JPH0368379B2 - - Google Patents

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JPH0368379B2
JPH0368379B2 JP2098982A JP2098982A JPH0368379B2 JP H0368379 B2 JPH0368379 B2 JP H0368379B2 JP 2098982 A JP2098982 A JP 2098982A JP 2098982 A JP2098982 A JP 2098982A JP H0368379 B2 JPH0368379 B2 JP H0368379B2
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gas
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Kyosuke Ogawa
Shigeru Shirai
Junichiro Kanbe
Keishi Saito
Yoichi Oosato
Teruo Misumi
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Canon Inc
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Priority to FR8301874A priority patent/FR2521316B1/en
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Publication of JPH0368379B2 publication Critical patent/JPH0368379B2/ja
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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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    • G03G5/08Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
    • G03G5/082Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited
    • G03G5/08214Silicon-based
    • G03G5/08235Silicon-based comprising three or four silicon-based layers
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03G5/00Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
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    • G03G5/082Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited
    • G03G5/08214Silicon-based
    • G03G5/0825Silicon-based comprising five or six silicon-based layers

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、光(ここでは広義の光で、紫外光
線、可視光線、赤外光線、X線、γ線等を示す)
の様な電磁波に感受性のある光導電部材に関す
る。 固体撮像装置、或いは像形成分野における電子
写真用像形成部材や原稿読取装置における光導電
層を形成する光導電材料としては、高感度で、
SN比〔光電流(Ip)/暗電流(Id)〕が高く、照
射する電磁波のスペクトル特性にマツチングした
吸収スペクトル特性を有すること、光応答性が速
く、所望の暗抵抗値を有すること、使用時におい
て人体に対して無公害であること、更には固体撮
像装置においては、残像を所定時間内に容易に処
理することができること等の特性が要求される。
殊に、事務機としてオフイスで使用される電子写
真装置内に組込まれる電子写真用像形成部材の場
合には、上記の使用時における無公害性は重要な
点である。 この様な点に立脚して最近注目されている光導
電材料にアモルフアスシリコン(以後a−Siと表
記す)があり、例えば、独国公開第2746967号公
報、同第2855718号公報には電子写真用像形成部
材として、独国公開第2933411号公報には光電変
換読取装置への応用が記載されている。 而乍ら、従来のa−Siで構成された光導電層を
有する光導電部材は、暗抵抗値、光感度、光応答
性等の電気的、光学的、光導電的特性、及び使用
環境特性の点、更には経時的安定性及び耐久性の
点において、各々、個々には特性の向上が計られ
ているが総合的な特性向上を計る上で更に改良さ
れる余地が存するのが実情である。 例えば、電子写真用像形成部材に適用した場合
に、暗部において、支持体側よりの電荷の注入の
阻止が充分でないこと、耐圧性や繰返し連続使用
に対する耐久性に問題がなくもないこと、或い
は、転写紙に転写された画像に俗に「白ヌケ」と
呼ばれる、局所的な放電破壊現象によると思われ
る画像欠陥や、例えば、クリーニングに、ブレー
ドを用いるとその摺擦によると思われる、俗に
「白スジ」と云われている所謂画像欠陥が生じた
りしていた。又、多湿雰囲気中で使用したり、或
いは多湿雰囲気中に長時間放置した直後に使用す
ると俗に云う画像のボケが生ずる場合が少なくな
かつた。 更には、層厚が十数μ以上になると層形成用の
真空堆積室より取り出した後、空気中での放置時
間の経過と共に、支持体表面からの層の浮きや剥
離、或いは層に亀裂が生ずる等の現象を引起し勝
ちであつた。この現象は、殊に支持体が通常、電
子写真分野に於いて使用されているドラム状支持
体の場合に多く起る等、経時的安定性の点に於い
て解決される可き点がある。 従つてa−Si材料そのものの特性改良が計られ
る一方で光導電部材を設計する際に、上記した様
な問題の総てが解決される様に工夫される必要が
ある。 本発明は上記の諸点に鑑み成されたもので、a
−Siに就て電子写真用像形成部材や固体撮像装
置、読取装置等に使用される光導電部材としての
適用性とその応用性という観点から総括的に鋭意
研究検討を続けた結果、シリコン原子を母体と
し、水素原子(H)又はハロゲン原子(X)のいずれ
か一方を少なくとも含有するアモルフアス材料、
所謂水素化アモルフアスシリコン、ハロゲン化ア
モルフアスシリコン、或いはハロゲン含有水素化
アモルフアスシリコン〔以後これ等の総称的表記
として「a−Si(H,X)」を使用する〕から構成
される光導電層を有する光導電部材の層構成を以
後に説明される様な特定化の下に設計されて作成
された光導電部材は実用上著しく優れた特性を示
すばかりでなく、従来の光導電部材と較べてみて
もあらゆる点において凌駕していること、殊に電
子写真用の光導電部材として著しく優れた特性を
有していることを見出した点に基づいている。 本発明は、耐光疲労に著しく長け、繰返し使用
に際しても劣化現象を起さず耐久性にも優れた光
導電部材を提供することを主たる目的とする。 本発明の他の目的は、支持体上に設けられる層
と支持体との間や積層される層の各層間に於ける
密着性に優れ、構造配列的に緻密で安定的であ
り、層品質の高い光導電部材を提供することであ
る。 本発明の他の目的は、電子写真用像形成部材と
して適用させた場合、静電像形成のための帯電処
理の際の電荷保持能力が充分あり、通常の電子写
真法が極めて有効に適用され得る優れた電子写真
特性を有する光導電部材を提供することである。 本発明の光導電部材は、光導電部材用の支持体
と、シリコン原子を母体とし、構成原子として水
素原子と、1×10-3atomic%以上、25atomic%
までの窒素原子とを含有する非晶質材料で構成さ
れた補助層と、シリコン原子を母体とし、周期律
表第族に属する原子を構成原子として含有する
非晶質材料で構成された電荷注入防止層と、シリ
コン原子を母体とし、構成原子として水素原子又
はハロゲン原子のいずれか一方を少なくとも含有
する非晶質材料で構成され、光導電性を示す非晶
質層とを有することを特徴とする。 上記した様な層構成を取る様にして設計された
本発明の光導電部材は、前記した諸問題の総てを
解決し得、極めて優れた耐久性、耐圧性及び使用
環境特性を示す。 殊に、電子写真用像形成部材として適用させた
場合には、その電気的特性が安定しており耐光疲
労、繰返し使用特性に長け、高品質の画像を安定
して繰返し得ることができる。 又、本発明の光導電部材は支持体上に形成され
る非晶質層が、層自体が強靭であつて、且つ支持
体との密着性に著しく優れており、高速で長時間
連続的に繰返し使用することが出来る。 以下、図面に従つて、本発明の光導電部材に就
て詳細に説明する。 第1図は、本発明の第1の実施態様の光導電部
材の層構造を説明するために模式的に示した模式
的構成図である。 第1図に示す光導電部材100は、光導電部材
用としての支持体101の上に、シリコン原子
(Si)を母体とし、構成原子として水素原子(H)と、
