JPS60140254A - 電子写真用光導電部材 - Google Patents

電子写真用光導電部材

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JPS60140254A
JPS60140254A JP58245311A JP24531183A JPS60140254A JP S60140254 A JPS60140254 A JP S60140254A JP 58245311 A JP58245311 A JP 58245311A JP 24531183 A JP24531183 A JP 24531183A JP S60140254 A JPS60140254 A JP S60140254A
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layer region
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恵志 斉藤
Yukihiko Onuki
大貫 幸彦
Shigeru Ono
茂 大野
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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02Charge-receiving layers
    • G03G5/04Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/08Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 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(I d) )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゛フィ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部材に
アモルファスシリコン(以1i12a −8jと表記す
)があり、例えば、秒間公開第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、秒間公開第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。
丙午ら、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。
及び耐湿性等の使用環境特性の点、更には経時的安定性
の点において、総合的な特性向上を図る必要があるとい
う更に改良される可き点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、高光
感度化、高暗抵抗化を同時に図ろうとすると、従来にお
いては、その使用時において残留電位が残る場合が度々
観測され、この種の光導電部材は長時間繰返し使用し続
けると、繰返し使用による疲労の蓄積が起って、残像が
生ずる所謂ゴースト現像を発する様になる或いは、高速
で繰返し使用すると応答性が次第に低下する等の不都合
な点が生ずる場合が少なくなかった。
更には、a−3iは可視光領域の短波長側に較べて、長
波長側の波長領域よりも長い波長領域の吸収係数が比較
的小さく、現在実用化されている半導体レーザとのマツ
チングに於いて、通常使用されているハロゲンランプや
螢光灯を光源とする場合、長波長側の光を有効に使用し
得ていないという点に於いて、夫々改良される余地が残
っている。
又、別には、照射される光が光導電層中に於いて、充分
吸収されずに、支持体に到達する光の量が多くなると、
支持体自体が光導電層を透過して来る光に対する反射率
が高い場合には、光導電層内に於いて多重反射による干
渉が起って、画像の「ポケ」が生ずる一要因となる。
この影響は、解像度を上げる為に、照射スポットを小さ
くする程大きくなり、殊に半導体レーザを光源とする場
合には大きな問題となっている。
更に、a−3i材料で光導電層を構成する場合には、そ
の電気的、光導電的特性の改良を図るために、水素原子
或いは弗素原子や塩素原子等のハロゲン原子、及び電気
伝導型の制御のために硼素原子や燐原子等が或いはその
他の特性改良のために他の原子が、各々構成原子として
光導電層中に含有されるが、これ等の構成原子の含有の
仕方如何によっては、形成した層の電気的或いは光導電
的特性に問題が生ずる場合がある。
即ち、例えば、形成した光導電層中に光照射によって発
生したフォトキャリアの該層中での寿命が充分でないこ
と、或いは暗部において。
支持体側よりの電荷の注入の阻止が充分でないこと等が
生ずる場合が少なくない。
更には、層厚が十数用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った。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こる等、経時的安定性の
点に於いて解決される可き点がある。
従ってa−3i材料そのものの特性改良が図られる一方
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−3iに
就で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
コン原子とゲルマニウム原子とを母体とし、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ア
モルファス材料、所謂水素化アモルファスシリコンゲル
マニウム、ハロゲン化アモルファスシリコンゲルマニウ
ム、或いはハロゲン含有水素化アモルファスシリコンゲ
ルマニウム〔以後これ等の総称的表記としてr a −
5iGe(H,X)Jを使用する〕から構成される光導
電性を示す光受容層を有する光導電部材の構成を以後に
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及び長波長側に於ける
吸収スペクトル特性に優れていることを見出した点に本
発明は基づいている。
本発明は電気的、光学的、光導電的特性が常時安定して
いて、殆んど使用環境に制限を受けない全環境型であり
、長波長側の光感度特性に優れると共に耐光疲労に著し
く長け、繰返し使用に際しても劣化現象を起さず、残留
電位が全く又は殆んど観測されない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全可視光域に於いて光感度が高く、
殊に半導体レーザとのマツチングに優れ、且つ光応答の
速い光導電部材を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、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。
本発明のさらに他の目的は、電子写真用の像形成部材と
して適用させた場合、通常の電子写真法が極めて有効に
適用され得る程度に、静電像形成の為の帯電処理の際の
電荷保持能が充分あり、且つ多湿雰囲気中でもその特性
