF&sub5; PCl&sub3;, PCl&sub5;, PBr&sub3;, PBr&sub5;, und PI&sub3;. Zusätzlich können als effektive Ausgangsmaterialien für die Einführung Gruppe V Atomen genannt werden: AsH&sub3;, AsF&sub5;, AsCl&sub3;, AsPr&sub3;, AsF&sub3;, SbH&sub3;, SbF&sub3;, SbF&sub5;, SbCl&sub5;, SbCl&sub5;, BiH&sub3;, BiCl&sub3; und BiBr&sub3;.

Herstellung der zweiten Schicht (103)

Die zweite Schicht 103 besteht aus einem amorphen Material, das Siliciumatome als Hauptbestandteilsatome, Kohlenstoffatome, Gruppe III Atome oder Gruppe V Atome enthält sowie wahlweise eine oder mehrere Atomarten, die aus Wasserstoffatomen, Halogenatomen, Sauerstoffatomen und Stickstoffatomen ausgewählt ist [im folgenden als "A-SiCM (H, X) (O, N)" bezeichnet, wobei M für die Gruppe III Atome oder für die Gruppe V Atome steht]. Die Schicht kann mit dem Glimmentladungsverfahren, dem reaktiven Bedampfungsverfahren oder dem Ionenbeschichtungsverfahren unter Verwendung geeigneter Ausgangsmaterialien für die Zuführung der relevanten Atome zusammen mit den Ausgangsmaterialien für die Bildung eines A- Si (H, X) Materials und Einbau der relevanten Atome in die zu bildende Schicht, gebildet werden, wobei die entsprechenden Mengen in geeigneter Weise gesteuert werden.
Wenn beispielsweise die zweite Schicht gemäß dem Glimmentladungsverfahren gebildet wird, werden die gasförmigen Ausgangsmaterialien zur Bildung von A-SiCM (H, X) (O, N) in die Abscheidungskammer, die ein Substrat aufweist, eingeführt und, falls notwendig, mit einem Verdünnungsgas in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis gemischt. Die gasförmigen Materialien unterliegen der Glimmentladungsenergie, wodurch Gasplasmen erzeugt werden, die zur Bildung einer Schicht auf dem Substrat führen, wobei diese Schicht die zweite Schicht 103 darstellt, die aus A-SiCM (H, X) (O, N) aufgebaut ist.
Gemäß einer typischen Ausführungsform stellt die zweite Schicht 103 eine Schicht dar, die aus A-SiCM (H, X) aufgebaut ist.
Im Falle der Bildung dieser Schicht können die meisten gasförmigen oder vergasbaren Materialien, die wenigstens eine Atomart enthalten, welche aus Siliciumatomen (Si), Kohlenstoffatomen (O), Wasserstoffatomen (H) und/oder Halogenatomen (X), Gruppe III Atomen oder Gruppe V Atomen als Aufbauatome ausgewählt ist, als Ausgangsmaterialien verwendet werden.
Im Falle der Verwendung des Glimmentladungsverfahrens zur Bildung der Schicht aus A-SiCM (H, X) werden wahlweise eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Si als Aufbauatom enthält, einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das C als Aufbauatom enthält, einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Gruppe III Atome oder Gruppe V Atome als Aufbauatome enthält, und wahlweise einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das H und/oder X als Aufbauatome enthält, in einem erforderlichen Mischungsverhältnis; eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Si als Aufbauatome enthält, einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das C, H und/oder X als Aufbauatome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Gruppe III Atome oder Gruppe V Atome als Aufbauatome enthält, in einem erforderlichen Mischungsverhältnis; oder einer Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Si als Aufbauatome enthält, einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Si, C und H oder/und X als Aufbauatome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Gruppe III oder Gruppe V Atome als Aufbauatome enthält in einem erforderlichen Mischungsverhältnis benutzt.