25atomic%未満の窒素原子(N)とを含む非晶
質材で構成された補助層102、電荷注入防止層
103、光導電性を有する非晶質層104を具備
し、非晶質層104は自由表面106を有してい
る。補助層102は、主に、支持体101と電荷
注入防止層103との間の密着性を計る目的の為
に設けられ、支持体101と電荷注入防止層10
3の両方と親和性がある様に、後述する材質で構
成される。 電荷注入防止層103は、支持体101側より
非晶質層104中へ電荷が注入されるのを効果的
に防止する機能を主に有する。非晶質層104
は、感受性の光の照射を受けて該層104中でフ
オトキヤリアを発生し、所定方向に該フオトキヤ
リアを輸送する機能を有する。 本発明に於ける補助層は、シリコン原子(Si)
を母体とし、構成原子として窒素原子と、水素原
子とを含有し、窒素原子の含有量C(N)が
25atomic%未満である非晶質材料(以後a−
(SiaN1-abH1-bと記す。但し、0.6<a、0.65≦
b)で構成される。 a−(SiaN1-abH1-bで構成される補助層の形成
はグロー放電法、スパツターリング法、イオンイ
ンプランテーシヨン法、イオンプレーテイング
法、エレクロンビーム法等によつて成される。こ
れ等の製造法は、製造条件、設備資本投下の負荷
程度、製造規模、作製される光導電部材に所望さ
れる特性等の要因によつて適宜選択されて採用さ
れるが、所望する特性を有する光導電部材を製造
する為の作製条件の制御が比較的容易であるが、
シリコン原子と共に窒素原子及び水素原子を作製
する補助層中に導入するのが容易に行なえる等の
利点からグロー放電法或いはスパツターリング法
が好適に採用される。 更に、本発明に於いては、グロー放電法とスパ
ツターリング法とを同一装置内で併用して中間層
102を形成しても良い。 グロー放電法によつて補助層を形成するには、
a−(SiaN1-abH1-b形成用の原料ガスを、必要に
応じて希釈ガスと所定料の混合比で混合して、支
持体の設置してある真空堆積用の堆積室に導入
し、導入されたガスをグロー放電を生起させるこ
とでガスプラズマ化して前記支持体上にa−(Sia
N1-abH1-bを堆積させれば良い。 本発明に於いてa−(SiaN1-abH1-b形成用の原
料ガスとしては、Si、N、Hの中の少なくとも1
つを構成原子とするガス状の物質又はガス化し得
る物質をガス化したものの中の大概のものが使用
され得る。 Si、N、Hの中の1つとしてSiを構成原子とす
る原料ガスを使用する場合は、例えばSiを構成原
子とする原料ガスと、Nを構成原子とする原料ガ
スと、Hを構成原子とする原料ガスとを所望の混
合比で混合して使用するか、又は、Siを構成原子
とする原料ガスと、N及びHを構成原子とする原
料ガスとを、これも又所望の混合比で混合して使
用することが出来る。 又、別には、SiとHとを構成原子とする原料ガ
スにNを構成原子とする原料ガスを混合して使用
しても良い。 本発明に於いて、補助層形成用の原料ガスに成
り得るものとして有効に使用される出発物質は、
SiとHとを構成原子とするSiH4、Si2H6、Si3H3
Si4H10等のシラン(Silane)類等の水素化硅素、
Nを構成原子とする或いはNとHとを構成原子と
する例えば窒素(N2)、アンモニア(NH3)、ヒ
ドラジン(H2NNH2)、アジ化水素(HN3)アジ
化アンモニウム(NH4N3)等のガス状の又はガ
ス化し得る窒素、窒化物及びアジ化物等の窒素化
合物を挙げることが出来る。これ等の補助層形成
用の出発物質となるものの他、H導入用原料ガス
としては勿論H2も有効なものとして使用される。 スパツターリング法によつて補助層を形成する
には、単結晶又は多結晶のSiウエーハー又は
Si3N4ウエーハー又はSiとSi3N4が混合されて含
有されているウエーハーをターゲツトとして、こ
れ等を種々のガス雰囲気中でスパツターリングす
ることによつて行なえば良い。 例えば、Siウエーハーをターゲツトとして使用
すれば、NとHを導入する為の原料ガス、例えば
H2とN2、又はNH3を、必要に応じて希釈ガスで
希釈して、スパツター用の堆積室中に導入し、こ
れ等のガスのガスプラズマを形成して前記Siウエ
ーハーをスパツターリングすれば良い。 又、別には、SiとSi3N4とは別々のターゲツト
として、又はSiとSi3N4の混合して形成した一枚
のターゲツトを使用することによつて、少なくと
もH原子を含有するガス雰囲気中でスパツターリ
ングすることによつて成される。 N又はH導入用の原料ガスと成り得るものとし
ては、先述したグロー放電の例で示した補助層形
成用の出発物質のガスが、スパツターリングの場
合にも有効なガスとして使用され得る。 本発明に於いて、補助層をグロー放電法又はス
パツターリング法で形成する際に使用される希釈
ガスとしては、所謂・希ガス、例えばHe、Ne、
Ar等が好適なものとして挙げることが出来る。 本発明の補助層を構成するa−(SixN1-xyH1-y
は補助層の機能が、支持体と電荷注入防止層との
間の密着を強固にし、加えてそれ等の間に於ける
電気的接触性を均一にするものであるから補助層
に要求される特性が所望通りに与えられる様にそ
の作成条件の選択が厳密に残されて注意深く形成
される。 本発明の目的に適した特性を有するa−(Sia
N1-abH1-bが作成される為の作成条件の中の重
要な要素として、作成時の支持体温度を挙げる事
が出来る。 即ち、支持体の表面にa−(SiaN1-abH1-bから
成る補助層を形成する際、層形成中の支持体温度
は、形成される層の構造及び特性を左右する重要
な因子であつて、本発明に於いては、目的とする
特性を有するa−(SiaN1-abH1-bが所望通りに作
成され得る様に層作成時の支持体温度が厳密に制
御される。 本発明に於ける目的が効果的に達成される為の
補助層を形成する際の支持体温度としては補助層
の形成法に併せて適宜最適範囲が選択されて、補
助層の形成が実行されるが、通常の場合、50℃〜
350℃、好適には100℃〜250℃とされるものが望
ましいものである。 補助層の形成には、同一系内で補助層から電荷
注入防止層、非晶質層、更には必要に応じて非晶
質層上に形成さえる他の層まで連続的に形成する
事が出来る、各層を構成する原子の組成比の微妙
な制御や層厚の制御が他の方法に較べて比較的容
易である事の為に、グロー放電法やスパツターリ
ング法の採用が有利であるが、これらの層形成法
で補助層を形成する場合には、前記の支持体温度
と同様に層形成の際の放電パワー及びガス圧が作
成されるa−(SiaN1-abH1-bの特性を左右する重
要な因子として挙げられる。 本発明に於ける目的が達成される為の特性を有
するa−(SiaN1-abH1-bが生産性良く効果的に形
成される為の放電パワー条件としては、通常1〜
300W、好適には2〜100Wである。堆積室内のガ
ス圧は通常グロー放電にて層形成を行う場合に於
いて0.01〜5Torr、好適には0.1〜0.5Torr程度に、
スパツタリング法にて層形成を行なう場合に於い
ては、通常10-3〜5×10-2Torr、好適には8×
10-3〜3×10-2Torr程度とされるのが望ましい。 本発明の光導電部材に於ける補助層に含有され
る窒素原子(N)及び水素原子(H)の量は、補助層
の作製条件と同様、本発明の目的を達成する所望
の特性が得られる補助層が形成される重要な因子
である。 本発明に於ける補助層に含有される窒素原子
(N)の量C(N)は、通常は前記した値の範囲と
されるが、atomic%で表示すれば、好適には、
1×10-3≦C(N)<25、より好ましくは、1≦C
(N)<25、最適には10≦C(N)<25とされるのが
望ましい。又、水素原子(H)の量としては、好適に
は2〜35atomic%、最適には5〜30atomic%と
されるのが望ましい。 a−(SiaN1-abH1-bに於けるa,bの表示で示
せばaの値としては、好適には0.6<a≦
0.99999、より好ましくは、0.6<a≦0.99、最適
には0.6<a≦0.9、bの値としては、好適には
0.65≦b≦0.98、より好適には0.7≦b≦0.95とさ
れるのが望ましい。 本発明に於ける補助層の層厚の数値範囲は、本
発明の目的を効果的に達成する様に所望に従つて
適宜決定される。 本発明の目的を効果的に達成する為の補助層の
層厚としては、通常を場合30Å〜2μ、好適には
40Å〜1.5μ、最適には50Å〜1.5μとされるのが望
ましいものである。 本発明の光導電部材を達成する電荷注入防止層
は、シリコン原子(Si)を母体とし、周期律表第
族に属する原子(第族原子)と、好ましく
は、水素原子(H)又はハロゲン原子(X)、或いは
この両者とを構成原子とする非晶質材料(以後
「a−Si(、H、X)」と記す。)で構成され、そ
の層厚t及び層中の第族原子の含有量C()
は、本発明の目的が効果的に達成される様に従つ
て適宜決められる。 本発明に於ける電荷注入防止層の層厚tとして
は、好ましくは0.3〜5μ、より好ましくは0.5〜2μ
とされるのが望ましく、又、第族原子の含有量
C()としては、好ましくは1×102〜1×
105atomic ppm、より好ましくは、5×102〜1
×105atomic ppmとされるのが望ましい。 本発明において、電荷注入防止層中に含有され
る周期律表第族に属する原子として使用される
のは、B(硼素)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウ
ム)、In(インジウム)、Tl(タリウム)等であり、
殊に好適に用いられるのはB、Gaである。 本発明において、必要に応じて電荷注入防止層
中に含有されるハロゲン原子(X)としては、具
体的にはフツ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げら
れ、殊にフツ素、塩素を好適なものとして挙げる
ことが出来る。 a−Si(、H、X)で構成される電荷注入防
止層の形成には、補助層の形成の場合と同様に、
例えばグロー放電法、スパツタリング法、或いは
イオンプレーテイング法等の放電現象を利用する
真空堆積法が採用される。 これ等の製造法は、製造条件、設備資本投下の
負荷程度、製造規模、作製される光導電部材に所
望される特性等の要因によつて適宜選択されて採
用されるが、所望する特性を有する光導電部材を
製造する為の作製条件の制御が比較的容易であ
る、シリコン原子と共に第属原子、必要に応じ
て水素原子(H)やハロゲン原子(X)を作製する電
荷注入防止層中に導入するのが容易に行なえる等
の利点からグロー放電法或いはスパツターリング
法が好適に採用される。 更に、本発明に於いては、グロー放電法とスパ
ツターリング法とを同一装置系内で併用して電荷
注入防止層を形成しても良い。 例えば、グロー放電法によつてa−Si(、H、
X)で構成される電荷注入防止層を形成するに
は、基本的にはシリコン原子(Si)を供給し得る
Si供給用の原料ガスと共に、第族原子を供給し
得る第族原子導入用の原料ガス、必要に応じて
水素原子(H)導入用の又は/及びハロゲン原子
(X)導入用の原料ガスを、内部が減圧にし得る
堆積室内に導入して、該堆積室内にグロー放電を
生起させ、予め所定位置に設置され、既に補助層
の設けてある所定の支持体の補助層表面上にa−
Si(、H、X)からなる層を形成させれば良い。
又、スパツタリング法で形成する場合には、例え
ばAr、He等の不活性ガス又はこれ等のガスをベ
ースとした混合ガスの雰囲気中でSiで構成された
ターゲツトをスパツタリングする際、第族原子
導入用の原料ガスを、必要に応じて水素原子(H)又
は/及びハロゲン原子(X)導入用のガスと共に
スパツタリング用の堆積室に導入してやれば良
い。 本発明において電荷注入防止層を形成するのに
使用される原料ガスとなる出発物質としは、次の
ものが有効なものとして挙げることが出来る。 先ず、Si供給用の原料ガスとなる出発物質とし
ては、SiH4、Si2H6、Si3H3、Si4H10等のガス状
態の又はガス化し得る水素化珪素(シラン類)が
有効に使用されるものとし挙げられ、殊に、層作
成作業の扱い易さ、Si供給効率の良さ等の点で
SiH4、Si2H6が好ましいものと挙げられる。 これ等の出発物質を使用すれば層形成条件を適
切に選択することによつて形成される補助層中に
Siと共にHも導入し得る。 Si供給用の原料ガスとなる有効な出発物質とし
ては、上記の水素化硅素の他に、ハロゲン原子
(X)を含む硅素化合物、所謂、ハロゲン原子で
置換されたシラン誘導体、具体的には例えば
SiF4、Si2F6、SiCl4、SiBr4等のハロゲン化硅素
が好ましいものとして挙げることが出来る。 更には、SiH2F2、SiH2I2、SiH2Cl2、SiHCl3
SiH2Br2、SiHBr3等のハロゲン置換水素化硅素、
等々のガス状態の或いはガス化し得る、水素原子
を構成要素の1つとするハロゲン化物も有効な電
荷注入防止層形成の為のSi供給用の出発物質とし
て挙げる事が出来る。 これ等のハロゲン原子(X)を含む硅素化合物
を使用する場合にも前述した様に層形成条件の適
切な選択によつて形成される電荷注入防止層中に
Siと共にXを導入することが出来る。 上記した出発物質の中水素原子を含むハロゲン
化硅素化合物は、補助層形成の際に層中にハロゲ
ン原子(X)の導入と同時に電気的或いは光電的
特性の制御に極めれ有効な水素原子(H)も導入され
るので、本発明においては好適なハロゲン原子
(X)導入用の出発物質として使用される。 本発明において補助層を形成する際に使用され
るハロゲン原子(X)導入用の原料ガスとなる有
効な出発物質としては、上記したものの他に、例
えばフツ素、塩素、臭素、ヨウ素のハロゲンガ
ス、BrF、ClF、ClF3、BrF5、BrF3、IF3、IF7
ICl、IBr等のハロゲン間化合物、HF、HCl、
HBr、HI等のハロゲン化水素を挙げることが出
来る。 電荷注入防止層中に第族原子を構造的に導入
するには、層形成の際に第族原子導入用の出発
物質をガス状態で堆積室中に電荷注入防止層を形
成する為の出発物質と共に導入してやれば良い。
この様な第族原子導入用の出発物質と成り得る
ものとしては、常温常圧でガス状の又は、少なく
とも層形成条件下で容易にガス化し得るものが採
用されるのが望ましい。その様な第族原子導入
用の出発物質として具体的には硼素原子導入用と
しては、B2H6、B4H10、B5H9、B5H11、B6H10
B6H12、B6H14等の水素化硼素、BF3、BCl3
BBr3、等のハロゲン化硼素等が挙げられる。こ
の他、AlCl3、GaCl3、Ga(CH33、InCl3、TlCl3
等も挙げることが出来る。 本発明に於いては電荷注入防止特性を与える為
に電荷注入防止層中に含有される第族原子は、
電荷注入防止層の層厚方向に実質的に平行な面
(支持体の表面に平行な面)内及び層厚方向に於
いては、実質的に均一に分布されるのが良いもの
である。 又、スパツタリング法で電荷注入防止層を形成
する場合には、例えばAr、He等の不活性ガス又
はこれ等のガスをベースとした混合ガスの雰囲気
中でSiで構成されたターゲツトをスパツタリング
する際、第族原子導入用の原料ガスを必要に応
じて水素原子(H)導入用の又は/及びハロゲン原子
(X)導入用の原料ガスと共にスパツタリングを
行う真空堆積室内に導入してやれば良い。 本発明に於いて、電荷注入防止層中に導入され
る第族原子の含有量は、堆積室中に流入される
第族原子導入用の出発物質のガス流量、ガス流
量比、放電パワー、支持体温度、堆積室内の圧力
等を制御することによつて任意に制御され得る。 本発明に於いて、電荷注入防止層中に必要に応
じて含有されるハロゲン原子(X)としては、補
助層の説明の際に記したのと同様のものが挙げら
れる。 本発明に於いて、電荷注入防止層をグロー放電
法又はスパツターリング法で形成する際に使用さ
れる希釈ガスとしては、所謂、希ガス、例えば
He、Ne、Ar等が好適なものとして挙げること
が出来る。 本発明において、a−Si(H、X)で構成され
る非晶質層を形成するには例えばグロー放電法、
スパツタリング法、或いはイオンプレーテイング
法等の放電現象を利用する真空堆積法によつて成
される。例えば、グロー放電法によつてa−Si
(H、X)で構成される非晶質層を形成するには、
基本的にはシリコン原子(Si)を供給し得るSi供
給用の原料ガスと共に、水素原子(H)導入用の又
は/及びハロゲン原子(X)導入用の原料ガス
を、内部が減圧にし得る堆積室内に導入して、該
堆積室内にグロー放電を生起させ、予め所定位置
に設置されてある所定の支持体上の電荷注入防止
層表面上にa−Si(H、X)から成る層を形成さ
せれば良い。又、スパツタリング法で形成する場
合には、例えばAr、He等の不活性ガス又はこれ
等のガスをベースとした混合ガスの雰囲気中でSi
で構成されたターゲツトをスパツタリングする
際、水素原子(H)又は/及びハロゲン原子(X)導
入用のガスをスパツタリング用の堆積室に導入し
てやれば良い。 本発明において、必要に応じて非晶質層中に含
有されるハロゲン原子(X)としては、補助層の
場合に挙げたのと同様のものを挙げることが出来
る。 本発明において非晶質層を形成するのに使用さ
れるSi供給用の原料ガスとしては、補助層や電荷
注入防止層に就て説明する際に挙げたSiH4
Si2H6、Si3H8、Si4H10等のガス状態の又はガス
化し得る水素化硅素(シラン類)が有効に使用さ
れるものとして挙げられ、殊に、層作成作業の扱
い易さ、Si供給効率の良さ等の点でSiH4、Si2H6
が好ましいものとして挙げられる。 本発明において非晶質層を形成する際に使用さ
れるハロゲン原子導入用の原料ガスとして有効な
のは、補助層の場合と同様に多くのハロゲン化合
物が挙げられ、例えばハロゲンガス、ハロゲン化
物、ハロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシ
ラン誘導体等のガス状態の又はガス化し得るハロ
ゲン化合物が好ましく挙げられる。 又、更には、シリコン原子(Si)とハロゲン原
子(X)と構成要素とするガス状態の又はガス化
し得る、ハロゲン原子を含む硅素化合物も有効な
ものとして本発明においては挙げることが出来
る。 本発明において、形成される光導電部材の電荷
注入防止層及び非晶質層中に含有される水素原子
(H)の量又はハロゲン原子(X)の量又は水素原子
(H)とハロゲン原子(X)の量の和(H+X)は通
常の場合1〜40atomic%、好適には5〜
30atomic%とされるのが望ましい。電荷注入防
止層又は非晶質層中に含有される水素原子(H)又
は/及びハロゲン原子(X)の量を制御するに
は、例えば支持体温度又は/及び水素原子(H)、或
いはハロゲン原子(X)を含有させる為に使用さ
れる出発物質の堆積装置系内へ導入する量、放