の低下が殆んど観測されない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。
本発明のさらに他の目的は、濃度が高く、ハーフトーン
が鮮明に出て且つ解像度の高い、高品質画像を得る事が
容易に出来る電子写真用の光導電部材を提供することで
ある。
本発明のさらに他の目的は、高光感度性、高SN比特性
及び支持体との間に良好な電気的接触性を有する光導電
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、ならび
にゲルマニウム原子を含む非晶質材料で構成され、支持
体上に設けられた第一の層望域(G)と、シリコン原子
を含む非晶質材料で構成され、第一の層領域(G)上に
設けられた光導電性を示す第二の層領域(S)とを有す
る第一の層および該第−の層上に設けられ、シリコン原
子と窒素原子とを含む非晶質材料で構成された第二の層
から成る光受容層を有し、第一の層は、炭素原子を含有
すると共に、その層厚方向における炭素原子の分布濃度
がそれぞれC(1) 、 C(3)およびC(2)なる
第1の領域、第3の領域および第2の領域を支持体側か
らこの順で有する事を特徴とする椿春壜遜琳(但し、分
布濃度C(3)は単独では最大になることはなく、且つ
分布濃度C(1) 、C(2)、(3)のいずれか1つ
が0になる場合は、他の2つは0ではなく且つ等しくは
ない)。
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
て優れた電気的、光学的。
光導電的特性、電気的耐圧性及び使用環境特性を示す。
殊に、本発明の光導電部材は、電子写真用像形成部材と
して適用させた場合には、画像形成への残留電位の影響
が全くなく、その電気的特性が安定しており高感度で高
SN比を有するものであって、耐光疲労、繰返し使用特
性に長け、濃度が高く、ハーフトーンが鮮明に出て、且
つ解像度の高い、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光受
容層が層自体強靭であって、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
ことができる。
更に、本発明の光導電部材は、全可視光域に於いて光感
度が高く、殊に半導体レーザとのマツチングに優れ、且
つ光応答が速い。
例崗■1 以下、図面に従って、本発明の光導電部材に就で詳細に
説明する。
wIJ1図は、本発明の第1の実施態様例の光導電部材
の層構成を説明するための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lO1と、該支持体101上に設けられた第一
の層(I)102と、第一の層(I)102上に設けら
れた第二の層(II)103とを有する。第一の層(I
)102と第2の層(II)103とによって光受容層
104を構成する。
第一の層CI)102は、ゲルマニウム原子と、必要に
応じて、シリコン原子、水素原子、ハロゲン原子の中の
少なくとも1つとを含む非晶質材料(以後ra−Ge 
(Si、H,X)Jと記す)で構成され、支持体上に設
けられた第一の層領域(G)105と、シリコン原子と
、必要に応じて、水素原子およびハロゲン原子の少なく
とも1つを含む非晶質材料(以後ra−8i(H、X)
Jと記す)で構成され、第一の層領域(G)105上に
設けられた、光導電性を示す第2の層領域(S)106
とを有する。
ゲルマニウム原子は、第一の層領域(G)105中に万
遍無く均一に分布する様に第一の層領域(G)105中
に含有されても良いし、或いは層厚方向には万遍なく含
有されてはいるが分布濃度は不均一であっても良い0面
乍ら、いずれの場合にも第一の層領域(G)105中に
おいては、支持体の表面と平行な面内方向に関して、ゲ
ルマニウム原子は、均一な分布で万遍無く含有されるの
がその面内方向に於ける特性の均一化を計る点から必要
である。
殊に、第一の層(I)102の層厚方向には万遍無く含
有されていて、且つ前記支持体101の設けられである
側とは反対の側(光受容層104の自由表面107側)
の方に対して前記支持体101側(光受容層と支持体1
01との界面側)の方に多く分布した状態となる様にす
るか、或いはこの逆の分布状態となる様に前記第一の層
領域(G)105中にゲルマニウム原子は含有される。
本発明の光導電部材においては、前記した様に第一の層
領域(G)105中に含有されるゲルマニウム原子の分
布状態は、層厚方向においては、前記の様な分布状態を
取り、支持lO1の表面と平行な面内方向には、均一な
分布状態とされるのが望ましい。
本発明に於いては、第一の層領域(G) 105上に設
けられる第二の層領域(S)106中には、ゲルマニウ
ム原子は含有されておらず、この様な層構造に第一の層
(I)102を形成することによって、可視光領域を含
む、比較的短長波から比較的長波長連の全領域の波長の
尤に対して光感度が優れている光導電部材を得ることが
できる。
又、好ましい実施態様の1つに於いては、第一の層領域
(G)105中に於けるゲルマニウム原子の分布状態は
その全層領域にゲルマニウム原子が連続的に万遍無く分
布し、ゲルマニウム原子の層厚方向の分布濃度Cが支持
体101側から第二の層領域(S)106に向って減少
する変化が与えられているので、第一の層領域(G)1
05と第二の層領域(S)106との間に於ける親和性
に優れ、且つ後述する様に支持体101側端部に於いて
ゲルマニウム原子の分布濃度Cを極端に大きくすること
により、半導体レーザー等を使用した場合の、第二の層
領域(S)106では殆んど吸収し切れない長波長側の
光を第一の層領域(G) 105に於いて、実質的に完全に吸収することが出来、
支持体101面からの反射による干渉を防止することが
出来る。
第2図乃至第10図には第一の層領域(G)105中に
含有されるゲルマニウム原子の層厚方向の分布状態が不
均一な場合の典型的例が示される。
第2図乃至第1θ図においては、横軸はゲルマニウム原
子の分布濃度Cを、縦軸は光導電性を示す第一の層領域
(G)105の層厚を示し1Bは支持体lO1側の第一
の層領域(G) 105の表面の位置を、1丁は支持体
側とは反対側の第一の層領域(G)105の表面の位置
を示す。即ち、ゲルマニウム原子の含有される第一の層
領域(G)105はt、側からtr側に向って層形成が
なされる。
第2図には、第一の層領域(G)105中に第2図に示
される例では、ゲルマニウム原子の含有される第一の層
領域(G)105が形成される表面と支持体101の表
面とが接する界面位置t8からt、の位置までは、ゲル
マニウム原子の分布濃度CがC3なる一定の値を取り乍
ら第11に至るまで分布濃度は、 C2より徐々に連続
的に減少されている。界面位置t7においてはゲルマニ
ウム原子の分布濃度CはC3とされる。
第3図に示される例においては、第1の層領域(G)1
05に含有されるゲルマニウム原子の分布濃度Cは位置
t、より位置1丁に至るまで濃度C4から徐々に連続的
に減少して位置tアにおいて濃度C4となる様な分布状
態を形成している。
第4図の場合には、第1の層領域(G)105に含有さ
