JPS60104954A - 電子写真像形成部材 - Google Patents
電子写真像形成部材Info
- Publication number
- JPS60104954A JPS60104954A JP21306983A JP21306983A JPS60104954A JP S60104954 A JPS60104954 A JP S60104954A JP 21306983 A JP21306983 A JP 21306983A JP 21306983 A JP21306983 A JP 21306983A JP S60104954 A JPS60104954 A JP S60104954A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- amorphous
- amorphous silicon
- forming member
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G5/00—Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
- G03G5/02—Charge-receiving layers
- G03G5/04—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
- G03G5/08—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体レーザ発振波長領域(7801m)にお
いて感度を有するアモルファス水素化シリコン光導電体
に関するものである。
いて感度を有するアモルファス水素化シリコン光導電体
に関するものである。
アモルファス水素化シリコンは、固有の性質として、光
波長650 nm近傍に感光体感度のピーク値を持ち、
長波長700 nm以上においては、この感度がピーク
値よりも1桁以上低下する特性を有している。従って、
アモルファス水素化シリコンを電子写真用感光体ドラム
、特にレーザプリンタの感光体ドラムとして使用すると
き、ヘリウム−ネオンレーザに対しては使用可能なもの
の、半導体レーザに対1−ては長波長の増感を実現しな
ければならなかった。長波長増感に関する容易な方法は
、オプティカルギャップの小さな元素を添加することで
あり、ゲルマニウム、錫の添加が有効なことが知られて
いる。しかしこれらの元素を単独でアモルファス水素化
シリコンに添加したとき、オプティカルギャップは確実
にこれらの元素量に比例して小さく力るものの、長波長
感度の増感は実現しえ彦かった。それは、膜内欠陥が急
増し、これら欠陥に光キャリアが捕獲され、膜内を走行
できないという事情によるものであった。
波長650 nm近傍に感光体感度のピーク値を持ち、
長波長700 nm以上においては、この感度がピーク
値よりも1桁以上低下する特性を有している。従って、
アモルファス水素化シリコンを電子写真用感光体ドラム
、特にレーザプリンタの感光体ドラムとして使用すると
き、ヘリウム−ネオンレーザに対しては使用可能なもの
の、半導体レーザに対1−ては長波長の増感を実現しな
ければならなかった。長波長増感に関する容易な方法は
、オプティカルギャップの小さな元素を添加することで
あり、ゲルマニウム、錫の添加が有効なことが知られて
いる。しかしこれらの元素を単独でアモルファス水素化
シリコンに添加したとき、オプティカルギャップは確実
にこれらの元素量に比例して小さく力るものの、長波長
感度の増感は実現しえ彦かった。それは、膜内欠陥が急
増し、これら欠陥に光キャリアが捕獲され、膜内を走行
できないという事情によるものであった。
本発明の目的は、上記したゲルマニウム添加により派生
した欠陥を、他元素の添加により補償し、良好々長波長
増感を実現することにある。
した欠陥を、他元素の添加により補償し、良好々長波長
増感を実現することにある。
本発明は、■、■、V、VI族の半導体、半金属のアモ
ルファス状態において、単元素あるいは同族元素状態よ
りも、異種族元素を含む化合物状態では、膜内の構造緩
和が生じ内部ストレインが低減するというJ 、 C,
phtlips (phy、 Rev%1eft ;
42巻、1151頁 1979年)の主張を考慮し、着
手されたものである。
ルファス状態において、単元素あるいは同族元素状態よ
りも、異種族元素を含む化合物状態では、膜内の構造緩
和が生じ内部ストレインが低減するというJ 、 C,