電々力等を制御してやれば良い。 本発明において、非晶質層をグロー放電法で形
成する際に使用される希釈ガス、或いはスパツタ
リング法で形成される際に使用されるスパツタリ
ング用のガスとしては、所謂希ガス、例えばHe、
Ne、Ar等が好適なものとして挙げることが出来
る。 本発明に於いて、非晶質層の層厚としては、作
成される光導電部材に要求される特性に応じて適
宜決められるものであるが、通常は、1〜100μ、
好ましくは1〜80μ、最適には2〜50μとされる
のが望ましいものである。 本発明において使用される支持体としては、導
電性でも電気絶縁性であつても良い。導電性支持
体としては、例えば、NiCr、ステンレス、Al、
Cr、Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pd等の
金属又はこれ等の合金が挙げられる。 電気絶縁性支持体としては、ポリエステル、ポ
リエチレン、ポリカーボネート、セルローズアセ
テート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ
塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド等の
合成樹脂のフイルム又はシート、ガラス、セラミ
ツク、紙等が通常使用される。これ等の電気絶縁
支持体は、好適には少なくともその一方の表面を
導電処理され、該導電処理された表面側に他の層
が設けられるのが望ましい。 例えば、ガラスであれば、その表面に、NiCr、
Al、Cr、Mo、Au、Ir、Nb、Ta、V、Ti、Pt、
Pd、In2O3、SnO2、ITO(In2O3+SnO2)等から
成る薄膜を設けることによつて導電性が付与さ
れ、或いはポリエステルフイルム等の合成樹脂フ
イルムであれは、NiCr、Al、Ag、Pb、Zn、Ni、
Au、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、Ti、Pt等の金
属の薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパツタ
リング等でその表面に設け、又は前記金属でその
表面をラミネート処理して、その表面に導電性が
付与される。支持体の形状としては、円筒状、ベ
ルト状、板状等任意の形状とし得、所望によつ
て、その形状は決定されるが、例えば、第1図の
光導電部材100を電子写真用像形成部材として
使用するのであれば連続高速複写の場合には、無
端ベルト状又は円筒状とするのが望ましい。支持
体の厚さは、所望通りの光導電部材が形成される
様に適宜決定されるが、光導電部材として可撓性
が要求される場合には、支持体としての機能が充
分発揮される範囲内であれば可能な限り薄くされ
る。而乍ら、この様な場合支持体の製造上及び取
扱い上、機械的強度等の点から、通常は10μ以上
とされる。 第2図には、本発明の光導電部材の他の好適な
実施態様例の層構成が示される。 第2図に示される光導電部材200が、第1図
に示される光導電部材100と異なるところは、
電荷注入防止層203と光導電性を示す非晶質層
205との間に上部補助層204を有することで
ある。 即ち、光導電部材200は、支持体201、該
支持体201上に順に積層された、下部補助層2
02、電荷注入防止層203、上部補助層204
及ひ非晶質層205とを具備し、非晶質層205
は自由表面206を有する。上部補助層204
は、電荷注入防止層203と非晶質層205との
間の密着を強固にし、両層の接触界面に於ける電
気的接触を均一にしていると同時に、電荷注入防
止層203の上に直に設けることによつて、電荷
注入防止層203の層質を強靭なものとしてい
る。 第2図に示される光導電部材200を構成する
下部補助層202及び上部補助層204は、第1
図に示した光導電部材100を構成する補助層1
02の場合と同様の非晶質材料を使用して、同様
の特性が与えられる様に同様な層作成手順と条件
によつて形成される。電荷注入防止層203及び
非晶質層205も夫々、第1図に示す電荷注入防
止層103及び非晶質層104と同様の特性及び
機能を有し、第1図の場合と同様な層作成手順と
条件によつて形成される。 次にグロー放電分解法によつて形成される光導
電部材の製造方法について説明する。 第3図にグロー放電分解法による光導電部材の
製造装置を示す。 図中の302,303,304,305のガス
ボンベには、本発明の夫々の層を形成するための
原料ガスが密封されており、その一例として、た
とえば、302はHeで稀釈されたSiH4ガス(純
度99.999%、以下SiH4/Heと略す。)ボンベ、3
03はHeで稀釈されたB2H6ガス(純度99.999
%、以下B2H6/Heと略す。)ボンベ、304は
NH3ガス(純度99.9%)(純度99.99%)ボンベ、
305はHeで稀釈されたSiF4ガス(純度99.999
%、以下SiF4/Heと略す。)ボンベである。 これらのガスを反応質301に流入されるには
ガスボンベ302〜305のバルブ322〜32
5、リークバルブ335が閉じられていることを
確認し又、流入バルブ312〜315、流出バル
ブ317〜320、補助バルブ332が開かれて
いることを確認して先ずメインバルブ334を開
いて反応室301、ガス配管内を排気する。次に
真空計336の読みが約5×10-6torrになつた時
点で、補助バルブ332、流出バルブ317〜3
20を閉じる。 基体シリンダー337上に層を形成する場合の
一例をあげると、ガスボンベ302よりSiH4
Heガス、ガスボンベ303よりB2H6/Heガス
の夫々を、バルブ322,323を開いて出口圧
ゲージ327,328の圧を1Kg/cm2に調整し、
流入バルブ312,313を徐々に開けて、マス
フロコントローラ307,308内に流入させ
る。引き続いて流出バルブ317,318、補強
バルブ332を徐々に開いて夫々のガスを反応室
301に流入させる。このときのSiH4/Heガス
流量、B2H6/Heガス流量の比が所望の値になる
ように流出バルブ317,318を調整し、又、
反応室内の圧力が所望の値になるように真空計3
36の読みを見ながらメインバルブ334の開口
を調整する。そして基体シリンダー337の温度
が加熱ヒーター338により50〜400℃の範囲内
の温度に設定されていることを確認された後、電
源340を所望の電力に設定して反応室301内
にグロー放電を生起させ基体シリンダー上に目的
とする層を形成する。形成される層中にハロゲン
原子を含有させる場合には上記のガスにたとえば
SiF4/Heを、更に付加して反応室内に送り込む。 夫々の層を形成する際に必要なガス以外の流出
バルブは全て閉じることは言うまでもなく、又
夫々の層を形成する際、前層の形成に使用したガ
スが反応室301内、流出バルブ317〜320
から反応室301内に至る配管内に残留すること
を避けるために、流出バルブ317〜320を閉
じ補助バルブ332を開いてメインバルブ334
を全開して系内を一旦高真空に排気する操作を必
要に応じて行なう。 又、層形成を行つている間は層形成の均一化を
計るため基体シリンダー337は、モータ339
により一定速度で回転する。 以下、実施例について説明する。 実施例 1 第3図に示した製造装置により、ドラム状アル
ミニウム基板上に以下の条件で層形成を行つた。
The present invention relates to light (here, light in a broad sense, including ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, X-rays, γ-rays, etc.)
It relates to photoconductive members sensitive to electromagnetic waves such as. As a photoconductive material for forming a photoconductive layer in a solid-state imaging device, an electrophotographic image forming member in the image forming field, or a document reading device, it is highly sensitive,
Must have a high signal-to-noise ratio [photocurrent (Ip)/dark current (Id)], have absorption spectral characteristics that match the spectral characteristics of the irradiated electromagnetic waves, have fast photoresponsiveness, and have the desired dark resistance value. At times, solid-state imaging devices are required to have characteristics such as being non-polluting to the human body and being able to easily process afterimages within a predetermined time.