Alternativ kann eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Si, H und/oder X als Aufbauatome enthält, einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das C Als Aufbauatome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Gruppe III Atome oder Gruppe V Atome als Aufbauatome enthält, in einem erforderlichen Mischungsverhältnis in effektiver Weise verwendet werden.
Die hier in effektiver Weise zu verwendenden gasförmigen Ausgangsmaterialien umfassen gasförmige Siliciumhydride mit C und H als Aufbauatome, wie Silane, beispielsweise SiH&sub4;, Si&sub2;H&sub6;, Si&sub3;H&sub8; und Si&sub4;H&sub1;&sub0;, sowie solche, die C und H als Aufbauatome enthalten, z. B. gesättigte Kohlenwasserstoffe mit 1-4 Kohlenstoffatome, Ethyl-Kohlenwasserstoffe mit 2-4 Kohlenstoffatomen und Ethyl-Kohlenwasserstoffe mit 2-4 Kohlenstoffatomen.
Die gesättigten Kohlenwasserstoffe können umfassen: Methan (CH&sub4;), Ethan (C&sub2;H&sub6;), Propan (C&sub3;H&sub8;), n-Butan (n-C&sub4;H&sub1;&sub0;) und Pentan (C&sub5;H&sub1;&sub2;). Die Ethyl-Kohlenwasserstoffe können umfassen: Ethylen (C&sub2;H&sub4;), Propylen (C&sub3;H&sub6;), Buten-1 (C&sub4;H&sub8;), Buten- 2 (C&sub4;H&sub8;), Isobutylen (C&sub4;H&sub8;), und Penten (C&sub5;H&sub1;&sub0;). Die Ethyl- Kohlenwasserstoffe können umfassen: Acetylen (C&sub2;H&sub2;), Methylacetylen (C&sub3;H&sub3;) und Butin (C&sub4;H&sub6;), die gasförmigen Ausgangsmaterialien mit Si, C und H als Aufbauatome können umfassen silicierte Alkyle, z. B. Si (CH&sub3;)&sub4; und Si (C&sub2;H&sub5;)&sub4;. Zusätzlich zu diesen gasförmigen Ausgangsmaterialien kann selbstverständlich H&sub2; als gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von H verwendet werden.
Als Ausgangsmaterialien für die Einführung von Gruppe III Atomen, Gruppe V Atomen, Sauerstoffatomen und Stickstoffatomen können die oben für den Fall der Herstellung der ersten Schicht erwähnten Materialien verwendet werden.
Im Falle der Bildung der Schicht aus A-SiCM (H, X) mit dem reaktiven Bedampfungsverfahren, wird dieses unter Verwendung einer einzelkristallinen oder einer polykristallinen Si Wafer, einer C (Graphit) Wafer oder einer Wafer durchgeführt, die eine Mischung von Si und C als Ziel enthält. Das Bedampfen wird dann in einer gewünschten Gasatmosphäre durchgeführt.
Wenn beispielsweise eine Si Wafer als Ziel verwendet wird, werden die gasförmigen Ausgangsmaterialien für die Einführung von C, der Gruppe III Atome oder der Gruppe V Atome und wahlweise für H und/oder für X eingeführt, wobei sie wahlweise mit einem Verdünnungsgas, wie Ar und He verdünnt werden können und anschließend in die Bedampfungsabscheidungskammer eingeführt werden können, um dann die Gasplasmen mit diesen Gasen zu erzeugen und die Si Wafer zu bedampfen.
Als gasförmige Ausgangsmaterialien für die Einführung der entsprechenden Atome können die oben für den Fall der Bildung der ersten Schicht erwähnten Materialien verwendet werden.