phtlips (phy、 Rev%1eft ;
42巻、1151頁 1979年)の主張を考慮し、着
手されたものである。
この理論が直接アモルファス水素化シリコンに対し、適
用されるか否かは議論の余地が残されているものの、感
光体と同様構成の撮像管の光キヤリア発生層として、セ
レン−テルル(Se−Te)系では問題があり、セレン
−テルル−砒素(Se−T e −As )の化合物状
態が利用されている事実、あるいは、ゲルマニウムオキ
サイド(G e Os )を原材料としてスパッタリン
グ法で作成された、水素を含むアモルファス酸素化ゲル
マニウムが、アモルファス水素化ゲルマニウムよりも熱
処理等において安定なことから検剃されることにkつだ
。
用されるか否かは議論の余地が残されているものの、感
光体と同様構成の撮像管の光キヤリア発生層として、セ
レン−テルル(Se−Te)系では問題があり、セレン
−テルル−砒素(Se−T e −As )の化合物状
態が利用されている事実、あるいは、ゲルマニウムオキ
サイド(G e Os )を原材料としてスパッタリン
グ法で作成された、水素を含むアモルファス酸素化ゲル
マニウムが、アモルファス水素化ゲルマニウムよりも熱
処理等において安定なことから検剃されることにkつだ
。
またこれらの事実に加え、同族化合物状態のアモルファ
ス水素化シリコンカーボン系において、ジボラン(By
Ha )−あるいはホスフィン(PH1)の微量添加
は、添加しない状態に比較し、オプティカルギャップが
低下し、光伝導度が3桁の範囲内で良好になることが観
測されている。これらは、このアモルファス系において
、各々の添加物が膜内ネットワーク中の不飽和結合手(
ダングリングボンド)を補償するという事実から理解さ
れている。更にまた、最近の実験結果では、■族のアモ
ルファス水素化シリコンへの■族元素の硼素(B)ある
いは■族元素の燐(P)の微量添加は、不飽和結合手(
ダングリングボンド)を増加させるものの、両者の微量
併用添加では逆に不飽和結合手(ダングリングボンド)
を著しく減少させるということが明らかにされている。
ス水素化シリコンカーボン系において、ジボラン(By
Ha )−あるいはホスフィン(PH1)の微量添加
は、添加しない状態に比較し、オプティカルギャップが
低下し、光伝導度が3桁の範囲内で良好になることが観
測されている。これらは、このアモルファス系において
、各々の添加物が膜内ネットワーク中の不飽和結合手(
ダングリングボンド)を補償するという事実から理解さ
れている。更にまた、最近の実験結果では、■族のアモ
ルファス水素化シリコンへの■族元素の硼素(B)ある
いは■族元素の燐(P)の微量添加は、不飽和結合手(
ダングリングボンド)を増加させるものの、両者の微量
併用添加では逆に不飽和結合手(ダングリングボンド)
を著しく減少させるということが明らかにされている。
以上いくつかの実験事実を整理すると、欠陥の少ない■
族のアモルファス状態中への微量添加物は欠陥を多くす
るが、欠陥の多い■族同志のアモルファス状態中では、
■、■、■族の微量添加物は不飽和結合手(ダングリン
グボンド)などの膜内欠陥を低減すると理解できる。こ
の結論にもとすき、本発明は、通常製作法では欠陥の多
いアモルファス水素化シリコンゲルマニウム系に少量の
燐(P)及び硼素(B)を添加し、感光体ドラムの光キ
ヤリア発生層として半導体レーザ発振波長領域の増感を
実現したものである。
族のアモルファス状態中への微量添加物は欠陥を多くす
るが、欠陥の多い■族同志のアモルファス状態中では、
■、■、■族の微量添加物は不飽和結合手(ダングリン
グボンド)などの膜内欠陥を低減すると理解できる。こ
の結論にもとすき、本発明は、通常製作法では欠陥の多
いアモルファス水素化シリコンゲルマニウム系に少量の
燐(P)及び硼素(B)を添加し、感光体ドラムの光キ
ヤリア発生層として半導体レーザ発振波長領域の増感を
実現したものである。
本発明を図面をもって説明する。第1図は本アモルファ
スシリコン光導電体の製造装置の模式図である。第2図
は本発明による半導体レーザ用光導電体の縦断面図であ
る。この光導電体の製作は高周波グロー放電法により実
現される。即ち各種生成原料ガスをプラズマ化したのち
、これらを支持体11上に積層することにより膜は製作
される。
スシリコン光導電体の製造装置の模式図である。第2図
は本発明による半導体レーザ用光導電体の縦断面図であ
る。この光導電体の製作は高周波グロー放電法により実
現される。即ち各種生成原料ガスをプラズマ化したのち