Particularly in the case of an electrophotographic image forming member incorporated into an electrophotographic apparatus used in an office as a business machine, the above-mentioned non-polluting property during use is an important point. Based on these points, amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si) is a photoconductive material that has recently attracted attention. As a photographic image forming member, application to a photoelectric conversion reader is described in DE 2933411. However, conventional photoconductive members having a photoconductive layer composed of a-Si have poor electrical, optical, and photoconductive properties such as dark resistance, photosensitivity, and photoresponsiveness, and use environment characteristics. In terms of stability, stability over time, and durability, each individual property has been improved, but the reality is that there is still room for further improvement in terms of overall property improvement. be. For example, when applied to an electrophotographic image forming member, there may be insufficient prevention of charge injection from the support side in dark areas, there may be problems with pressure resistance or durability against repeated and continuous use, or For example, there may be image defects commonly called "white spots" on images transferred to transfer paper, which are thought to be caused by localized discharge breakdown phenomena, or defects that may be caused by rubbing when a blade is used for cleaning, for example. A so-called image defect called "white stripe" may occur. Furthermore, when used in a humid atmosphere or immediately after being left in a humid atmosphere for a long time, so-called blurring of the image often occurs. Furthermore, if the layer thickness exceeds 10 microns or more, the layer may lift or peel off from the surface of the support, or cracks may develop as the time passes for the layer to stand in the air after being removed from the vacuum deposition chamber for layer formation. It was a victory because it brought about phenomena such as this. This phenomenon often occurs especially when the support is a drum-shaped support commonly used in the field of electrophotography, and there are points that can be solved in terms of stability over time. . Therefore, while efforts are being made to improve the properties of the a-Si material itself, it is necessary to take measures to solve all of the above-mentioned problems when designing photoconductive members. The present invention has been made in view of the above points, and includes a
-As a result of intensive research and study on Si from the viewpoint of its applicability as a photoconductive member used in electrophotographic image forming members, solid-state imaging devices, reading devices, etc., we found that silicon atoms an amorphous material containing at least either a hydrogen atom (H) or a halogen atom (X),
A photoconductive material composed of so-called hydrogenated amorphous silicon, halogenated amorphous silicon, or halogen-containing hydrogenated amorphous silicon (hereinafter "a-Si(H,X)" is used as a generic term for these). A photoconductive member designed and produced by specifying the layer structure of the photoconductive member as explained below not only exhibits extremely superior properties in practical use, but also has superior properties compared to conventional photoconductive members. This is based on the discovery that it is superior in all respects when compared, and that it has particularly excellent properties as a photoconductive member for electrophotography. The main object of the present invention is to provide a photoconductive member that is extremely resistant to light fatigue, does not deteriorate even after repeated use, and has excellent durability. Another object of the present invention is to provide excellent adhesion between a layer provided on a support and the support and between each laminated layer, to provide a dense and stable structural arrangement, and to provide layer quality. It is an object of the present invention to provide a photoconductive member with high quality. Another object of the present invention is that when applied as an electrophotographic image forming member, it has sufficient charge retention ability during charging processing for electrostatic image formation, and ordinary electrophotographic methods can be applied extremely effectively. An object of the present invention is to provide a photoconductive member having excellent electrophotographic properties. The photoconductive member of the present invention includes a support for the photoconductive member, a silicon atom as a matrix, hydrogen atoms as constituent atoms, and 1×10 -3 atomic% or more, 25 atomic%.
An auxiliary layer made of an amorphous material containing up to nitrogen atoms, and a charge injection made of an amorphous material whose constituent atoms are silicon atoms and which belong to group 3 of the periodic table. It is characterized by having a prevention layer and an amorphous layer made of an amorphous material having silicon atoms as a matrix and containing at least either a hydrogen atom or a halogen atom as a constituent atom and exhibiting photoconductivity. do. The photoconductive member of the present invention designed to have the above-described layer structure can solve all of the problems described above, and exhibits extremely excellent durability, pressure resistance, and use environment characteristics. In particular, when applied as an electrophotographic image forming member, its electrical properties are stable, it has excellent light fatigue resistance and repeated use characteristics, and high-quality images can be stably and repeatedly produced. In addition, the photoconductive member of the present invention has an amorphous layer formed on the support, which is strong and has excellent adhesion to the support, and can be continuously used at high speed for a long time. Can be used repeatedly. Hereinafter, the photoconductive member of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the layer structure of a photoconductive member according to a first embodiment of the present invention. A photoconductive member 100 shown in FIG. 1 has a silicon atom (Si) as a base material and a hydrogen atom (H) as a constituent atom on a support 101 for a photoconductive member.
The amorphous layer 104 includes an auxiliary layer 102 made of an amorphous material containing less than 25 atomic% of nitrogen atoms (N), a charge injection prevention layer 103, and an amorphous layer 104 having photoconductivity. It has a free surface 106. The auxiliary layer 102 is provided mainly for the purpose of measuring the adhesion between the support 101 and the charge injection prevention layer 103.
It is made of materials that will be described later so that it has an affinity with both of 3. The charge injection prevention layer 103 mainly has a function of effectively preventing charge from being injected into the amorphous layer 104 from the support 101 side. Amorphous layer 104
has the function of generating photocarriers in the layer 104 upon irradiation with sensitive light and transporting the photocarriers in a predetermined direction. The auxiliary layer in the present invention is made of silicon atoms (Si).
contains nitrogen atoms and hydrogen atoms as constituent atoms, and the nitrogen atom content C(N) is
Amorphous materials (hereinafter referred to as a-
It is written as (Si a N 1-a ) b H 1-b . However, 0.6<a, 0.65≦
b). The auxiliary layer composed of a-(Si a N 1-a ) b H 1-b can be formed by glow discharge method, sputtering method, ion implantation method, ion plating method, electron beam method, etc. done by. These manufacturing methods are selected and adopted as appropriate depending on factors such as manufacturing conditions, amount of equipment capital investment, manufacturing scale, and desired characteristics of the photoconductive member to be manufactured. Although it is relatively easy to control the manufacturing conditions for manufacturing a photoconductive member with
The glow discharge method or the sputtering method is preferably employed because of the advantage that it is easy to introduce nitrogen atoms and hydrogen atoms together with silicon atoms into the auxiliary layer to be formed. Furthermore, in the present invention, the intermediate layer 102 may be formed by using a glow discharge method and a sputtering method in the same apparatus. To form the auxiliary layer by glow discharge method,
a-(Si a N 1-a ) b H 1-b The raw material gas for forming b H 1-b is mixed at a mixing ratio of diluent gas and a predetermined material as needed, and the mixture is poured into a vacuum deposition chamber equipped with a support. The gas is introduced into a deposition chamber, and the introduced gas is turned into gas plasma by causing a glow discharge, and a-(Si a
N 1-a ) b H 1-b may be deposited. In the present invention, the raw material gas for forming a-(Si a N 1-a ) b H 1-b is at least one of Si, N, and H.
Most gaseous substances or gasified substances having two constituent atoms can be used. When using a raw material gas containing Si as one of Si, N, and H, for example, a raw material gas containing Si as a constituent atom, a raw material gas containing N as a constituent atom, and a raw material gas containing H as a constituent atom. Alternatively, a raw material gas containing Si as a constituent atom and a raw material gas containing N and H as constituent atoms may be mixed at a desired mixing ratio. Can be used by mixing. Alternatively, a raw material gas containing Si and H as constituent atoms may be mixed with a raw material gas containing N as constituent atoms. In the present invention, the starting materials that can be effectively used as raw material gas for forming the auxiliary layer are:
SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 3 whose constituent atoms are Si and H,
Silicon hydrides such as silanes such as Si 4 H 10 ,
Examples of nitrogen (N 2 ), ammonia (NH 3 ), hydrazine (H 2 NNH 2 ), hydrogen azide (HN 3 ), ammonium azide (NH 4 Mention may be made of gaseous or gasifiable nitrogen such as N 3 ), nitrogen compounds such as nitrides and azides. In addition to these starting materials for forming the auxiliary layer, H 2 is of course also effective as a raw material gas for introducing H. To form the auxiliary layer by the sputtering method, a monocrystalline or polycrystalline Si wafer or
This can be carried out by sputtering a Si 3 N 4 wafer or a wafer containing a mixture of Si and Si 3 N 4 in various gas atmospheres. For example, if a Si wafer is used as a target, the raw material gas for introducing N and H, e.g.