Wie oben erläutert, können die erste Schicht und die zweite Schicht für den Aufbau der Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselementes nach der Erfindung in effektiver Weise durch das Glimmentladungsverfahren oder durch das reaktive Bedampfungsverfahren hergestellt werden. Die Menge der Germaniumatome, der Gruppe III Atome oder der Gruppe V Atome, der Kohlenstoffatome, und der Wasserstoffatome und/oder der Halogenatome in der ersten Schicht oder in der zweiten Schicht werden durch geeignete Regulierung der Gasströmungsrate für jedes der Ausgangsmaterialien gesteuert oder durch Steuerung des Gasströmungsverhältnisses zwischen den entsprechenden Ausgangsmaterialien, die in die Abscheidungskammer eindringen.
Die Bedingungen bei der Bildung der ersten Schicht auf der zweiten Schicht des Lichtempfangselementes nach der Erfindung, beispielsweise die Temperatur des Substrates, der Gasdruck in der Abscheidungskammer und die elektrische Entladungskraft, stellen wichtige Faktoren dar, um ein Lichtempfangselement mit den gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Diese Faktoren werden ausgewählt unter Berücksichtigung der Funktionen der zu bildenden Schicht.
Da diese Schichtbildungsbedingungen in Abhängigkeit von der Art und der Menge jedes Atoms, das in der ersten Schicht oder in der zweiten Schicht enthalten ist, variieren, muß bei der Bestimmung der Bedingungen die Art oder die Menge der Atome berücksichtigt werden.
Bei der Bildung der Schicht aus A-Si (H, X) oder der Schicht aus A-SiCM (H, X) beträgt beispielsweise die Temperatur des Trägers 50-350ºC und insbesondere 50-250ºC. Der Gasdruck in der Abscheidungskammer ist vorzugsweise 0,01-1 Torr und insbesondere ferner 0,1-0,5 Torr. Die elektrische Entladungskraft beträgt 0,005-50 W/cm², insbesondere 0,01-30 W/cm², wobei insbesondere 0,01-20 W/cm² bevorzugt sind.
Im Falle der Bildung der Schicht aus A-SiGe (H, X) auf der Schicht aus A-SiGe (H, X) (M) beträgt die Temperatur des Trägers vorzugsweise 30-350ºC, insbesondere 50-300ºC. Der Gasdruck in der Abscheidungskammer beträgt 0,01-5 Torr, insbsondere 0,01-3 Torr, wobei ferner 0,1-1 Torr bevorzugt sind. Die elektrische Entladungskraft beträgt vorzugsweise 0,05-50 W/cm², insbesondere 0,01-30 W/cm², wobei ferner 0,01-20 W/cm² bevorzugt sind.
Die aktuellen Bedingungen zur Bildung der ersten Schicht aus der zweiten Schicht, wie die Temperatur des Substrates, die Entladungskraft und der Gasdruck in der Abscheidungskammer, können jedoch nicht einfach unabhängig voneinander bestimmt werden. Gemäß werden die optimalen Bedingungen für die Schichtbildung basierend auf den relativen und organischen Wechselwirkungen für die Bildung der ersten Schicht und der zweiten Schicht und basierend auf den gewünschten Eigenschaften bestimmt. Es ist notwendig, daß die obigen, verschiedenen Bedingungen bei der Bildung der Lichtempfangsschicht konstant gehalten werden, um den Verteilungszustand der Germaniumatome, der Kohlenstoffatome, der Gruppe III Atome oder der Gruppe V Atome, oder der Wasserstoffatome oder/und der Halogenatome, die in der ersten Schicht oder der zweiten Schicht enthalten sind, gemäß der Erfindung einheitlich ist.
Im Falle der Bildung der ersten Schicht, die außer Siliciumatome und wahlweise Wasserstoffatome oder/und Halogenatome auch Gruppe III oder Gruppe V Atome in einem gewünschten Verteilungszustand in der dickenmäßigen Richtung der Schicht durch Veränderung der entsprechenden Verteilungskonzentrationen in der dickenmäßigen Richtung der Schicht bei der Bildung der ersten Schicht nach der Erfindung enthält, wird die Schicht beispielsweise im Falle des Glimmentladungsverfahrens durch geeignete Variation der Gasströmungsrate des gasförmigen Ausgangsmaterials für die Einführung der Gruppe III Atome