、これらを支持体11上に積層することにより膜は製作
される。
支持体は感光体ドラムとして利用することから本実施例
ではAl板を選択する。公知のグロー放電法の手法に従
い、Al板を放電槽4に設置し、支持体ヒータ12によ
り所定温度に加熱すると共に、放電槽4、配管系、ガス
混合タンク7を高真空(I X 10= Torr程度
)に排気する。高、真空が実現されたのち、水素ガスや
希ガスのように膜組成に直接関係しないガスを全系に充
満させ、グロー放電時のガス流量及び真空度とする。ま
ず第2図に示されるようにAl支持体11上に障瞳層1
8を作る。本実施例では光導電層19に窒素を利用する
ことから、残留、吸着ガスによる炭素、酸素元素の膜汚
染を回避するため、アモルファスシリコンナイトライド
系(Si1N4)の層とする。この障壁層18は、窒素
ガスあるいはアンモニアガスとシランガスの混合比をN
* / S i H4〉0.5 あるいはNHs /
S I H4〉0.5とし、又放電槽4の真空度を1か
ら5’1’orr内に、更に放電電力を光導電層19製
作時に比較して1.5から2倍程度に高めることにより
得られる。この障壁層18はエネルギーギャップが広く
高電気抵抗にあることから、感光体ドラムにおいては、
暗中初期帯電電圧の暗減衰の抑止に効果的であるものの
、膜厚が厚すぎると、半導体レーザ光によシ光キャリア
発生層20にて生成した光キャリアの走行を妨げ残留電
位を大きくする。このため膜厚は0.1μm以下、望ま
しい値は0.05μm以下であった。
ではAl板を選択する。公知のグロー放電法の手法に従
い、Al板を放電槽4に設置し、支持体ヒータ12によ
り所定温度に加熱すると共に、放電槽4、配管系、ガス
混合タンク7を高真空(I X 10= Torr程度
)に排気する。高、真空が実現されたのち、水素ガスや
希ガスのように膜組成に直接関係しないガスを全系に充
満させ、グロー放電時のガス流量及び真空度とする。ま
ず第2図に示されるようにAl支持体11上に障瞳層1
8を作る。本実施例では光導電層19に窒素を利用する
ことから、残留、吸着ガスによる炭素、酸素元素の膜汚
染を回避するため、アモルファスシリコンナイトライド
系(Si1N4)の層とする。この障壁層18は、窒素
ガスあるいはアンモニアガスとシランガスの混合比をN
* / S i H4〉0.5 あるいはNHs /
S I H4〉0.5とし、又放電槽4の真空度を1か
ら5’1’orr内に、更に放電電力を光導電層19製
作時に比較して1.5から2倍程度に高めることにより
得られる。この障壁層18はエネルギーギャップが広く
高電気抵抗にあることから、感光体ドラムにおいては、
暗中初期帯電電圧の暗減衰の抑止に効果的であるものの
、膜厚が厚すぎると、半導体レーザ光によシ光キャリア
発生層20にて生成した光キャリアの走行を妨げ残留電
位を大きくする。このため膜厚は0.1μm以下、望ま
しい値は0.05μm以下であった。
次に光導電層19を障壁層18上に積層する。
との層は暗中初期帯電電圧(400〜600 V)の保
持、及び上述光キャリアが膜内を走行しうる機能を持た
ねばならない。両者の機能を実現させるためには、アモ
ルファス水素化シリコン膜内の不飽和結合手(ダングリ
ングボンド)と電気抵抗値が重要力投側をはだし、障壁
層なしの状態で、膜厚あたりの帯電電位が40〜50V
/μmが良好であった。このよう外光導電層は、放電槽
4の真空度が2’l’orr以下、支持体11の温度2
50〜300℃において、アモルファス水素化シリコン
単独で、あるいはN* / −3i H4<1%B2H
@/歯+SiH4<0.01まだN He / S I
H4<1、BtHg/ NHs + S目(4り0.
01のガス化による、窒素(N、)あるいはアンモニア
ガス(NHh)と、ジボランガス(BaHs)の併用の
もとで実現しえた。
持、及び上述光キャリアが膜内を走行しうる機能を持た
ねばならない。両者の機能を実現させるためには、アモ
ルファス水素化シリコン膜内の不飽和結合手(ダングリ
ングボンド)と電気抵抗値が重要力投側をはだし、障壁
層なしの状態で、膜厚あたりの帯電電位が40〜50V
/μmが良好であった。このよう外光導電層は、放電槽
4の真空度が2’l’orr以下、支持体11の温度2
50〜300℃において、アモルファス水素化シリコン
単独で、あるいはN* / −3i H4<1%B2H
@/歯+SiH4<0.01まだN He / S I
H4<1、BtHg/ NHs + S目(4り0.