れるゲルマニウム原子の分布濃度Cは位置t、より位置
t2までは濃度C6と一定値とされ、位置t、と位置を
丁との間において、徐々に連続的に減少され、位置1丁
において、分布濃度Cは実質的に零とされている(ここ
で実質的に零とは検出限界量未満の場合である)。
第5図の場合には、第1の層領域(G)105に含有さ
れるゲルマニウム原子の分布濃度Cは位置t、より位置
1.に至るまで、濃度CIより連続的に徐々に減少され
、位置1丁において実質的に零とされている。
第6図に示す例においては、第1の層領域・f (G)105に含有されるゲルマニウム原子の分布濃度
Cは、位置t8と位置15間においては、濃度Cqと一
定値であり、位置を丁においては濃度C冑れる0位置t
1と位置を丁との間では、分布濃度Cは一鰺関数的に位
置tより位置tに至るまで減少されている。
第7図に示される例においては、第1の層領域(G)1
05に含有されるゲルマニウム原子の分布濃度Cは位置
t、より位置t4までは濃度c、1の一定値を取り、位
置t、より位置tアまでは濃度C+Zより濃度C11ま
で一次関数的に減少する分布状態とされている。
第8図に示す例においては、第1の層領域(G)105
に含有されるゲルマニウム原子の分布濃度Cは位置t、
より位置1Tに至るまで、濃度C縛より実質的に零に至
る様に一次関数的に減少している。
第9図においては、第1の層領域(G)105に含有さ
れるゲルマニウム原子の分布濃度Cは、位置t、より位
置上5に至るまでは濃度CI。
より濃度CI6まで一次関数的に減少され、位置trと
位置tTとの間においては、濃度CIGの一定値とされ
た例が示されている。
第1θ図に示される例においては、第1の層領域(G)
105に含有されるゲルマニウム原子の分布濃度Cは位
置tにおいて濃度CI?であり、位置t6に至るまでは
この濃度CI?より初めはゆっくりと減少され、t6の
位置付近においては、急激に減少されて位置t&では濃
度C11とされる。
位置t&と位置t7との間においては、初め急激に減少
されて、その後は、緩かに徐々に減少されて位置t、で
濃度C埼となり、位置t、と位置1.との間では、極め
てゆっくりと徐々に減少されて位置trにおいて、濃度
αに至る0位置t、と位置1丁の間においては、濃度C
5より実質的に零になる様に図に示す如き形状の曲線に
従って減少されている。
以上、第2図乃至第10図により、第一の層領域(G)
105中に含有されるゲルマニウム原子の層厚方向の分
布状態の典型例の幾つかを説明した様に、本発明におい
ては、支持体101側において、ゲルマニウム原子の分
布濃度Cの高い部分を有し、界面を側において、前記分
布濃度Cが支持体101側に較べて可成り低くされた部
分を有するゲルマニウム原子の分布状態が第一の層領域
(G)105に設けられている場合が、好適な例の1つ
として挙げられる。
本発明に於ける光導電部材を構成する第一の層領域(G
)105は、好ましくは上記した様に支持体101側の
方か又はこれとは逆に自由表面105側の方にゲルマニ
ウム原子が比較的高濃度で含有されている局在領域(A
)を有するのが望ましい。
例えば、局在領域(A)は、第2図乃至第1θ図に示す
記号を用いて説明すれば、界面位置tより層厚方向に5
終以内に設けられるのが望ましい。
上記局在領域(A)は、界面位置1Bより5終厚まで−
の層領域(LT )の全部とされる場合もあるし、又、
層領域(LT)の一部とされる場合もある。
局在領域(A)を層領域(LT)の一部とするか又は全
部とするかは、形成される第一の層領域(G)105に
要求される特性に従って適宜法められる。
局在領域(A)は、その中の含有されるゲルマニウム原
子の層厚方向の分布状態としてゲルマニウム原子の分布
濃度の最大値C■a!がシリコン原子との和に対して、
好ましくは1000原子ppm以上、より好適には50
00原子ppig以上、最適には1×10原子ppm以
上とされる様な分布状態となり得る様に層形成されるの
が望ましい。
即ち、本発明においては、ゲルマニウム原子の含有され
る第一の層領域(G)105は、支持体101側からの
層厚で5μ以内(taから5IL厚の層領域)に分布濃
度の最大値Csawが存在する様に形成されるのが好ま
しい。
本発明において、第一の層領域(G)105中に含有さ
れるゲルマニウム原子の含有量としては、本発明の目的
が効果的に達成される様に所望に従って適宜法められる
が、シリコン原子との和に対して、好ましくは1〜10
.X 10’原子ppmより好ましくはtoo〜9 、
5 X I O’原子ppm 、最適には、500〜8
XIO原子pp■とされるのが望ましい。
第一の層領域(G)105中に於けるゲルマニウム原子
の分布状態が、全層領域にゲルマニウム原子が連続的に
分布し、ゲルマニウム原子の層厚方向の分布濃度Cが支
持体、101側から光受容層104の自由表面107偏
に向って、減少する変化が与えられているか、又はこの
逆の変化が与えられている場合には、分布濃度Cの変化
率曲線を所望に従って任意に設計することによって、要
求される特性を持った第一の層領域(G)105を所望
通りに実現することが出来る。
例えば、−第一の層領域(G)105中に於けるゲルマ
ニウム原子の分布濃度Cを支持体lot側に於いては、
充分高め、光受容層104の自由表面107偏に於いて
は、極力紙める様な1分布濃度Cの変化を、ゲルマニウ
ム原子の分布濃度曲線に与えることによって、可視光領
域を含む、比較的短波長から比較的短波長迄の全領域の
波長の光に対して高光感度化を図ることが出来ると共に
、レーザ光等の可干渉光に対しての干渉防止を効果的に
計ることが出来る。
本発明に於いて第1の層領域(G)105の層厚と第2
の層領域(S)106の層厚とは、本発明の目的を効果
的に達成させる為の重要な因子の1つであるので形成さ
れる光導電部材に所望の特性が充分与えられる様に、光
導電部材の設計の際に充分なる注意が払われる必要があ
る。
本発明に於いて、第1の層領域(G)105の層厚Tは
、好ましくは30A〜50IL、より好ましくは4oX
〜40p、最適には50A〜30ILとされるのが望ま
しい。
又、第2の層領域(S)106の層厚Tは、好ましくは
、06.5〜90IL、より好ましくは1〜80IL、
最適には2〜50pとされるのが望ましい。
第1の層領域(G)105の層厚Tと第2の層領域(S
)106の層厚Tの和(T9+T)は、両層領域に要求
される特性と光受容層全体に要求される特性との相互間
の有機的関連性に基いて、光導電部材の層設針の際に所
望に従って、適宜決定される。
本発明の光導電部材に於いては、上記の(TB+T)の
数値範囲は、好ましくは1〜100g、より好適には1
〜80IL、最適には2〜501Lとされるのが望まし
い。
本発明のより好ましい実施態様に於いては上記の層厚T
B及び層厚Tは、好ましくはTB/T≦1なる関係を満
足するように、夫々に対して適宜適切な数値が選択され
るのが望ましい。
上記の場合に於ける層厚Tn及び層厚Tの数値の選択に
於いて、より好ましくは、TB/T≦0.9、最適には
T II / T≦0.8なる関係が満足される様に層
厚TB及び層厚Tの値が決定されるのが望ましいもので
ある。