H 2 and N 2 or NH 3 are diluted with a diluent gas as necessary and introduced into a deposition chamber for sputtering to form a gas plasma of these gases to sputter the Si wafer. Just do it. Alternatively, by using Si and Si 3 N 4 as separate targets or by using a single target formed by mixing Si and Si 3 N 4 , a gas containing at least H atoms can be produced. This is done by sputtering in an atmosphere. As a raw material gas for introducing N or H, the starting material gas for forming the auxiliary layer shown in the glow discharge example described above can also be used as an effective gas for sputtering. In the present invention, the diluent gas used when forming the auxiliary layer by the glow discharge method or sputtering method includes so-called rare gases such as He, Ne,
Ar and the like can be cited as suitable examples. a-(Si x N 1-x ) y H 1-y constituting the auxiliary layer of the present invention
is required for the auxiliary layer because the function of the auxiliary layer is to strengthen the adhesion between the support and the charge injection prevention layer, and also to make the electrical contact between them uniform. The manufacturing conditions are strictly selected and carefully formed so that the desired characteristics are provided. a-(Si a
An important factor in the preparation conditions for N 1-a ) b H 1-b is the temperature of the support during preparation. That is, when forming an auxiliary layer consisting of a-(Si a N 1-a ) b H 1-b on the surface of a support, the temperature of the support during layer formation influences the structure and properties of the formed layer. In the present invention, the support during layer formation is an important factor to ensure that a-(Si a N 1-a ) b H 1-b having the desired properties can be created as desired. Body temperature is strictly controlled. In order to effectively achieve the purpose of the present invention, the optimum range of the support temperature when forming the auxiliary layer is selected as appropriate in accordance with the method of forming the auxiliary layer, and the formation of the auxiliary layer is carried out. However, in normal cases, the temperature is 50℃~
A temperature of 350°C, preferably 100°C to 250°C is desirable. The auxiliary layer can be formed continuously in the same system, from the auxiliary layer to the charge injection prevention layer, the amorphous layer, and even other layers formed on the amorphous layer if necessary. However, the glow discharge method and sputtering method are advantageous because delicate control of the composition ratio of atoms constituting each layer and control of the layer thickness are relatively easy compared to other methods. , When forming an auxiliary layer using these layer forming methods, the discharge power and gas pressure during layer formation are created in the same way as the support temperature described above. a-(Si a N 1-a ) b H It is cited as an important factor that influences the characteristics of 1-b . The discharge power condition for effectively forming a-(Si a N 1-a ) b H 1-b with good productivity, which has the characteristics to achieve the purpose of the present invention, is usually 1. ~
300W, preferably 2-100W. The gas pressure in the deposition chamber is usually about 0.01 to 5 Torr, preferably about 0.1 to 0.5 Torr when layer formation is performed by glow discharge.
When forming a layer by sputtering, the temperature is usually 10 -3 to 5 x 10 -2 Torr, preferably 8 x
It is desirable that it be about 10 -3 to 3×10 -2 Torr. The amounts of nitrogen atoms (N) and hydrogen atoms (H) contained in the auxiliary layer in the photoconductive member of the present invention are determined to provide the desired characteristics to achieve the object of the present invention, as well as the conditions for producing the auxiliary layer. This is an important factor in the formation of an auxiliary layer. The amount C(N) of nitrogen atoms (N) contained in the auxiliary layer in the present invention is usually within the above-mentioned value range, but if expressed in atomic%, it is preferably as follows:
1×10 -3 ≦C(N)<25, more preferably 1≦C
(N)<25, optimally 10≦C(N)<25. The amount of hydrogen atoms (H) is preferably 2 to 35 atomic %, most preferably 5 to 30 atomic %. When expressed as a and b in a-(Si a N 1-a ) b H 1-b , the value of a is preferably 0.6<a≦
0.99999, more preferably 0.6<a≦0.99, optimally 0.6<a≦0.9, and the value of b is preferably
It is desirable that 0.65≦b≦0.98, more preferably 0.7≦b≦0.95. The numerical range of the layer thickness of the auxiliary layer in the present invention is appropriately determined as desired so as to effectively achieve the object of the present invention. In order to effectively achieve the purpose of the present invention, the thickness of the auxiliary layer is usually 30 Å to 2 μ, preferably
It is desirable that the thickness be 40 Å to 1.5 μ, most preferably 50 Å to 1.5 μ. The charge injection prevention layer that achieves the photoconductive member of the present invention has a silicon atom (Si) as its base material, and preferably contains atoms belonging to Group 3 of the periodic table (Group atoms) and hydrogen atoms (H) or halogen atoms. (X), or both of these as constituent atoms (hereinafter referred to as "a-Si(,H,X)"), and the layer thickness t and the number of group atoms in the layer are Content C()
is determined as appropriate in order to effectively achieve the object of the present invention. The layer thickness t of the charge injection prevention layer in the present invention is preferably 0.3 to 5μ, more preferably 0.5 to 2μ.
It is desirable that the content of group atoms C() is preferably 1×10 2 to 1×
105 atomic ppm, more preferably 5× 102 to 1
It is desirable to set it to ×10 5 atomic ppm. In the present invention, the atoms belonging to group of the periodic table contained in the charge injection prevention layer are B (boron), Al (aluminum), Ga (gallium), In (indium), Tl ( thallium) etc.
Particularly preferably used are B and Ga. In the present invention, specific examples of the halogen atom (X) contained in the charge injection prevention layer if necessary include fluorine, chlorine, bromine, and iodine, with fluorine and chlorine being particularly preferred. It can be mentioned as something. To form the charge injection prevention layer composed of a-Si(,H,X), as in the case of forming the auxiliary layer,
For example, a vacuum deposition method using a discharge phenomenon such as a glow discharge method, a sputtering method, or an ion plating method is employed. These manufacturing methods are selected and adopted as appropriate depending on factors such as manufacturing conditions, amount of equipment capital investment, manufacturing scale, and desired characteristics of the photoconductive member to be manufactured. It is relatively easy to control the manufacturing conditions for manufacturing a photoconductive member having silicon atoms, and group atoms, hydrogen atoms (H) and halogen atoms (X) as necessary, are created in the charge injection prevention layer. The glow discharge method or the sputtering method is preferably employed because of the advantages such as ease of introduction. Furthermore, in the present invention, the charge injection prevention layer may be formed by using both the glow discharge method and the sputtering method in the same apparatus system. For example, a-Si (, H,
To form the charge injection prevention layer composed of X), basically silicon atoms (Si) can be supplied.
Along with the raw material gas for Si supply, the raw material gas for introducing group atoms that can supply group atoms, and the raw material gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) as necessary. , is introduced into a deposition chamber whose interior can be made to have a reduced pressure, a glow discharge is generated in the deposition chamber, and a-
A layer consisting of Si (, H, X) may be formed.
In addition, when forming by a sputtering method, for example, when sputtering a target composed of Si in an atmosphere of an inert gas such as Ar or He or a mixed gas based on these gases, it is necessary to introduce group atoms. The source gas for sputtering may be introduced into the deposition chamber for sputtering together with a gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) as required. In the present invention, the following starting materials are effective as raw material gases used to form the charge injection prevention layer. First, silicon hydrides (silanes) in a gaseous state or that can be gasified, such as SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 3 , and Si 4 H 10 , are effective as starting materials that serve as raw material gas for supplying Si. It is said to be used for many reasons, especially in terms of ease of layer creation work and good Si supply efficiency.
Preferred examples include SiH 4 and Si 2 H 6 . If these starting materials are used, the auxiliary layer formed by appropriately selecting the layer forming conditions will contain
H may also be introduced together with Si. In addition to the above-mentioned silicon hydride, effective starting materials that serve as raw material gas for supplying Si include silicon compounds containing a halogen atom (X), so-called silane derivatives substituted with a halogen atom, specifically, for example,
Preferred examples include silicon halides such as SiF 4 , Si 2 F 6 , SiCl 4 and SiBr 4 . Furthermore, SiH 2 F 2 , SiH 2 I 2 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 ,
Halogen-substituted silicon hydrides such as SiH 2 Br 2 and SiHBr 3 ,
Gaseous or gasifiable halides containing hydrogen atoms as one of their constituents can also be cited as starting materials for supplying Si for forming an effective charge injection prevention layer. Even when these silicon compounds containing halogen atoms (X) are used, the charge injection prevention layer formed by appropriately selecting the layer formation conditions as described above can be used.