01のガス化による、窒素(N、)あるいはアンモニア
ガス(NHh)と、ジボランガス(BaHs)の併用の
もとで実現しえた。
光キヤリア発生層は光導電層と同様の真空度、支持体温
度のもとてシランガス(SiH2)とゲルマンガx (
GeH4)のガス比G e H4/ S f FL <
0.4、またホスフィンガス(PH,)とジボランガス
(B* H6)に関しては、P H3/ (S i H
a + G eH4)<0.1、B*Hg/ (S I
H4+ Ge)(4) <0.1のもとで作製された。
度のもとてシランガス(SiH2)とゲルマンガx (
GeH4)のガス比G e H4/ S f FL <
0.4、またホスフィンガス(PH,)とジボランガス
(B* H6)に関しては、P H3/ (S i H
a + G eH4)<0.1、B*Hg/ (S I
H4+ Ge)(4) <0.1のもとで作製された。
この層においてG e H4/ S ’ H4の比が大
になると、オプティカルギャップは低下するが、暗減衰
が増加し望ましくなかった。また膜厚に関しても膜厚増
加によシ感度は増加するが、暗減衰も同様に増大した。
になると、オプティカルギャップは低下するが、暗減衰
が増加し望ましくなかった。また膜厚に関しても膜厚増
加によシ感度は増加するが、暗減衰も同様に増大した。
このため光キヤリア発生層20の膜厚は1μm以下、望
ましい値は0.5μm以下であった。
ましい値は0.5μm以下であった。
光キヤリア発生層20の製作においては、シラン(Si
H2)、ゲル−r y (GeH4)、ジボラン(B2
H2)、及びホスフィン(PH1)の4種のガスを原料
ガスボンベ10から、ガス圧力計あるいはガス流量計8
により所定の値に制御し、ガス混合タンク7に導き、こ
れらの一様混合比を可能にした。このためゲルマンガス
(Ge H4)供給当初は、混合ガスタンク7内のゲル
マニウム(Ge)濃度が低下する。この事情は光キヤリ
ア発生層20内のゲルマニウム濃度にも反映し、なだら
かな裾をもつガウス分布型濃度分布になることが予想さ
れ、これはまた発生光キャリアの走行上、特性の良好さ
に寄与しているものと考えられた。
H2)、ゲル−r y (GeH4)、ジボラン(B2
H2)、及びホスフィン(PH1)の4種のガスを原料
ガスボンベ10から、ガス圧力計あるいはガス流量計8
により所定の値に制御し、ガス混合タンク7に導き、こ
れらの一様混合比を可能にした。このためゲルマンガス
(Ge H4)供給当初は、混合ガスタンク7内のゲル
マニウム(Ge)濃度が低下する。この事情は光キヤリ
ア発生層20内のゲルマニウム濃度にも反映し、なだら
かな裾をもつガウス分布型濃度分布になることが予想さ
れ、これはまた発生光キャリアの走行上、特性の良好さ
に寄与しているものと考えられた。
最後にこの光キヤリア発生層20上に更に光導電層19
及び障壁層18を積層しなければならないが、これらは
上述の過程忙同様にして実現された。
及び障壁層18を積層しなければならないが、これらは
上述の過程忙同様にして実現された。
本発明の実施例は高周波グロー放電法にて説明した。し
かし本発明はこの方法に限定されるものではなく、高周
波スパッタリング法においても適用可能である。即ちス
パッタリング・ターゲットとして、高純度シリコン及び
ゲルマニウムノ結晶板を、高周波電極上に然るべき面積
比で設置するか、あるいはシリコンゲルマニウムの化合
物を利用することにより、又スパッタリングガスとして
水素及びアルゴンの混合ガスにジボラン、ボスフィンガ
スを混合させることにょシ実現しうる。
かし本発明はこの方法に限定されるものではなく、高周
波スパッタリング法においても適用可能である。即ちス
パッタリング・ターゲットとして、高純度シリコン及び
ゲルマニウムノ結晶板を、高周波電極上に然るべき面積
比で設置するか、あるいはシリコンゲルマニウムの化合
物を利用することにより、又スパッタリングガスとして
水素及びアルゴンの混合ガスにジボラン、ボスフィンガ
スを混合させることにょシ実現しうる。
本発明は電子写真像形成部材への適用を主体にして説B
At−できた。1−かし本発明は、ゲルマニウム(Ge
)を利用し長波長増感を実現しようとするとき、電子写
真像形成部材に限定されることなく、例えば撮像管に、
太陽電池においても適用することが可能である。
At−できた。1−かし本発明は、ゲルマニウム(Ge
)を利用し長波長増感を実現しようとするとき、電子写
真像形成部材に限定されることなく、例えば撮像管に、
太陽電池においても適用することが可能である。
本発明によれば、従来アモルファス水素化シリコンゲル
マニウム系において観測されていた極めて小さな光伝導
度が、硼素(B)、リン(P)の膜内欠陥補償作用によ
り飛開的向上が実現され、オプティカルギャップ1.4
から1.5eVのもとで、初期帯電電圧400V以上、
また光波長s o o nmのもとで、半減露光ii:
0.1 crl / e r g以上を得ることが可
能となった。
マニウム系において観測されていた極めて小さな光伝導
度が、硼素(B)、リン(P)の膜内欠陥補償作用によ
り飛開的向上が実現され、オプティカルギャップ1.4
から1.5eVのもとで、初期帯電電圧400V以上、
また光波長s o o nmのもとで、半減露光ii:
0.1 crl / e r g以上を得ることが可
能となった。
第1図は本発明像形成体の製造装置の模式図である。第
2図は本発明実施例の縦断面図である。 図において、1は高周波発振器、2はマツチングボック
ス、 3Fi電極、4は放電槽、5はパルプ、6は全体
ガス流量計、7はガス混合タンク、8はガス流量計、9
はボンベバルブ、10けガスボンベ、11は支持体、1
