JP2608418B2 - Manufacturing method of photoconductive member - Google Patents
Manufacturing method of photoconductive memberInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアモルファスシリコンカーバイドから成る光
導電部材の製法に関するものである。The present invention relates to a method for producing a photoconductive member made of amorphous silicon carbide.
アモルファスシリコンカーバイド（以下、ａ−SiCと
略す）はアモルファスシリコン（以下、ａ−Siと略す）
に比べて光学的バンドギャップが大きく、そのためにａ
−Si太陽電池の窓層として用いられたり、或いはその高
硬度性及び疎水性によりａ−Si電子写真感光体の表面層
として用いられている。Amorphous silicon carbide (hereinafter abbreviated as a-SiC) is amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si)
The optical bandgap is larger than
-Si is used as a window layer of a solar cell, or is used as a surface layer of an a-Si electrophotographic photoreceptor due to its high hardness and hydrophobicity.
近時、このａ−SiCを光導電部材として用いることが
提案されている。即ち、ａ−SiCはａ−Siに比べて低い
誘電率をもっており、これにより、それを電子写真感光
体の光導電層に用いた場合にはその感光層の層厚を比較
的小さくしたり又は電気的耐圧を高めることができる。
そして、ａ−SiCはａ−Siに比べて光学的バンドギャッ
プが大きいために分光感度ピークが短波長側へシフト
し、そのために可視光源を用いた機器の高速動作ができ
る。例えば電子写真感光体の分野においては高速複写が
でき、また、光センサの分野であれば高速に検知でき
る。Recently, it has been proposed to use this a-SiC as a photoconductive member. That is, a-SiC has a lower dielectric constant than a-Si, so that when it is used for a photoconductive layer of an electrophotographic photosensitive member, the thickness of the photosensitive layer can be made relatively small or The electric breakdown voltage can be increased.
Since a-SiC has a larger optical band gap than a-Si, the spectral sensitivity peak shifts to the shorter wavelength side, and therefore, a device using a visible light source can operate at high speed. For example, high-speed copying can be performed in the field of an electrophotographic photosensitive member, and high-speed detection can be performed in the field of an optical sensor.
このようにａ−SiCはａ−Siに比べて種々の点で有利
であるが、未だ満足し得るような光導電性が得られず、
そのために実用化の大きな阻害となっている。また、そ
の製造において高い成膜速度が望まれる。As described above, a-SiC is advantageous in various points as compared with a-Si, but still does not provide satisfactory photoconductivity.
Therefore, it has been a great hindrance to practical use. Further, a high film forming rate is desired in the production.
従って本発明の目的はａ−Siに比べて格段に優れた光
導電性を有するａ−SiC光導電部材の製法を提供するこ
とにある。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for producing an a-SiC photoconductive member having photoconductivity which is much better than a-Si.
更に本発明の目的は高い成膜速度を達成して製造効率
を改善し得る光導電部材の製造を提供することにある。It is a further object of the present invention to provide a photoconductive member that can achieve a high film formation rate and improve the production efficiency.
本発明によれば、ａ−SiC生成用ガスをグロー放電分
解して光導電性ａ−SiC層を形成する光導電部材の製法
において、前記ガスがSiH4ガス、C2H2ガス及びH2ガスか
ら成り且つ各々のガスの容積比率が下記式で示される範
囲内にあり、更に前記グロー放電分解におけるガス圧力
が0.7乃至2.0Torrの範囲内に且つ高周波電力が0.1乃至
0.4W/cm2の範囲内に設定されていることを特徴とする光
導電部材の製法が提供される。According to the present invention, in the method for producing a photoconductive member for forming a photoconductive a-SiC layer by glow discharge decomposition of an a-SiC generation gas, the gas may be SiH 4 gas, C 2 H 2 gas and H 2 gas. The gas consists of gases, and the volume ratio of each gas is in the range shown by the following formula. Further, the gas pressure in the glow discharge decomposition is in the range of 0.7 to 2.0 Torr, and the high-frequency power is 0.1 to 2.0.
There is provided a method for producing a photoconductive member, wherein the photoconductive member is set within a range of 0.4 W / cm 2 .
1/40≦C2H2/SiH4≦1/7 1/5≦（C2H2＋SiH4）/H2≦３ 以下、本発明を詳細に説明する。1/40 ≦ C 2 H 2 / SiH 4 ≦ 1/7 1/5 ≦ (C 2 H 2 + SiH 4 ) / H 2 ≦ 3 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明の光導電部材を形成するに当たってａ−SiC生
成用ガスにSiH4ガス、C2H2ガス及びH2ガスを用いてグロ
ー放電分解するという点では従来のものと軌を一にして
いるが、各々のガスの容積比率を設定し、更にガス圧力
と高周波電力を大きく設定すると高い光導電性と高速成
膜性が得られることが顕著な特徴である。SiH 4 gas to a-SiC-forming gas in forming the photoconductive member of the present invention, but in terms of glow discharge decomposition using C 2 H 2 gas and H 2 gas are coincided with the conventional, It is a remarkable feature that when the volume ratio of each gas is set, and when the gas pressure and the high-frequency power are set to be higher, high photoconductivity and high-speed film formation can be obtained.