本発明に於いて、第1の層領域(G)105中に含有さ
れるゲルマニウム原子の含有量が1×lO原子pp■以
上の場合には、第1の層領域(G)105の層厚TBは
、可成り薄くされるのが望ましく、好ましくは30JL
以下、より好ましくは25IL以下、最適には20IL
以下とされるのが望ましい。
本発明の光導電部材に於いては、高光感度化と高暗抵抗
化、更には、支持体と第一の層(I)102との間の密
着性の改良を図る目的の為に、第一の層(I)102中
には、炭素原子が含有される層領域(C)が設けられる
第一の層(1)102には、第11図に示すように、炭
素原子が含有され、その層厚方向に置ける分布濃度が、
C(t)なる値である第1の領域(1)108、C(2
)なる値である第2の領域(2)101tよびC(3)
なる値である第3の領域(3)110とを有する。
本発明においては、上記の第1.第2.および第3の各
領域108〜110中には、必ずしも炭素原子が含有さ
れている必要はない、しかし、いずれか1つの領域に炭
素原子が含有されていない場合には、他の2つの領域に
は炭素原子が必ず含有されており、且つそれ等の領域に
おける炭素原子の層厚方向の分布濃度は異っている必要
がある。詰り、炭素原子の分布濃度C(1)、C(2)
、C(3)のいずれか1つが0になる場合には、他の2
つは0でなく且つ等しくならないように各領域lO8〜
11Oを形成する必要がある。このようにすることによ
って、帯電処理を受けた際に自由表面107側或は支持
体101側から光受容N104中に電荷が注入されるの
を効果的に阻止することが出来ると同時に、光受容層1
04自体の暗抵抗の向上および支持体101と光受容層
104との間の密着性の向上を計ることができる。
への電荷の注入を充分阻止し得ると共に、第一の層(I
)102中において発生するフォトキャリアの輸送が効
果的に成されるようにするには、第3の領域(3)11
0の炭素原子の分布濃度C(3)が、単独では最大とな
らないように第一の層(1)102を設計する必要があ
る。この場合、好ましくは、第3の領域(3)110の
厚層は、他の2つの領域108〜110の層厚よりも充
分厚くなるように第一の層(1)102を設計するのが
望ましく、より好ましくは第3の領域(3)110の層
厚は、第一の層(I)102の層厚の5分の1以上を占
めるように第一の層(i)102を設計するのが望まし
い。
本発明において、第1の領域(1)108および第2の
領域(2)109の層厚としては、好ましくは0.00
3〜30IL、より好適には0.004〜20終、最適
には0.005〜lO川とされるのが望ましい。また、
第3の領域(3)110の層厚としては、好ましくは1
〜100ル、より好適には1〜80IL、最適には2〜
50#Lとされるのが望ましい。
第1の領域(1)iosおよび第2の領域(2) 10
9ニ第一(7)Fit (1) l 02中へ(y)電
荷の注入を阻止する、所謂電荷注入阻止層としての機能
を主に持たせるように第一の層(1)102を設計する
場合には、第1の領域(1)108および第2の領域(
2)109の層厚は、それぞれ最大topとするのが望
ましい。
第3の領域(3)110に電荷発生層としての機能を主
に持たせるように光受容層を設計する場合には、第3の
領域(3)110の層厚は、使用される光源の光の吸収
係数に応じて適宜所望に従って決められる。この場合1
通常、電子写真分野において使用される光源を使用する
のであれば、第3の領域(3)110の層厚は、端々−
10JL程度であれば良い、第3の領域(3)lloに
主に電荷輸送層としての機能を主に持たせるには、その
層厚は少なくとも5ルあるのが望ましい。
本発明において、炭素原子の含有分布濃度C(1)、C
(2)、およびC(3)の最大値としては、シリコン原
子、ゲルマニウム原子および炭素原子の和に対して、好
ましくは67原子%、より好ましくは50原子%、最適
には40原子%とされるのが望ましい。また、前記分布
濃度C(1) 、C(2) 、c (3)が0でない場
合の最小値としては、シリコン原子、ゲルマニウム原子
および炭素原子の和に対して、好ましくはl原子ppm
 、より好ましくは50原子pp層、最適には100原
子ppmとされるのが望ましい。
本発明において、炭素原子の分布状態は、第一の層(I
)102全体においては、前記したように厚層方向に不
均一であるが、第1.第2、第3の各領域の各々におい
ては、層厚方向に均一である。
第12図乃至第16図には、第一の!’ (I)102
全体としての炭素原子の分布状態の典型的例が示される
。なお、これ等の図の説明に当って断わることなく使用
される記号は、第2図乃至第1θ図において使用したの
と同様の意味を持つ。なお、図中の1うは支持体101
側の第一の層(1)102の表面位置を、1丁は支持体
101とは反対側の第一の層(I)102の表面位置を
示す。
第12図に示される例では、位置tより位置t9までは
炭素原子の分布濃度C(C)はC21と一定値とされ、
位置t、から位置を丁までは炭素原子の分布濃度C(C
)はCユ2と一定とされている。
第13図に示される例では、位置1.より位置t1゜ま
では炭素原子の分布濃度C(C)はCx3と一定値とさ
れ、位!it、oより位置L+までは炭素原子の分布濃
度C(C)はCj4とされ、位置t1.から位置t、ま
では炭素原子の分布濃度C(C)はCユ、とされて、3
段階で炭素原子の分布濃度C(C)を減少させている。
第14図の例では、位置t、より位置Lxまでは炭素原
子の分布濃度C(C)はCfl とし、位置’tr2か
ら位置1丁までは炭素原子の分布濃度C(C)はC,と
されている。
第15図の例では1位置t、より位置t5.までは炭素
原子の分布濃度C(C)はC1とし、位置t13から位
置t−今までは炭素原子の分布濃度C(C)はC苅 と
し、位置t1.から位置1Tまでは炭素原子の分布濃度
C(C)はC1oとしている。
このように3段階で炭素原子の分布濃度C(C)を増加
している。
第16図の例では、位置t、より位置tIfまでは、炭
素原子の分布濃度C(C)はC1l とし、位置tll
から位置t9.までは、炭素原子の分布濃度C(C)は
C3工とし、位置triから位置1Tまでは、炭素原子
の分布濃度C(C)はC33としている。このように、
支持体101側および自由表面107側で炭素原子の分
布濃度C(C)が高くなるようにしである。
本発明において、第一の層(I)102に設けられる炭
素原子の含有されて−いる層領域(C)(前記した第1
.第2.第3の領域108〜110の少なくとも2つの
層領域で構成される)は、光感度と暗抵抗の向上を主た
る目的とする場合には、第一の層(1)102の全層領
域を占めるように設けられ、第一の層CI)102の自
由表面107からの電荷の注入を防止するためには、自
由表面107側の界面近傍に設けられ、支持体101と
第一の層(1)102どの間の密着性の強化を図るのを
主たる目的とする場合には、第一の層(J)10.2の
支持体lO1側端部層領域(E)を占めるように設けら
れる。
そして、層領域(C)中に含有される炭素原子の含有量
は、上述のように高光感度を維持することを主たる目的
とするためには比較的少なくされ、第一の層(丁)10