oder der Gruppe V Atome bei deren Einführung in die Abscheidungskammer gemäß einem gewünschten Variationskoeffizienten gebildet, während die anderen Bedingungen konstant gehalten werden. Dann kann die Gasströmungsrate durch graduelle Veränderung des Öffnungsgrades eines vorbestimmten Nadelventils verändert werden, das in der Mitte des Gasströmungssystems angeordnet ist, wobei diese Veränderung beispielsweise manuell oder durch ein anderes normalerweise verwendetes Mittel, wie ein externer Antriebsmotor, durchgeführt werden kann. In diesem Fall muß die Variation der Gasströmungsrate nicht notwendigerweise linear sein, sondern kann eine gewünschte Mengenkurve darstellen, indem beispielsweise die Strömungsrate entlang einer zuvor aufgestellten Variationskoeffizientenkurve unter Verwendung eines Mikrocomputers oder ähnliches gesteuert wird.
Im Falle der Bildung der ersten Schicht gemäß dem reaktiven Bedampfungsverfahren kann ein gewünschter verteilter Zustand der Gruppe III Atome oder der Gruppe V Atome in der dicken mäßigen Richtung der Schicht etabliert werden, indem ein relevantes Ausgangsmaterial für die Einführung der Gruppe III oder der Gruppe V Atome verwendet wird und indem die Gasströmungsrate bei der Einführung dieser Gase in die Abscheidungskammer gemäß einem gewünschten Variationskoeffizienten variiert wird gemäß der gleichen Weise wie in dem Fall der Verwendung des Glimmentladungsverfahrens.
Unter Bezug auf die Beispiele 1-8 wird die Erfindung nun weiter erläutert, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
Bei jedem der Beispiele wurde die erste Schicht und die zweite Schicht unter Verwendung des Glimmentladungsverfahrens hergestellt.
Die Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung eines Lichtempfangselementes nach der Erfindung unter Verwendung des Glimmentladungsverfahrens.
Die in der Figur dargestellten Gasbehälter 1102, 1103, 1104, 1105 und 1106 werden mit gasförmigen Ausgangsmaterialien zur Bildung der entsprechenden Schichten nach der Erfindung beladen, d. h. beispielsweise mit einem SiH&sub4; Gas (99,999% Reinheit), das mit He verdünnt ist (im folgenden als "SiH&sub4;/He" bezeichnet), wobei dieses Gas in dem Gasbehälter 1102 vorliegt. Ein PH&sub3; Gas (99,999% Reinheit), verdünnt mit He (im folgenden als "PH&sub3;/He" bezeichnet), liegt in dem Gasbehälter 1103 vor, während ein B&sub2;H&sub6; Gas (99,999% Reinheit), verdünnt mit He (im folgenden als B&sub2;H&sub6;/He" bezeichnet), in dem Gasbehälter 1104 vorliegt und ein C&sub2;H&sub4; Gas (99,999% Reinheit) im dem Gasbehälter 1105 vorliegt. Ein GeH&sub4; Gas (99,999% Reinheit) verdünnt mit He (im folgenden als "GeH&sub4;/He" bezeichnet), ist in dem Gasbehälter 1106 angeordnet.
Falls Halogenatome in die zu bildende Schicht eingeführt werden, wird anstelle des obigen SiH&sub4; Gas ein SiF&sub4; Gas in einem anderen Gasbehälter verwendet.
Vor dem Eintritt dieser Gase in eine Reaktionskammer 1101 wird sichergestellt, daß die Ventile 1122 bis 1126 für die Gasbehälter 1102 bis 1106 und ein Leckventil 1135 geschlossen sind und daß Einlaßventile 1112 bis 1116, Auslaßventile 1117 bis 1121 und Unterventile 1132 und 1133 geöffnet sind. Dann wird zunächst ein Hauptventil 1134 geöffnet, um das Innere der Reaktionskammer 1101 und die Gasleitungen zu evakuieren.