SiH4ガスとC2H2ガスの容積比率は 1/40≦C2H2/SiH4≦1/7、 好適には1/30≦C2H2/SiH41/10 の範囲内に設定するとよく、このガス比率が1/40未満の
場合にはバンドギャップを広げて可視光領域での光感度
を高めることができなくなり、そのガス比率が1/7を越
えた場合には膜中の欠陥密度が大きくなって光励起キャ
リアの寿命が短くなり、そのために高い光導電性が得ら
れない。The volume ratio of SiH 4 gas to C 2 H 2 gas is in the range of 1/40 ≦ C 2 H 2 / SiH 4 ≦ 1/7, preferably 1/30 ≦ C 2 H 2 / SiH 4 1/10 If the gas ratio is less than 1/40, the band gap cannot be widened to increase the light sensitivity in the visible light region. Increases the defect density and shortens the life of the photoexcited carriers, so that high photoconductivity cannot be obtained.
このようなSiH4ガスとC2H2ガスの混合ガスはH2ガスに
よって希釈されており、これにより、膜中の欠陥が補償
され、光導電性が改善される。Such a mixed gas of the SiH 4 gas and the C 2 H 2 gas is diluted with the H 2 gas, whereby defects in the film are compensated for and the photoconductivity is improved.
その容積比率は 1/5≦（C2H2＋SiH4）/H2≦1/3 好適には1/3（C2H2＋SiH4）/H2≦２ の範囲内に設定するとよく、このガス比率が1/5未満の
場合には成膜速度が著しく小さくなって実用上支障があ
り、そのガス比率が３を越える場合には光導電性が改善
されない。The volume ratio is preferably set within the range of 1/5 ≦ (C 2 H 2 + SiH 4 ) / H 2 ≦ 1/3, preferably 1/3 (C 2 H 2 + SiH 4 ) / H 2 ≦ 2, When the gas ratio is less than 1/5, the film forming rate becomes extremely low and there is a practical problem. When the gas ratio exceeds 3, the photoconductivity is not improved.
またガス圧力は0.7乃至2.0Torr、好適には0.9乃至1.5
Torrの範囲内に設定するとよく、この圧力が0.7Torr未
満の場合には光導電性が改善されず、2.0Torrを越える
場合にはプラズマ気相中の重合反応によって生成する粉
体が成膜用基板に付着し、そのために高品質な膜が得ら
れない。The gas pressure is 0.7 to 2.0 Torr, preferably 0.9 to 1.5
If the pressure is lower than 0.7 Torr, the photoconductivity is not improved, and if the pressure is higher than 2.0 Torr, the powder generated by the polymerization reaction in the plasma gas phase is used for film formation. It adheres to the substrate, so that a high quality film cannot be obtained.
高周波電力については高周波印加側電極の単位面積当
りの電力を0.1乃至0.4W/cm2、好適には0.15乃至0.3W/cm
2の範囲に設定するとよく、この範囲から外れると高い
光導電性が得られない。For high frequency power, the power per unit area of the high frequency application side electrode is 0.1 to 0.4 W / cm 2 , preferably 0.15 to 0.3 W / cm 2
It is good to set to the range of 2 , and if it is out of this range, high photoconductivity cannot be obtained.
このようにガス容積比率並びにガス圧力及び高周波電
力をそれぞれ所定の範囲に設定すれば、高い成膜速度に
よって高光導電性を有する光導電部材が得られる。そし
て、本発明者等が繰り返し行った実験によれば、50μW/
cm2の単色光（550〜600nm）を照射した場合に感度ピー
クの波長における光導電率が10-8（Ω・cm）-1以上の値
が得られた。By setting the gas volume ratio, the gas pressure, and the high-frequency power in the respective predetermined ranges as described above, a photoconductive member having high photoconductivity at a high film forming rate can be obtained. And, according to experiments repeatedly performed by the present inventors, 50 μW /
When irradiated with monochromatic light (550 to 600 nm) of cm 2 , a value of photoconductivity at the wavelength of the sensitivity peak of 10 −8 (Ω · cm) −1 or more was obtained.
更に、暗導電率に対する光導電率の比率も103以上の
値を得ることができた。Furthermore, the ratio of the photoconductivity to the dark conductivity was also able to obtain a value of 10 3 or more.