X can be introduced together with Si. The silicon halide compound containing a hydrogen atom in the above-mentioned starting material is an extremely effective hydrogen atom (H ) is also introduced, so it is used as a suitable starting material for introducing a halogen atom (X) in the present invention. In addition to the above-mentioned materials, examples of effective starting materials as raw material gases for introducing halogen atoms (X) used in forming the auxiliary layer in the present invention include halogen gases such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine. , BrF, ClF, ClF 3 , BrF 5 , BrF 3 , IF 3 , IF 7 ,
Interhalogen compounds such as ICl, IBr, HF, HCl,
Examples include hydrogen halides such as HBr and HI. In order to structurally introduce group atoms into the charge injection prevention layer, during layer formation, the starting material for introducing the group atoms is placed in a gaseous state in a deposition chamber to form the charge injection prevention layer. It would be better to introduce it together.
As a starting material for such introduction of group atoms, it is desirable to employ a material that is gaseous at room temperature and pressure, or that can be easily gasified at least under layer-forming conditions. Specifically, starting materials for introducing a group group atom include B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , B 5 H 11 , B 6 H 10 ,
Boron hydride such as B6H12 , B6H14 , BF3 , BCl3 ,
Examples include boron halides such as BBr 3 and the like. In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , Ga(CH 3 ) 3 , InCl 3 , TlCl 3
etc. can also be mentioned. In the present invention, the group atoms contained in the charge injection prevention layer to provide charge injection prevention properties are
It is preferable that the charge injection prevention layer be distributed substantially uniformly in a plane substantially parallel to the layer thickness direction (a plane parallel to the surface of the support) and in the layer thickness direction. In addition, when forming a charge injection prevention layer by a sputtering method, for example, when sputtering a target made of Si in an atmosphere of an inert gas such as Ar or He or a mixed gas based on these gases, The raw material gas for introducing group atoms may be introduced into the vacuum deposition chamber where sputtering is performed together with the raw material gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) as necessary. In the present invention, the content of group atoms introduced into the charge injection prevention layer is determined by the gas flow rate of the starting material for introducing group atoms introduced into the deposition chamber, the gas flow rate ratio, the discharge power, and the support. It can be arbitrarily controlled by controlling body temperature, pressure inside the deposition chamber, etc. In the present invention, the halogen atoms (X) that may be contained in the charge injection prevention layer if necessary include the same ones as described in the description of the auxiliary layer. In the present invention, the diluent gas used when forming the charge injection prevention layer by a glow discharge method or a sputtering method is a so-called rare gas, e.g.
Preferred examples include He, Ne, Ar, and the like. In the present invention, for example, glow discharge method,
This is accomplished by a vacuum deposition method that utilizes a discharge phenomenon, such as a sputtering method or an ion plating method. For example, by glow discharge method, a-Si
To form an amorphous layer composed of (H, X),
Basically, in addition to the raw material gas for supplying Si that can supply silicon atoms (Si), the raw material gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or for introducing halogen atoms (X) is deposited so that the internal pressure can be reduced. A glow discharge is generated in the deposition chamber to form a layer made of a-Si(H, Just let it happen. In addition, when forming by sputtering, Si is formed in an atmosphere of an inert gas such as Ar or He, or a mixed gas based on these gases.
When sputtering a target composed of the following, a gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) may be introduced into the deposition chamber for sputtering. In the present invention, as the halogen atom (X) contained in the amorphous layer if necessary, the same halogen atoms (X) as mentioned in the case of the auxiliary layer can be mentioned. In the present invention, the raw material gas for supplying Si used to form the amorphous layer includes SiH 4 , which was mentioned when explaining the auxiliary layer and the charge injection prevention layer.
Gaseous or gasifiable silicon hydrides (silanes) such as Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , and Si 4 H 10 can be used effectively, especially because they are easy to handle in layer-forming operations. SiH 4 , Si 2 H 6 in terms of good Si supply efficiency, etc.
are listed as preferred. As in the case of the auxiliary layer, many halogen compounds are effective as the raw material gas for introducing halogen atoms used when forming the amorphous layer in the present invention, such as halogen gas, halides, and halogen atoms. Preferred examples include gaseous or gasifiable halogen compounds such as compounds and halogen-substituted silane derivatives. Furthermore, silicon compounds containing halogen atoms, which are in a gaseous state or can be gasified and are composed of silicon atoms (Si) and halogen atoms (X), can also be cited as effective in the present invention. In the present invention, hydrogen atoms contained in the charge injection prevention layer and the amorphous layer of the photoconductive member to be formed
Amount of (H) or amount of halogen atom (X) or hydrogen atom
The sum of the amounts of (H) and halogen atoms (X) (H+X) is usually 1 to 40 atomic%, preferably 5 to 40 atomic%.
It is desirable to set it to 30 atomic%. In order to control the amount of hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) contained in the charge injection prevention layer or the amorphous layer, for example, the support temperature or/and the amount of hydrogen atoms (H) or halogen atoms The amount of the starting material used to contain the atoms (X) introduced into the deposition system, the discharge force, etc. may be controlled. In the present invention, a so-called rare gas, such as He,
Preferable examples include Ne, Ar, and the like. In the present invention, the thickness of the amorphous layer is determined as appropriate depending on the characteristics required of the photoconductive member to be produced, but is usually 1 to 100 μm.
The thickness is preferably 1 to 80μ, most preferably 2 to 50μ. The support used in the present invention may be electrically conductive or electrically insulating. Examples of the conductive support include NiCr, stainless steel, Al,
Examples include metals such as Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pd, and alloys thereof. As the electrically insulating support, films or sheets of synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, glass, ceramic, paper, etc. are usually used. . Preferably, at least one surface of these electrically insulating supports is subjected to a conductive treatment, and another layer is preferably provided on the conductive treated surface side. For example, if it is glass, NiCr,
Al, Cr, Mo, Au, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt,
Conductivity is imparted by providing a thin film made of Pd, In 2 O 3 , SnO 2 , ITO (In 2 O 3 +SnO 2 ), etc., or if it is a synthetic resin film such as polyester film, NiCr, Al , Ag, Pb, Zn, Ni,
A thin film of metal such as Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, etc. is provided on the surface by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, etc., or the surface is laminated with the metal, Conductivity is imparted to the surface. The shape of the support may be any shape such as a cylinder, a belt, or a plate, and the shape is determined as desired. For example, the photoconductive member 100 in FIG. If it is used as a forming member, it is preferably in the form of an endless belt or a cylinder in the case of continuous high-speed copying. The thickness of the support is determined appropriately so that a desired photoconductive member is formed, but if flexibility is required as a photoconductive member, the support can sufficiently function as a support. It is made as thin as possible within this range. However, in such cases, the thickness is usually set to 10μ or more in view of manufacturing and handling of the support, mechanical strength, etc. FIG. 2 shows the layer structure of another preferred embodiment of the photoconductive member of the present invention. The photoconductive member 200 shown in FIG. 2 differs from the photoconductive member 100 shown in FIG.
An upper auxiliary layer 204 is provided between the charge injection prevention layer 203 and the amorphous layer 205 exhibiting photoconductivity. That is, the photoconductive member 200 includes a support 201 and a lower auxiliary layer 2 laminated in this order on the support 201.
02, charge injection prevention layer 203, upper auxiliary layer 204
and an amorphous layer 205, the amorphous layer 205
has a free surface 206. Upper auxiliary layer 204
This strengthens the adhesion between the charge injection prevention layer 203 and the amorphous layer 205 and makes the electrical contact uniform at the contact interface between both layers. By providing the charge injection prevention layer 203, the layer quality of the charge injection prevention layer 203 is made strong. The lower auxiliary layer 202 and the upper auxiliary layer 204 constituting the photoconductive member 200 shown in FIG.