Unter Beobachtung der Anzeige des Vakuums 1136, das etwa 5 · 10&supmin;&sup6; Torr wird, werden die Unterventile 1132 und 1133 geöffnet. Dann wird zunächst ein Hauptventil 1134 geöffnet, um das Innere der Reaktionskammer 1101 und das Gasleitungssystem zu evakuieren.
Wenn die Anzeige des Vakuums 1136 etwa 5 · 10&supmin;&sup6; Torr wird, werden die Unterventile 1132 und 1133 und die Auslaßventile 1117 bis 1121 geschlossen.
Im folgenden wird ein Beispiel erläutert, bei dem eine Schicht als erste Schicht 102 auf einem Al Zylinder als das Substrat 1137 gebildet wird.
Durch Öffnung der Einlaßventile 1112 und 1114 und unter Kontrolle des Drucks der Auslaßdrucknadeln 1127 und 1129 auf 1 kg/cm² strömen zunächst das SiH&sub4;/He Gas aus dem Gasbehälter 1102 und das B&sub2;H&sub6;/H&sub6; Gas aus dem Gasbehälter 1104 in die Massenströmungssteuergeräte 1107 und 1109. Danach werden die Auslaßventile 1117 und 1119 sowie das Unterventil 1132 graduell geöffnet, um die Gase in die Reaktionskammer 1101 einzulassen. In diesem Fall werden die Auslaßventile 1117 und 1119 so eingestellt, daß ein gewünschter Wert für das Verhältnis des SiH&sub4;/He Gases und des B&sub2;H&sub6;/He Gases erzielt wird. Die Öffnung des Hauptventils 1134 wird eingestellt, wobei die Anzeige der Vakuumnadel 1136 beobachtet wird, so daß ein gewünschter Wert für den inneren Druck der Reaktionskammer 1101 erzielt wird. Nachdem sichergestellt ist, daß die Temperatur des Al Zylindersubstrates 1137 durch ein Heizgerät 1138 innerhalb eines Bereiches von 50-400ºC liegt, wird eine Kraftquelle 1140 auf eine vorbestimmte elektrische Kraft gesetzt, um die Glimmentladung in der Reaktionskammer 1101 hervorzurufen, wobei die Strömungsraten für das B&sub2;H&sub6;/He Gas und das SiH&sub4;/He Gas gesteuert werden, wobei dies gemäß einer zuvor aufgestellten Variationskoeffizientenkurve unter Verwendung eines Mikrocomputers (nicht gezeigt) geschieht. Dadurch wird zunächst eine Schicht aus einem amorphen Siliciummaterial, die die erste Boratom enthaltende Schicht 102 darstellt, auf dem Al Zylinder gebildet. Dann wird eine Schicht als die zweite Schicht 103 auf der fotosensitiven Schicht gebildet. Gemäß den oben beschriebenen Verfahren werden wahlweise ein SiH&sub4; Gas, ein C&sub2;H&sub4; Gas und ein PH&sub3; Gas mit einem Verdünnungsgas, wie He, Ar und H&sub2;, verdünnt. Die Gase treten mit gewünschten Gasströmungsraten in die Reaktionskammer 1101 ein, wobei die Gasströmungsraten für das SiH&sub4; Gas, das C&sub2;H&sub4; Gas und das PH&sub3; Gas unter Verwendung eines Mikrocomputers gesteuert werden. Die Glimmentladung wird gemäß den vorbestimmten Bedingungen hervorgerufen, so daß eine zweite Schicht aus A-SiCM (H, X) gebildet wird.
Alle Auslaßventile mit Ausnahme von denen, die für die Bildung der entsprechenden Schichten notwendig sind, sind selbstverständlich geschlossen.
Nach Bildung der entsprechenden Schichten wird das Innere des Systems in einem erforderlichen Maße auf ein hohes Vakuum evakuiert, wobei die Auslaßventile 1117 bis 1121 geschlossen sind und die Unterventile 1132 und 1133 sowie das Hauptventil 1134 voll geöffnet sind, um zu vermeiden, daß die Gase, die für die Bildung der vorherigen Schicht verwendet wurden, in der Reaktionskammer 1101 und in dem Gasleitungssystem von den Auslaßventilen 1117 bis 1121 bis zu dem Inneren der Reaktionskammer 1101 verbleiben.
Während des Betriebes der Schichtbildung wird der Al Zylinder als Substrat 1137 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durch die Aktion des Motors 1139 gedreht.