また、本発明の製法により得られたａ−SiC層は1.8乃
至2.2eVの光学的バンドギャップが得られることも確認
した。そして、その成膜に当たっては３μm/時以上の成
膜速度であった。Further, it was also confirmed that the a-SiC layer obtained by the manufacturing method of the present invention had an optical band gap of 1.8 to 2.2 eV. The film formation rate was 3 μm / hour or more.
以下、本発明の実施例を述べる。 Hereinafter, examples of the present invention will be described.
（グロー放電分解装置） 本実施例にて用いられる容量結合型グロー放電分解装
置を第１図により説明する。(Glow Discharge Decomposition Apparatus) A capacitively coupled glow discharge decomposition apparatus used in this embodiment will be described with reference to FIG.
図中、タンク（１）（２）（３）（４）にはそれぞれ
SiH4ガス、C2H2ガス、B2H6ガス（H2ガス希釈で20ppm含
有）、H2ガスが密封されており、これらのガスは対応す
る調整弁（５）（６）（７）（８）を開放することによ
って放出され、その流量がマスフロ−コントローラ
（９）（10）（11）（12）により制御され、主管（13）
へ送られる。尚、（14）は止め弁である。主管（13）を
通じて流れるガスは反応管（15）へ送り込まれるが、こ
の反応管（15）の内部には容量結合型放電用電極（16）
が設置されており、更にアルミニウムから成る筒状の成
膜用基板（17）が試料保持台（18）の上に載置されてお
り、この保持台（18）はモーター（19）により回転駆動
されるようになっている。そして、反応管（15）の内部
が成膜時に高度の真空状態を必要とするために回転ポン
プ（20）と拡散ポンプ（21）が連結されている。In the figure, tanks (1), (2), (3) and (4)
SiH 4 gas, (20 ppm content of H 2 gas dilution) C 2 H 2 gas, B 2 H 6 gas, and H 2 gas is sealed, these gases corresponding adjustment valve (5) (6) (7 (8) is released by opening (8), the flow rate of which is controlled by the mass flow controllers (9) (10) (11) (12), and the main pipe (13)
Sent to (14) is a stop valve. The gas flowing through the main tube (13) is sent to the reaction tube (15), and inside the reaction tube (15) is a capacitively coupled discharge electrode (16).
Is mounted, and a cylindrical film-forming substrate (17) made of aluminum is placed on a sample holder (18), and the holder (18) is rotationally driven by a motor (19). It is supposed to be. A rotary pump (20) and a diffusion pump (21) are connected because the inside of the reaction tube (15) requires a high vacuum state during film formation.
以上のように構成されたグロー放電分解装置におい
て、調整弁（５）（６）（８）を開いてSiH4ガス、C2H2
ガス及びH2ガスを放出し、その放出量はマスフロ−コン
トローラ（９）（10）（12）により制御され、これらの
混合ガスは主管（13）を介して反応管（15）へ流し込ま
れる。そして、反応管（15）の内部のガス圧力が0.7乃
至2.0Torr、基板温度が200乃至400℃、高周波電力が0.1
乃至0.4W/cm2、その周波数が１乃至50MHzに設定される
ことに相俟ってグロー放電が発生し、ガスの分解に伴っ
てａ−SiC膜が形成される。In the glow discharge decomposition apparatus configured as described above, the control valves (5), (6), and (8) are opened to open the SiH 4 gas, C 2 H 2
Gas and H 2 gas was released, the amount of released mass flow - is controlled by a controller (9) (10) (12), these mixed gases are flowed into the reaction tube through the main tube (13) (15). Then, the gas pressure inside the reaction tube (15) is 0.7 to 2.0 Torr, the substrate temperature is 200 to 400 ° C., and the high-frequency power is 0.1
To 0.4 W / cm 2, its frequency glow discharge is generated I cooperation with to be set to 1 to 50 MHz, a-SiC film with the decomposition of the gas is formed.
〔実施例〕 本例においては第１表に示す成膜条件によりａ−SiC
層並びに比較例のａ−Si層を形成し、それぞれの光導電
率を測定した。尚、ａ−Si層の形成に当たってB2H6ガス
を用いており、これにより、真性化を図って暗導電率を
小さくし、光導電率／暗導電率を大きくしている。Example In this example, a-SiC was used under the film forming conditions shown in Table 1.
The layer and the a-Si layer of the comparative example were formed, and the photoconductivity of each layer was measured. Incidentally, and using B 2 H 6 gas in forming the a-Si layer, thereby, reduces the dark conductivity aim to intrinsic, and increasing the photoconductivity / dark conductivity.
光導電率の測定結果は第２図に示す通りであり、その
値は櫛形電極法により50μＷの分光された単色光を照射
して求められる。 The measurement result of the photoconductivity is as shown in FIG. 2, and the value is obtained by irradiating 50 μW of monochromatic light that has been dispersed by the comb-shaped electrode method.