2は支持体ヒータ、13は配管用拡散ポンプ、14は配
管用ロータリポンプ、15は主拡散ポンプ、16はブス
タポンプ、17は主ロータリポンプ、18は障壁層、1
9は光導電層、20は光キヤリア発生層である。 特許出願人の名称 日立工機株式会社
2図は本発明実施例の縦断面図である。 図において、1は高周波発振器、2はマツチングボック
ス、 3Fi電極、4は放電槽、5はパルプ、6は全体
ガス流量計、7はガス混合タンク、8はガス流量計、9
はボンベバルブ、10けガスボンベ、11は支持体、1
2は支持体ヒータ、13は配管用拡散ポンプ、14は配
管用ロータリポンプ、15は主拡散ポンプ、16はブス
タポンプ、17は主ロータリポンプ、18は障壁層、1
9は光導電層、20は光キヤリア発生層である。 特許出願人の名称 日立工機株式会社
Claims (4)
- (1)金属支持体と、アモルファス水素化シリコンで構
成される光導電層において、尚該光導電層内に、ゲルマ
ニウム(Ge) 、燐(P) 、a素(B)を含むアモ
ルファス水素化シリコンゲルマニウムの光キヤリア発生
層の薄層領域を有することを特徴とする電子写真像形成
部材。 - (2)光キヤリア発生層の生成原料ガス、シラン(st
a4)、ゲn、−rン(GeH4) 、ホスフィン(p
us)、及びジボラン(Btag)において、ガス圧力
比が PHs/(S iH< +GeH4)≦0.1、B*
)Is /(SiH2+G eH4)≦0.1であるこ
とを特徴とする特許請求範囲第1項記載の電子写真像形
成部材。 - (3)当該電子写真像形成部材の表面、及び金属支持体
トノ界面に、アモルファスシリコンカーバイト(SiC
)系、アモルファスシリコンオキサイド(stow)系
、アモルファスシリコンナイトライド(sisN<)系
のいずれかによる薄層領域を有することを特徴とする特
許請求範囲第1項又は、第2項記載の電子写真像形成部
材。 - (4)アモルファス水素化シリコンの光導電層が、窒素
(N)と硼素(B)を有することを特徴とする特許請求
範囲第1項、第2項又は第3項記載の電子写真像形成部
材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21306983A JPS60104954A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 電子写真像形成部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21306983A JPS60104954A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 電子写真像形成部材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60104954A true JPS60104954A (ja) | 1985-06-10 |
Family
ID=16633019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21306983A Pending JPS60104954A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 電子写真像形成部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60104954A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6355557A (ja) * | 1986-04-18 | 1988-03-10 | Hitachi Ltd | 電子写真感光体 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54145540A (en) * | 1978-05-04 | 1979-11-13 | Canon Inc | Electrophotographic image forming material |
JPS54145539A (en) * | 1978-05-04 | 1979-11-13 | Canon Inc | Electrophotographic image forming material |
JPS5584941A (en) * | 1978-12-20 | 1980-06-26 | Canon Inc | Electrophotographic photoreceptor |
JPS57177156A (en) * | 1981-04-24 | 1982-10-30 | Canon Inc | Photoconductive material |
JPS5828749A (ja) * | 1982-06-07 | 1983-02-19 | Canon Inc | 電子写真感光体 |
JPS58111949A (ja) * | 1982-09-18 | 1983-07-04 | Canon Inc | 電子写真用像形成部材 |
-
1983
- 1983-11-11 JP JP21306983A patent/JPS60104954A/ja active Pending
Patent Citations (6)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6355557A (ja) * | 1986-04-18 | 1988-03-10 | Hitachi Ltd | 電子写真感光体 |
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