2の自由表面からの電荷の注入を防ぐためには比較的多
くされ、さらに、支持体101と第一の層(■)102
との密着性の強化を確実に図ることを主たる目的とする
ためには比較的多くされるのが望ましい。
また、これら王者を同時に達成するためには、支持体1
01偏において比較的高濃度に分布させ、中央において
比較的低濃度に分布させ、自由表面107側の界面層領
域には、炭素原子をより多くしたような炭素原子の分布
状態を層領域(C)中に形成すれば良い。
本発明において、第一の層(I)102に設けられる炭
素原子を含有する層領域(C)における炭素原子の含有
量は、層領域(C)自体に要求される特性、或いは該層
領域(C)が支持体101に直に接触して設けられる場
合には、該支持体101との接触界面における特性との
関係等、有機的関連性において、適宜選択することがで
きる。
また、前記層領域(C)に直に接触して他の層領域が設
けられる場合には、能能の層領域の特性や、能能の層領
域との接触界面における特性との関係も考慮されて、炭
素原子の含有量が適宜選択される。
層領域(C)中に含有される炭素原子の量は、形成され
る光導電部材に要求される特性に応じて所望に従って適
宜法められるが、シリコン原子とゲルマニウム原子と炭
素原子との和に対して好ましくは、0.001〜50原
子%。
より好ましくは、0.002〜hoIK子%、最適には
0.003〜30原子%とされるのが望ましいものであ
る。
本発明において、層領域(C)が第一の層(I)102
の全域を占めるか、或いは、第一の層(J)102の全
域を占めなくとも、層領域(C)の層厚T の第一の層
(I)102の層厚Tに占める割合が充分多い場合には
、層領域(C)に含有される炭素原子の含有量の上限は
、前記の値より充分少なくされるのが望ましい。
本発明においては、層領域(C)の層厚Tが第一の層(
r)102の層厚Tに対して占める割合が5分の2以上
となるような場合には、層領域(C)中に含有される炭
素原子の量の上限トしては、シリコン原子、ゲルマニウ
ム原子および炭素原子の3者の和に対して、好ましくは
、30原子%以下、より好ましくは、20原子%以下、
最適には10原子%以下とされるのが望ましい。
本発明において、炭素原子の含有される層領域(C)゛
は、上記したように支持体101側および第2の暦(]
1)103側の近傍に炭素原子が比較的高濃度で含有さ
れている局在領域CB)を有するものとして設けられる
のが望ましく、この場合には、支持体101と第1の層
(I)102との間の密着性をより一層向上させること
および受容電位を向上させることができる。
上記局在領域(B)は、第12図乃至第16図に示す記
号を用いて説明すれば、界面位ateまたはtTから層
厚方向に5p以内に設けられるのが望ましい。
本発明においては、上記局在領域(B)は、界面位置1
.または1.から5IL厚までの層領域(L、)の全部
とされる場合もあるし、また。
層領域(L□)の一部とされる場合もある。
局在領域(B)を層領域(LT)の一部とするかまたは
全部とするかは、形成される第一の層(J)102に要
求される特性に従って適宜状められる。
局在領域(B)はその中に含有される炭素原子の層厚方
向の分布状態として炭素原子の分布濃度C(C) +7
)最大値Cmaxが好まし500原子ppm以上、より
好ましくは800原子pps+以上、最適にはt oo
o原子pp■以上とされるような分布状態となり得るよ
うに層形成されるのが望ましい。
すなわち、本発明においては、第一の層(丁)102中
の炭素原子の含有される層領域(C)は、支持体101
側または第二の層([)103の表面側からの層厚で5
IL以内(位置tまたはtから51L厚の層領域)に分
布濃度C(C)の最大値Cmaxが存在するように形成
されるのが望ましい。
本発明において、必要に応じて第一の層(I)102に
含有されるハロゲン原子としては、具体的にはフッ素、
塩素、臭素、ヨウ素が挙げられ、殊にフッ素、塩素を好
適なものとして挙げることが出来る。
本発明の光導電部材に於いては、ゲルマニウム原子の含
有される第一の層領域(G)105又は/及びゲルマニ
ウム原子の含有されない第二の層領域(S)106には
、伝導特性を支配する物質(D)を含有させることによ
り、当該層領域(G)又は/及び層領域(S)の伝導特
性を所望に従って任意に制御することが出来る0本発明
においては、伝導特性を支配する物質(D)の含有され
る層領域(PN)は、第一の層(I)102の一部又は
全部に設けてもよい。又は、層領域(PN)は、層領域
(G)または(S)の一部又は全部に設けてもよい。
この様な伝導特性を支配する物質(D)としては、所謂
、半導体分野で云われる不純物を挙げることが出来、本
発明に於いては、シリコン原子またはゲルマニウム原子
に対して、p型伝導特性を与えるp型不純物及びn型伝
導特性を与えるn型不純物を挙げることが出来る。具体
的には、p型不純物としては周期律表第■族に属する原
子(第■族原子)、例えば、硼素(B)、アルミニウム
CAN)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タ
リウム(Tu)等があり、殊に好適に用いてれるのは、
B、Gaである。また、n型不純物としては、周期律表
第V族に属する原子(第V族原子)、例えば、燐(P)
、砒素(As)、アンチモン(s b) 、ビスマス(
Bi)等であり、殊に、好適に用いられるのは、P、A
sである。
本発明に於いて、第一の層(I)102中に含有される
伝導特性を支配する物質(D)の含有量は、該第−の層
(I)102に要求される伝導特性、或いは該第−の層
(I)102が直に接触して設けられる支持体lO1ど
の接触界面に於ける特性との関係等、有機的関連性に於
いて、適宜選択することが出来る。
又、前記の伝導特性を支配する物質(D)を第一の層(
I)102中に含有させるのに、該第−の層(I)10
2の所望される層領域に局在的に含有させる場合、殊に
、第一の層(I)102の支持体側端部層領域に含有さ
せる場合には、該層領域に直に接触して設けられる他の
層領域の特性や、能能の層領域との接触界面に於ける特
性との関係も考慮されて、伝導特性を支配する物質(D
)の含有量が適宜選択される。
本発明に於いて、第一の層(I)102中に含有される
伝導特性を支配する物質(D)の含有量としては、好ま
しくは、0.O1〜5×104原子ppm 、 ヨリ好
Mニハ0 、5〜I X 、104原子ppm 、最適
には1〜5 X 10”原子pp層とされるのが望まし
い。
本発明に於いて、伝導特性を支配する物質(D)が含有
される層領域(PN)に於ける該物質CD)の含有量が
、好ましくは30原子ppm以上、より好適には50原
子ppm以上、最適には、100原子ppm以上の場合
には、前記伝導特性を支配する物質(D)は、第一の層
(I)102の一部の層領域に局所的に含有させるのが
望ましく、殊に第一の層(I)102の支持体側端部層
領域(E)に偏在させるのが望ましい。
上記の中、第一の層(I)102の支持体側端部層領域
(E)に前記の数値以上の含有量となる様に前記伝導特
性を支配する物質(D)を含有させることによって、例