第２図において、横軸は波長であり、縦軸は導電率を
示し、そして、○印はａ−SiC層のプロット、△印はａ
−Si層のプロットであり、ａ、ｂはそれぞれの特性曲線
を表わす。また、図中にはそれぞれの暗導電率が●印及
び▲印で表わされている。In FIG. 2, the abscissa represents the wavelength, the ordinate represents the conductivity, and ○ represents the plot of the a-SiC layer, and Δ represents the a.
-It is a plot of -Si layer, and a and b represent each characteristic curve. Further, in the drawing, the dark conductivity is indicated by a mark and a mark.
この結果より明らかな通り、本発明のａ−SiC層はａ
−Si層に比べて著しく高い光導電性を示し、また、高い
成膜速度が得られたことが判る。As is clear from these results, the a-SiC layer of the present invention
-It shows that the photoconductive property is remarkably higher than that of the -Si layer, and that a high film forming rate is obtained.
以上の通り、本発明の製法によれば、高い光導電性が
得られ、更に光導電率／暗導電率にも優れた光導電部材
が提供できた。As described above, according to the production method of the present invention, a photoconductive member having high photoconductivity and excellent in photoconductivity / dark conductivity can be provided.
更に本発明の製法によれば、高い成膜速度を達成する
ことができ、これにより、製造効率を改善して製造コス
トが低減できる。Further, according to the manufacturing method of the present invention, a high film forming rate can be achieved, thereby improving manufacturing efficiency and reducing manufacturing cost.
第１図はグロー放電分解装置の説明図、第２図は分光波
長に対する光導電率を示す線図である。 ａ、ｂ……光導電率特性曲線FIG. 1 is an explanatory view of a glow discharge decomposition apparatus, and FIG. 2 is a diagram showing photoconductivity with respect to a spectral wavelength. a, b ... Photoconductivity characteristic curve
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 浩 滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の ６ 京セラ株式会社滋賀八日市工場内 (72)発明者 竹村 仁志 滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の ６ 京セラ株式会社滋賀八日市工場内 (72)発明者 石櫃 鴻吉 滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の ６ 京セラ株式会社滋賀八日市工場内 (56)参考文献 特開 昭63−83272（ＪＰ，Ａ) Ｍａｔｅｒ Ｉｓｓｕｅｓ Ａｐｐｌ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｔｅｃｈｒｏｌ．（1985）Ｐ195−200 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor Hiroshi Ito 1166, Haseno, Habizo-cho, Yokaichi, Shiga Prefecture Inside the Shiga Yokaichi Plant, Kyocera Co., Ltd. 6 Kyocera Corporation Shiga Yokaichi Plant (72) Inventor Kokichi Ishibitsu 1166 Haseno, Jabizo-cho, Yokaichi City, Shiga Prefecture 6 Kyocera Corporation Shiga Yokaichi Plant (56) References JP-A-63-83272 (JP) , A) Mater Issues Appl Amorphous Silicon Technology. (1985) P195-200
Claims (1)
スをグロー放電分解して光導電性アモルファスシリコン
カーバイド層を形成する光導電部材の製法において、前
記ガスがSiH4ガス、C2H2ガス及びH2ガスから成り且つ各
々のガスの容積比率が下記式で示される範囲内にあり、
更に前記グロー放電分解におけるガス圧力が0.7乃至2.0
Torrの範囲内に且つ高周波電力が0.1乃至0.4W/cm2の範
囲内に設定されていることを特徴とする光導電部材の製
法。 1/40≦C2H2/SiH4≦1/7 1/5≦（C2H2＋SiH4）/H2≦３1. A method for producing a photoconductive member for forming a photoconductive amorphous silicon carbide layer by glow discharge decomposition of a gas for forming amorphous silicon carbide, wherein the gas is SiH 4 gas, C 2 H 2 gas and H 2 gas. And the volume ratio of each gas is within the range shown by the following formula,
Further, the gas pressure in the glow discharge decomposition is 0.7 to 2.0.
A method for manufacturing a photoconductive member, wherein the high-frequency power is set within a range of 0.1 to 0.4 W / cm 2 within a range of Torr. 1/40 ≦ C 2 H 2 / SiH 4 ≦ 1/7 1/5 ≦ (C 2 H 2 + SiH 4 ) / H 2 ≦ 3
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| JPS6451617A JPS6451617A (en) | 1989-02-27 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| Ｍａｔｅｒ Ｉｓｓｕｅｓ Ａｐｐｌ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｔｅｃｈｒｏｌ．（１９８５）Ｐ１９５−２００ |
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| JPS6451617A (en) | 1989-02-27 |
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