Beispiele 1 und 2

Ein Lichtempfangselement wurde auf einem gereinigten Al Zylinder unter den Schichtbildungsbedingungen gemäß den Tabellen 1 und 2 unter Verwendung der Herstellungsvorrichtung gemäß Fig. 2 hergestellt, um ein Lichtempfangselement zur Verwendung in der Elektrofotografie zu erzielen.
Der Wechsel in dem Gasströmungsverhältnis von B&sub2;H&sub6;/SiH&sub4; wurde automatisch durch einen Mikrocomputer gemäß der Strömungsverhältniskurven, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind, gesteuert. Die erzielten Lichtempfangselemente wurden in eine elektrofotografische Kopiermaschine gesetzt, die für die experimentellen Zwecke modifiziert wurde. Bei den Kopierversuchen wurde ein Testdiagramm von der Canon Kabushiki Kaisha von Japan unter ausgewählten Bildherstellungsbedingungen verwendet. Als Lichtquelle wurde eine Wolframlampe benutzt.
Im Ergebnis wurden hochqualitative, sichtbare Bilder mit einer verbesserten Auflösungskraft erzielt.

Beispiele 3 und 4

Für jedes Beispiel wurden die gleichen Verfahren wie in dem Beispiel 1 wiederholt, wobei die Schichtbildungsbedingungen gemäß den Tabellen 3 bzw. 4 verwendet wurden, um ein Lichtempfangselement in Trommelform zu Verwendung in der Elektrofotografie zu erzielen.
Das Gasströmungsverhältnis für B&sub2;H&sub6;SiH&sub4; wurde gemäß der Gasströmungskurve, die in der folgenden Tabelle A gezeigt ist, gesteuert.
Die erzielten Lichtempfangselemente unterlagen den gleichen Kopierversuchen wie in Beispiel 1.
Im Ergebnis wurden hochqualitative und hochaufgelöste, sichtbare Bilder für jedes der Lichtempfangselemente erzielt. Tabelle A

Beispiel 5

Bei den Beispielen 3 und 4 wurde das gleiche Bildherstellungsverfahren wie in dem Beispiel 1 für jedes der Lichtempfangselemente verwendet, wobei elektrostatisch latente Bilder erzeugt wurden und eine Umkehrentwicklung stattfand unter Verwendung eines GaAs Serienhalbleiterlasers (10 mW) als Lichtquelle anstelle der Wolframlampe. Die erzielten, übertragenen Tonerbilder wurden geprüft.
Im Ergebnis wurde bestätigt, daß jedes Lichtempfangselement immer hochqualitative und aufgelöste sichtbare Bilder mit einem klaren Halbton hervorbrachte.

Beispiele 6 und 7

Für jedes Beispiel wurden die gleichen Verfahren wie in dem Beispiel 1 wiederholt, wobei die Schichtbildungsbedingungen gemäß den Tabellen 5 bzw. 6 verwendet wurden, um ein Lichtempfangselement in Trommelform für die Verwendung in der Elektrofotografie zu erzielen.
Bei jedem Beispiel wurde das Gasströmungsverhältnis für B&sub2;H&sub6;/SiH&sub4; gemäß der Strömungsverhältniskurve, die in der folgenden Tabelle B gezeigt ist, gesteuert.
Die erzielten Lichtempfangselemente wurden mit dem gleichen Kopierversuch wie in dem Beispiel 1 getestet.
Im Ergebnis wurden hochqualitative und hochaufgelöste sichtbare Bilder für jedes Lichtempfangselement erzielt. Tabelle B