えば当該物質(D)が前記のP型不純物の場合には、光
受容層104の自由表面105が中極性に帯電処理を受
けた際に支持体101側から光受容層104中へ注入さ
れる電子の移動を効果的に阻止することが出来、又、前
記伝導特性を支配する物質が前記のn型不純物の場合に
は、光受容層104の自由表面105が一極性に帯電処
理を受けた際に、支持体10′l側から光受容層104
中へ注入される正孔の移動を効果的に阻止することが出
来る。
この様に、前記支持体側端部層領域(E)に一方の極性
の伝導特性を支配する物質(D)を含有させる場合には
、第一の層(I)102の残りの層領域、即ち、前記支
持体側端部層領域(E)を除いた部分の層領域(Z)に
は、他の極性の伝導特性を支配する物質を含有させても
良いし、或いは、同極性の伝導特性を支配する物質を、
支持体側端部層領域(E)に含有される実際の量よりも
一段と少ない量にして含有させても良い。
この様な場合、前記層領域(Z)中に含有される前記伝
導特性を支配する物質(D)の含有量としては、支持体
側端部層領域(E)に含有される前記物質の極性や含有
量に応じて所望に従って適宜決定されるものであるが、
好ましくは、0.001−1000原子ppm 、より
好適には0.05〜500500原子ppにはo−i〜
200原子ppmとされるのが望ましい。
本発明に於いて、支持体側端部層領域(E)及び層領域
(Z)に同種の伝導性を支配する物質を含有させる場合
には、当該物質の層領域(Z)に於ける含有量としては
、好ましくは、30原子pp履以下とするのが望ましい
、上記した場合の他に、本発明に於いては、第一の層(
I)102中に、一方の極性を有する伝導性を支配する
物質を含有させた層領域と、他方の極性を有する伝導性
を支配する物質を含有させた層領域とを直に接触する様
に設けて、該接触層領域に所謂空乏層を設けることも出
来る。詰り、例えば、第一の層(I)102中に、前記
のp型不純物を含有する層領域と前記のn型不純物を含
有する層領域とを直に接触する様に設けて所謂p−n接
合を形成して、空乏層を設けることが出来る。
本発明において、a−Ge (S i 、 H、X)で
構成される第一の層領域(G)105は、例えば、グロ
ー放電法、スパッタリング法、或いはイオンブレーティ
ング法等の放電現象を利用する真空堆積法によって形成
される0例えば、グロー放電法によって、a G e(
Si+ H+ X )で構成される第一の層領域(G)
105を形成するには、基本的にはゲルマニウム原子を
供給し得るゲルマニウム原子供給用の原料ガスと必要に
応じて、シリコン原子を供給し得るシリコン原子供給用
の原料ガス、水素原子導入用の原料ガス又は/及びハロ
ゲン原子導入用の原料ガスとを、内部を減圧し得る堆積
室内に所望のガス圧状態で導入して、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である、所
定の支持体表面上にa−Ge(S i 、 H、X)か
らなる層を形成すれば良い。又、ゲルマニウム原子を不
均一な分布状態で第一の層領域(G)105中に含有さ
せるにはゲルマニウム原子の分布濃度を所望の変化率曲
線に従って制御し乍らa−Ge (St 、H,X)か
らなる層を形成させれば良い。又、スパッタリング法に
おいては、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シリコン原
子で構成されたターゲット、或いは、該ターゲットとゲ
ルマニウム原子で構成されたターゲットの二枚を使用し
て、又は、シリコン原子とゲルマニウム原子の、混合さ
れたターゲットを使用して、必要に応じて、He、Ar
等の稀釈ガスで稀釈されたゲルマニウム原子供給用の原
料ガス又、必要に応じて水素原子又は/及びハロゲン原
子゛導入用のガスをスパッタリング用の堆積室に導入し
、所望のガスのプラズマ雰囲気を形成することによって
第一の層領域(G)105を形成する。このスパッタリ
ング法において、ゲルマニウム原子の分布を不均一にす
る場合には、前記ゲルマニウム原子供給用の原料ガスの
ガス流量を所望の変化率曲線に従って制御し乍ら、前記
のターゲットをスパッタリングしてやれば良い。
イオンブレーティング法の場合には、例えば多結晶シリ
コン又は単結晶シリコンと多結晶ゲルマニウム又は単結
晶ゲルマニウムとを、夫々蒸発源として蒸着ポートに収
容し、この蒸発源を抵抗加熱法、或いは、エレクトロン
ビーム法(EB法)等によって加熱蒸発させ、飛翔蒸発
物を所望のガスプラズマ雰囲気中を通過させる以外は、
スパッタリング法の場合と同様にすることによって第一
の層領域(G)105を形成することができる。
本発明において使用されるシリコン原子供給用の原料ガ
スと成り得る物質としては、Si、Hl、S i、H,
、S i、H,、S i、H,、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。
層作成作業時の取扱い易さ、シリコン原子供給効率の良
さ等の点でS i H4、StユH4、が好ましいもの
として挙げられる。
ゲルマニウム原子供給用の原料ガスと成り得る物質とし
ては、G e H4、Ge!H6、Ge5Hr、G e
4 HH()* G e 5 Hn、Ge、H,、、G
 e、H,&、 G e、H,、、G e、H,、%’
のガス状態の又はガス化し得る水素化ゲルマニウムが有
効に使用されるものとして挙げられ、殊に、層作成作業
時の取扱い易さ、ゲルマニウム原子供給効率の良さ等の
点で、G e H,、G e、H,、G e、H,が好
ましいものとして挙げられる。
本発明において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、多くのハロゲン化合物が挙げられ
1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、シリコン原子とハロゲン原子とを構成要
素とするガス状態の又はガス化し得る、ハロゲン原子を
含む水素化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。
本発明において好適に使用し得るハロゲン化合物として
は、具体的には、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素のハロゲ
ンガス、BrF、CJIF、CI F、、B r F、
、B r F、、I F3、I F、、ICU、IBr
等のハロゲン間化合物を挙げることが出来る。
ハロゲン原子を含む硅素化合物、所謂、ハロゲン原子で
置換されたシラン誘導体としては、具体的には例えばS
i、F4、Si、F、、5iCu。、S i B r、
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。
この様なハロゲン原子を含む硅素化合物を採用してグロ
ー放電法によって本発明の特徴的な光導電部材を形成す
る場合には、ゲルマニウム原子供給用の原料ガスと共に
シリコン原子を供給し得る原料ガスとしての水素化硅素
ガスを使用しなくとも、所望の支持体101上にハロゲ
ン原子を含むa−3iGeから成る第一の層領域(G)
105を形成する事が出来る。