Auxiliary layer 1 constituting the photoconductive member 100 shown in the figure
Using the same amorphous material as in the case of 02, it is formed by the same layer forming procedure and conditions so as to provide similar properties. The charge injection prevention layer 203 and the amorphous layer 205 have the same characteristics and functions as the charge injection prevention layer 103 and the amorphous layer 104 shown in FIG. 1, respectively, and are formed in the same manner as in the case of FIG. Formed by procedures and conditions. Next, a method for manufacturing a photoconductive member formed by a glow discharge decomposition method will be described. FIG. 3 shows an apparatus for manufacturing photoconductive members using the glow discharge decomposition method. Gas cylinders 302, 303, 304, and 305 in the figure are sealed with raw material gases for forming the respective layers of the present invention. For example, 302 is SiH 4 gas diluted with He. (Purity 99.999%, hereinafter abbreviated as SiH 4 /He) cylinder, 3
03 is B 2 H 6 gas diluted with He (purity 99.999
%, hereinafter abbreviated as B 2 H 6 /He. ) cylinder, 304 is
NH3 gas (99.9% purity) (99.99% purity) cylinder,
305 is SiF 4 gas diluted with He (purity 99.999
%, hereinafter abbreviated as SiF 4 /He. ) It is a cylinder. The valves 322 to 32 of the gas cylinders 302 to 305 are used to flow these gases into the reactant 301.
5. Confirm that the leak valve 335 is closed, and confirm that the inflow valves 312 to 315, the outflow valves 317 to 320, and the auxiliary valve 332 are open, and first open the main valve 334 to drain the reaction chamber. 301, exhaust the inside of the gas pipe. Next, when the reading on the vacuum gauge 336 reaches approximately 5×10 -6 torr, the auxiliary valve 332 and the outflow valves 317 to 3
Close 20. To give an example of forming a layer on the base cylinder 337, SiH 4 /
He gas and B 2 H 6 /He gas from gas cylinder 303, respectively, by opening valves 322 and 323 and adjusting the pressure of outlet pressure gauges 327 and 328 to 1 Kg/cm 2 ,
The inflow valves 312 and 313 are gradually opened to allow the flow into the mass flow controllers 307 and 308. Subsequently, the outflow valves 317 and 318 and the reinforcing valve 332 are gradually opened to allow the respective gases to flow into the reaction chamber 301. At this time, the outflow valves 317 and 318 are adjusted so that the ratio of the SiH 4 /He gas flow rate and the B 2 H 6 /He gas flow rate becomes a desired value, and
Check the vacuum gauge 3 so that the pressure inside the reaction chamber reaches the desired value.
Adjust the opening of the main valve 334 while checking the reading of 36. After confirming that the temperature of the base cylinder 337 is set within the range of 50 to 400°C by the heating heater 338, the power source 340 is set to the desired power to generate glow discharge in the reaction chamber 301. to form the desired layer on the base cylinder. When containing halogen atoms in the layer to be formed, for example,
SiF 4 /He is further added and sent into the reaction chamber. It goes without saying that all outflow valves for gases other than those required when forming each layer are closed, and when forming each layer, the gas used to form the previous layer is inside the reaction chamber 301 and the outflow valves 317 to 317 are closed. 320
In order to avoid residual water remaining in the piping leading from to the reaction chamber 301, the outflow valves 317 to 320 are closed, the auxiliary valve 332 is opened, and the main valve 334 is closed.
If necessary, fully open the system and evacuate the system to high vacuum. Further, during layer formation, the base cylinder 337 is operated by a motor 339 in order to ensure uniform layer formation.
rotates at a constant speed. Examples will be described below. Example 1 A layer was formed on a drum-shaped aluminum substrate under the following conditions using the manufacturing apparatus shown in FIG.

【表】 こうして得られた電子写真用像形成部材を複写
装置に設置し、5kVで0.2sec間コロナ帯電を行
い、光像を照射した。光源はタングステンランプ
を用い、光量は1.0lux・secとした。 潜像は荷電性の現像剤(トナーとキヤリアを
含む)によつて現像され、通常の紙に転写された
が、転写現像は、極めて良好なものであつた。転
写されないで感光ドラム上に残つたトナーは、ゴ
ムブレードによつてクリーニングされ、次の複写
工程に移る。このような工程を繰り返し10万回以
上行つても層はがれは全く生せず、又、画像は良
好であつた。 実施例 2 補助層におけるシリコン原子に対する窒素原子
の含有量を変化させる以外は実施例1と全く同様
な方法によつて、電子写真用像形成部材を作製し
た。 実施例1と同様にして評価した結果を次に示
す。
[Table] The electrophotographic image forming member thus obtained was placed in a copying machine, corona charged at 5 kV for 0.2 seconds, and a light image was irradiated. A tungsten lamp was used as the light source, and the light intensity was 1.0 lux·sec. The latent image was developed with a charged developer (containing toner and carrier) and transferred to regular paper, and the transfer development was very good. Toner remaining on the photosensitive drum without being transferred is cleaned by a rubber blade, and the toner is moved to the next copying process. Even after repeating this process more than 100,000 times, no layer peeling occurred and the image remained good. Example 2 An electrophotographic imaging member was produced in the same manner as in Example 1 except that the content of nitrogen atoms relative to silicon atoms in the auxiliary layer was changed. The results of evaluation in the same manner as in Example 1 are shown below.

【表】 実施例 3 補助層の層厚を変える以外は、実施例1と全く
同様な方法によつて電子写真用像形成部材を作製
した。 実施例1と同様にして評価した結果を次に示
す。
[Table] Example 3 An electrophotographic image forming member was produced in exactly the same manner as in Example 1 except that the thickness of the auxiliary layer was changed. The results of evaluation in the same manner as in Example 1 are shown below.

【表】 実施例 4 電荷注入防止層の層厚と硼素含有量を次のよう
に変える以外は、実施例1と全く同様にして電子
写真用像形成部材を作製した。結果はいずれも良
好であつた。
[Table] Example 4 An electrophotographic image forming member was produced in exactly the same manner as in Example 1, except that the layer thickness and boron content of the charge injection prevention layer were changed as follows. All results were good.

【表】 実施例 5 第3図に示した製造装置により、ドラム状アル
ミニウム基板上に以下の条件で層形成を行つた。
[Table] Example 5 A layer was formed on a drum-shaped aluminum substrate under the following conditions using the manufacturing apparatus shown in FIG.

【表】 得られたドラムは、層はがれ、画像欠陥の全く
ない、高品質なものであつた。 実施例 5 第3図に示した製造装置によりドラム状アルミ
ニウムの基板上に以下の条件で層形成を行つた。
[Table] The obtained drum was of high quality and had no layer peeling or image defects. Example 5 A layer was formed on a drum-shaped aluminum substrate using the manufacturing apparatus shown in FIG. 3 under the following conditions.

【表】 こうして得られた電子写真用像形成部材を実施
例1と同様にして評価したところ極めて良好な結
果が得られた。
[Table] The electrophotographic image forming member thus obtained was evaluated in the same manner as in Example 1, and very good results were obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図及び第2図は夫々本発明の光導電部材の
好適な実施態様例の層構造を模式的に示した模式
的層構成図、第3図は、本発明の光導電部材を製
造する為の装置の一例を示す模式的説明図であ
る。 100,200……光導電部材、101,20
1……支持体、102,202,204……補助
層、104,205……非晶質層、105,10
6……自由表面。
FIGS. 1 and 2 are schematic layer configuration diagrams schematically showing the layer structure of preferred embodiments of the photoconductive member of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the method for manufacturing the photoconductive member of the present invention. FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing an example of a device for 100,200...Photoconductive member, 101,20
1...Support, 102,202,204...Auxiliary layer, 104,205...Amorphous layer, 105,10
6...Free surface.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 光導電部材用の支持体と、シリコン原子を母
体とし、構成原子として水素原子と、1×
10-3atomic%以上、25atomic%までの窒素原子
とを含有する非晶質材料で構成された補助層と、
シリコン原子を母体とし、周期律表第族に属す
る原子を構成原子として含有する非晶質材料で構
成された電荷注入防止層と、シリコン原子を母体
とし、構成原子として水素原子又はハロゲン原子
のいずれか一方を少なくとも含有する非晶質材料
で構成され、光導電性を示す非晶質層とを有する
ことを特徴とする光導電部材。
1 A support for a photoconductive member, a silicon atom as a matrix, a hydrogen atom as a constituent atom, and 1×
an auxiliary layer made of an amorphous material containing at least 10 -3 atomic% and up to 25 atomic% nitrogen atoms;
A charge injection prevention layer made of an amorphous material that has silicon atoms as its base and contains atoms belonging to Group Group of the Periodic Table as its constituent atoms, and a charge injection prevention layer that has silicon atoms as its base and contains either hydrogen atoms or halogen atoms as its constituent atoms. 1. A photoconductive member comprising an amorphous material containing at least one of the above and an amorphous layer exhibiting photoconductivity.
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