Beispiel 8

Bei den Beispielen 6 und 7 wurde das gleiche Bildherstellungsverfahren wie in dem Beispiel 1 für jedes der Lichtempfangselemente verwendet mit der Ausnahme, daß elektrostatisch latente Bilder gebildet wurden und eine Umkehrentwicklung stattfand unter Verwendung eines GaAs Serienhalbleiterlasers (10 mW) als Lichtquelle anstelle der Wolframlampe. Die erzielten, übertragenen Tonerbilder wurden geprüft.
Im Ergebnis wurde bestätigt, daß jedes Lichtempfangselement hochqualitative und hochaufgelöste sichtbare Bilder mit einem klareren Halbton hervorbrachte. Tabelle 1 (Die Gasströmungsrate bezieht sich auf Fig. 3) Tabelle 2 (Die Gasströmungsrate bezieht sich auf Fig. 4) Tabelle 3 (Die Gasströmungsrate bezieht sich auf Fig. 3) Tabelle 4 (Die Gasströmungsrate bezieht sich auf Fig. 4) Tabelle 5 (Die Gasströmungsrate bezieht sich auf Fig. 3) Tabelle 6 (Die Gasströmungsrate bezieht sich auf Fig. 4)

Claims

1. Lichtempfangselement mit einem Substrat und einer Lichtempfangsschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist, wobei die Lichtempfangsschicht:

(a) eine erste Schicht von 1 bis 100 um Dicke, die lichtleitend ist und die ein amorphes Material aufweist, welches Siliciumatome als Hauptbestandteil und wenigstens eine Art von Wasserstoffatomen und Halogenatomen in einer Gesamtmenge von 0,01 bis 40 Atomprozent enthält; und

(b) eine zweite Schicht von 0,1 bis 5 um Dicke aufweist, unmittelbar auf die erste Schicht folgt und mit einer freien Oberfläche versehen ist, die zweite Schicht weist dabei ein amorphes Material auf, welches Siliciumatome, 0,001 bis 90 Atomprozent Kohlenstoffatome und wenigstens eine Art von Wasserstoffatomen und Halogenatomen in einer Gesamtmenge von 0,01 bis 40 Atomprozent enthält;

wobei die erste Schicht ein die Leitfähigkeit steuerndes Element aufweist, das aus den Gruppe-III- und -V-Elementen des Periodensystems ausgewählt ist und das in einer ungleichen Verteilung in der Schichtdickenrichtung vorliegt, wobei das in der ersten Schicht vorliegende, die Leitfähigkeit steuernde Element primär in einem Teilschichtbereich vorliegt, der in der Schichtdickenrichtung benachbart zu der zweiten Schicht angeordnet ist, und

die zweite Schicht 10-5000 Atom-ppm eines die Leitfähigkeit steuernden Elementes enthält, das aus den Gruppe-III- und -V-Elementen des Periodensystem ausgewählt ist und das in einer gleichmäßigen Verteilung in der Schichtdickenrichtung vorliegt.

2. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei das die Leitfähigkeit steuernde Element, das in der ersten Schicht vorliegt, das gleiche ist, wie das in der zweiten Schicht vorliegende Element.

3. Lichtempfangselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Substrat isolierend ist.

4. Lichtempfangselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Substrat leitend ist.

5. Lichtempfangselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Substrat die Form einer Trommel hat.

6. Lichtempfangselement nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei das Substrat die Form eines flexiblen Bandes hat.

7. Lichtempfangselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das die Leitfähigkeit steuernde Element in dem Teilschichtbereich in einer Menge von wenigstens 0,001 Atom-ppm vorliegt.

8. Lichtempfangselement nach Anspruch 7, wobei das die Leitfähigkeit steuernde Element in dem Teilschichtbereich in einer Menge von 0,05 bis 50.000 Atom-ppm vorliegt.

9. Lichtempfangselement nach Anspruch 8, wobei das die Leitfähigkeit steuernde Element in dem Teilschichtbereich in einer Menge von 0,1 bis 500 Atom-ppm vorliegt.

10. Lichtempfangselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dicke der ersten Schicht 1 bis 80 um beträgt.

11. Lichtempfangselement nach Anspruch 10, wobei die Dicke der ersten Schicht 2 bis 50 um beträgt.

12. Lichtempfangselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht Germaniumatome enthält.

13. Lichtempfangselement nach Anspruch 12, wobei die Germaniumatome entlang der ersten Schicht in der Schichtdickenrichtung gleichmäßig verteilt vorliegen.