グロー放電法に従って、ハロゲン原子を含む第一の層領
域(G)105を製造する場合、基本的には、例えばシ
リコン原子供給用の原料ガスとなるハロゲン化硅素とゲ
ルマニウム原子供給用の原料ガスとなる水素化ゲルマニ
ウムとAr、H2、He等のガス等とを所定の混合比お
よびガス流量になる様にして第一の層領域(G)105
を形成する堆積室に導入し、グロー放電を生起してこれ
等のガスのプラズマ雰囲気を形成することによって、所
望の支持体101上に第一の層領域(G)105を形成
し得るものであるが、水素原子の導入割合の制御を一層
容易になる様に図る為にこれ等のガスは更に水素ガス又
は水素原子を含む硅素化合物のガスも所望量混合して層
形成しても良い。
又、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で複数種混
合して使用しても差支えないものである。
スパッタリング法、イオンブレーティング法の何れの場
合にも形成される第一の層領域(G)105中にハロゲ
ン原子を導入するには、前記のハロゲン化合物又は前記
のハロゲン原子を含む硅素化合物のガスを堆積室中に導
入して該ガスのプラズマ雰囲気を形成してやれば良いも
のである。
又、第一の層領域(G)105中に水素原子を導入する
場合には、水素原子導入用の原料ガス、例えば、H7、
或いは前記したシラン類又は/及び水素化ゲルマニウム
等のガス類をスパッタリング用の堆積室中に導入して該
ガス類のプラズマ雰囲気を形成してやれば良い。
本発明においては、ハロゲン原子導入用の原料ガスとし
て上記されたハロゲン化合物或いはハロゲンを含む硅素
化合物が有効なものとして使用されるものであるが、そ
の他にHF、He見、HBr、HI等のハロゲン化水素
、’S r HiFi、S i H,1,、S i H
,CL、5il(CJI、、S i H,B r、、5
iHBr、等ノハロゲン置換水素化硅素、及びG e 
HF、、G e H,F、、GeHIF、G e HC
13、G e H,CM、、GeH3CM、GeHBr
、、GeH,Br、、GeH,Br、G e HI3、
G e H,I、、GeH,I等の水素化ハロゲン化ゲ
ルマニウム等の水素原子を構成要素の1つとするハロゲ
ン化物、G e F、、GeC島、GeBr、、GeI
、、GeF4.GeCl、、G e B r、、GeI
、等のハロゲン化ゲルマニウム、等々のガス状態の或い
はガス化し得る物質も有効な第一の層領域(G)105
形成用の出売物質として挙げる事が出来る。
これ等の物質の中、水素原子を含むハロゲン化物は、第
一の層領域(G)105形成の際に層中にハロゲン原子
の導入と同時に電気的或いは光電的特性の制御に極めて
有効な水素原子も導入されるので、本発明においては好
適なハロゲン導入用の原料として使用される。
水素原子を第一の層領域(G)105中に構造的に導入
するには、上記の他にH2、或いはS i H4,S 
iユH,、S 1xHy、 S i、H,、等の水素化
硅素をゲルマニウム原子を供給する為のゲルマニウム又
はゲルマニウム化合物と、或いは、 G e H+。
Ge、H,、Ge、H,、Ge4H1,、G e、H,
、、G e b HI9゜G ettH5,、G e、
H,、、G e、H,、等の水素化ゲルマニウムとシリ
コン原子を供給する為のシリコン又はシリコン化合物と
、を堆積室中に共存させて放電を生起させる事でも行う
事が出来る。
本発明の好ましい例において、形成される第一の層領域
(G)105中に含有される水素原子の量、又はハロゲ
ン原子の量、又は水素原子とハロゲン原子の量の和(H
+X)は、好ましくは、0.O1〜4ON子%、より好
適には0.05〜30原子%、最適には0.1〜25原
子%とされるのが望ましい。
第一の層領域(G)105中に含有される水素原子又は
/及びハロゲン原子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、或いはハロゲン原子を含有さ
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。
本発明に於いて、a−Si(H,X)で構成される第2
の層領域(S)106は、前記した第1の層領域(G)
105形成用の出発物質(I)の中より、ゲルマニウム
原子供給用の原料ガスとなる出発物質を除いた出発物質
〔第2の層領域(S)106形成用の出発物質(H))
を使用して、第1の層領域(S)106形成する場合と
、同様の方法と条件に従って形成する車が出来る。
即ち、本発明において、a−3i(H,X)で構成され
る第2の層領域(G)105は例えばグロー放電法、ス
パッタリング法、或いはイオンブレーティング法等の放
電現象を利用する真空堆積法によって形成される0例え
ば、グロー放電法によって、a −S’i (H、X)
で構成される第2の層領域(S)106を形成するには
、基本的には前記したシリコン原子を供給し得るシリコ
ン原子供給用の原料ガスと共に、必要に応じて水素原子
導入用の又は/及びl\ロゲン原子導入用の原料ガスを
、内部を減圧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である
所定の支持体表面上にa−5i(H,X)からなる層を
形成させれば良い。又、スパッ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シリコン原子
で構成されたターゲットをスパッタリングする際、水素
原子又は/及びハロゲン原子導入用のガスをスパッタリ
ング用の堆積室に導入しておけば良い。
本発明に於いて、形成される第2の層領域(S)106
中に含有される水素原子の量、又はハロゲン原子の量、
又は水素原子とハロゲン原子の量の和(H+X)は、好
ましくは1〜40原子%、より好適には5〜30原子%
、最適には5〜25原子%とされるのが望ましい。
本発明において、第一の層(I)102に炭素原子の含
有された層領域(C)を設けるには、第一の層102の
形成の際に炭素原子導入用の出発物質を前記した第一の
層(I)102形成用の出発物質と共に使用して、形成
される層中にその暇を制御しながら含有してやれば良い
層領域(C)を形成するのにグロー放電法を用いる場合
には、前記した第一の層(I)102形成用の出発物質
の中から所望に従って選択されたものに炭素原子導入用
の出発物質が加えられる。そのような炭素原子導入用の
出発物質としては、少なくとも炭素原子を構成原子とす
るガス状の物質また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。
例えばシリコン原子を構成原子とする原料ガスと、炭素
原子を構成原子とする原料ガスと、必要に応じて水素原
子またはおよびハロゲン原子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、または、シリ
コン原子を構成原子とする原料ガスと、炭素原子および
水素原子を構成原子とする原料ガスとを、これもまた所
望の混合比で混合するか、あるいはシリコン原子を構成
原子とする原料ガスと、シリコン原子、炭素原子および
水素原子の3つを構成原子とする原料ガスとを混合して
使用することができる。