14. Lichtempfangselement nach Anspruch 13, wobei die erste Schicht 100 bis 20.000 Atom-ppm Germaniumatome enthält.

15. Lichtempfangselement nach Anspruch 12, wobei die Germaniumatome in der ersten Schicht primär in einem Teilschichtbereich vorliegen, der in der Schichtdickenrichtung benachbart zu dem Substrat vorliegt.

16. Lichtempfangselement nach Anspruch 15, welches 1 bis 1 · 10&sup7; Atom-ppm Germaniumatome enthält.

17. Lichtempfangselement nach Anspruch 15, bei dem der Teilschichtbereich 100 bis 950.000 Atom-ppm Germaniumatome enthält.

18. Lichtempfangselement nach Anspruch 17, wobei der Teilschichtbereich 500 bis 800.000 Atom ppm Germaniumatome enthält.

19. Lichtempfangselement nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die Dicke des zu dem Substrat benachbarten Teilschichtbereiches 0,003 bis 50 um beträgt.

20. Lichtempfangselement nach Anspruch 19, wobei die Dicke des zu dem Substrat benachbarten Teilschichtbereiches 0,004 bis 40 um beträgt.

21. Lichtempfangselement nach Anspruch 20, wobei die Dicke des zu dem Substrat benachbarten Teilschichtbereiches 0,005 bis 30 um beträgt.

22. Lichtempfangselement nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei die Dicke des von dem Substrat entfernt liegenden Teilschichtbereiches 0,05 bis 90 um beträgt.

23. Lichtempfangselement nach Anspruch 22, wobei die Dicke des von dem Substrat entfernt liegenden Teilschichtbereiches 1 bis 80 um beträgt.

24. Lichtempfangselement nach Anspruch 23, wobei die Dicke des von dem Substrat entfernt liegenden Teilschichtbereiches 2 bis 5 um beträgt.

25. Lichtempfangselement nach einem der Ansprüche 15 bis 23, wobei das Dickenverhältnis des zu dem Substrat benachbarten Teilschichtbereiches zu dem von dem Substrat entfernt liegenden Teilschichtbereich kleiner oder gleich 1 ist.

26. Lichtempfangselement nach einem der Ansprüche 15 bis 25, wobei das Dickenverhältnis des zu dem Substrat benachbarten Teilschichtbereiches zu dem von dem Substrat entfernt liegenden Teilschichtbereich kleiner oder gleich 0,9 ist.

27. Lichtempfangselement nach Anspruch 26, wobei das Dickenverhältnis des zu dem Substrat benachbarten Teilschichtbereiches zu dem von dem Substrat entfernt liegenden Teilschichtbereich kleiner oder gleich 0,8 ist.

28. Lichtempfangselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kohlenstoffgehalt in der zweiten Schicht 1 bis 90 Atomprozent beträgt.

29. Lichtempfangselement nach Anspruch 28, wobei der Kohlenstoffgehalt in der zweiten Schicht 10 bis 80 Atomprozent beträgt.

30. Lichtempfangselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Menge des die Leitfähigkeit steuernden Elementes in der zweiten Schicht 100 bis 5000 Atom-ppm. ist.

31. Elektrofotografisches Verfahren mit den folgenden Schritten:

(a) Anlegen eines elektrischen Feldes an das Lichtempfangselement nach einem der vorangehenden Ansprüche; und

(b) Zuführen von elektromagnetischen Wellen zu dem Lichtempfangselement, um so ein elektrostatisches Bild zu bilden.

32. Elektrofotografisches Verfahren nach Anspruch 31, wobei das sichtbare Licht einer Lampe dem Lichtempfangselement zugeführt wird.

33. Elektrofotografisches Verfahren nach Anspruch 31, wobei sichtbares Licht oder Infrarotlicht von einem Halbleiterlaser dem Lichtempfangselement zugeführt wird.