また、別には、シリコン原子と水素原子とを構成原子と
する原料ガスに、炭素原子を構成原子とする原料ガスを
混合して使用しても良い。
炭素原子導入用の原料ガスとして有効なものとしては、
炭素原子と水素原子とを構成原子とする、例えば炭素数
1〜5の飽和炭化水素、炭素数2〜5のエチレン系炭素
数2〜4のアセチレン系炭化水素等が挙げられる。
具体的には、飽和炭化水素としては、メタン(CH4)
、エタン(CzHa) +プロパン(C)Hρ 、n−
ブタン(n −C,H,ρ 、ペンタン(Cj−H,)
、エチレン系炭化水素としては、エチレン(C2H4I
)、プロピレン(C,H,) 、ブテン−1(C,)I
、) lブテン−2(C,H8)イソブチレン(CzH
a) 、ペンテン(CkHro) 、アセチレン系炭化
水素としては、アセチレン(C2H4)、メチルアセチ
レン(C3Hρ、ブチン(C4HA)等が挙げられる。
これ等の他にシリコン原子と炭素原子と水素原子とを構
成原子とする原料ガスとして、Si(CHj)4 + 
S i (C7H?入等のケイ化アルキルを挙げること
ができる。
本発明においては、層領域(C)中には炭素原子で得ら
れる効果を更に助長させる為に、炭素原子に加えて、更
に酸素原子または/および窒素原子を含有することがで
きる。
酸素原子を層領域(C)に導入するための酸素原子導入
用の原料ガスとしては、例えば酸素(0ユ)、オゾン(
03)、−酸化窒素(NO)。
−二酸化窒素(N2O)、三二酸化窒素(N20、)、
四三酸化窒素(N304) I三二酸化窒素(N、O,
) 、三酸化窒素(N01)、シリコン原子と酸素原子
と水素原子とを構成原子とする、例えば、ジシロキサン
(H3S i O5i 83) 、 )リシロキサン(
Has i O3i H,O3i H,)等の低級シロ
キサン等を挙げることができる。
層領域(C)を形成する際に使用される窒素原子導入用
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、窒素原子を構成原子とするあるいは窒素原子と
水素原子とを構成原子とする例えば窒素(N2)、アン
モニア(NHl)、ヒドラジン(H,N ’N 82)
 、アジ化水素(HN、)、アジ化アンモニウム(N 
HpNa)等のガス状のまたはガス化し得る窒素、窒化
物およびアジ化物等の窒素化合物を挙げることができる
。この他に、窒素原子の導入に加えて、ハロゲン原子の
導入も行えるという点から、三弗化窒素(FJN)、四
弗化窒素(F4Nユ)等のハロゲン化窒素化合物を挙げ
ることができる。
スパッタリング法によって、炭素原子を含有する第一の
層(I)102を形成するには、単結晶または多結晶の
シリコンウェハーまたはグラファイトウェハー、または
シリコン原子と炭素原子が混合されて含有されているウ
ェハーをターゲットとして、これ等を種々のガス雰囲気
中でスパッタリングすることによって行えば良い。
例えば、シリコンウェーハーをターゲラI・とじて使用
すれば、炭素原子と必要に応じて水素原子または/およ
びハロゲン原子を導入するための原料ガスを、必要に応
じて稀釈ガスで稀釈して、スパッ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シリ
コンウエーハーをスパッタリングすれば良い。
また、別には、シリコン原子と炭素原子とは別々のター
ゲットとして、またはシリコン原子と炭素原子の混合し
た一枚のターゲットを使用することによって、スパッタ
ー用のガスとしての稀釈ガスの雰囲気中でまたは少なく
とも水素原子または/およびハロゲン原子を構成原子と
して含有するガス雰囲気中でスパッタリングすることに
よって成される。炭素原子導入用の原料ガスとしては、
先述したグロー放電の例で示した原料ガスの中の炭素原
子導入用の原料ガスがスパッタリングの場合にも有効な
ガスとして使用され得る。
本発明において、第一の層(I)102の形成の際に、
炭素原子の含有される層領域(C)を設ける場合、該層
領域(C)に含有される炭素原子の分布濃度C(C)を
層厚方向に変化させて、所望の層厚方向の分布状’FA
 (depth profile)を有する層領域(C
)を形成するには、グロー放電の場合には、分布濃度C
(C)を変化させるべき炭素原子導入用の出発物質のガ
スを、そのガス流量を所望の変化率曲線に従って適宜変
化させながら、堆積室内に導入することによって成され
る。
例えば手動あるいは外部駆動モータ等の通常用いられて
いる何らかの方法により、ガス流路系の途中に設けられ
た所定のニードルバルブの開口を漸時変化させる操作を
行えば良い、このとき、流量の変化率は線型である必要
はなく、例えばマイコン等を用いて、あらかじめ設計さ
れた変化率曲線を得ることもできる。
層領域(C)をスパッタリング法によって形成する場合
、炭素原子の層厚方向の分布濃瓜C(C)を層厚方向で
変化させて、炭素原子の層厚方向の所望の分布状態(d
epth profile)を形成するには、第一には
、グロー放電法による場合と同様に、炭素原子導入用の
出発物質をガス状態で使用し、該ガスを堆積室中へ導入
する際のガス流量を所望に従って適宜変化させることに
よって成される。
第二には、スパッタリング用のターゲットを、例えばシ
リコン原子と炭素原子との混合されたターゲットを使用
するのであれば、シリコン原子と炭素原子との混合比を
、ターゲットの層厚方向において、予め変化させておく
ことによって成される。
第一の層(I)102中に、伝導特性を支配する物質、
例えば、第■族原子或いは第V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或
いは第V族原子導入用の出発物質をガス状態で堆積室中
に、第二の領域(S)106を形成する為の他の出発物
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n、n、、 B4H1o、B、H,、B、HIl、
B6H1゜、B、H,、、B。
H4等の水素化硼素、BFJ、 BCI、、BBr、等
のハロゲン化硼素等が挙げられる。この他、A I C
l、。
G e Cl、、Ge (CHs) 、 I ncls
、T u Cu、、等も挙げることが出来る。
第V族原子導入用の出発物質として、本発明において有
効に使用されるのは、燐原子導入用としては、PH,、
P、I(4、等の水素化燐、PH,I、P F、、P 
F、、P Cu、、P Cu、、PBr、、PBr、、
P I、等のハロゲン化燐が挙げられる。この他、A 
s Hl、A s F、、A s Cl、、AsBr、
、AsF3、SbH,、SbF、、S b F、、sb
c見1、sbc垢、B i H,、BiCJl、、B 
i B r、、等も第V族原子導入用の出発物質の有効
なものとして挙げることが出来る。
本発明に於いて、第一の層(1)102を構成し、伝導
特性を支配する物質を含有鎖して支++ t o i側
に偏在して設けられる層領域(PN)の層厚としては、
該層領域(P N)と該層領域(PN)上に形成される
第一の層(I)102を構成する他の層領域とに要求さ
れる特性に応じて所望に従って適宜決定されるものであ
るが、その下限としては、好ましくは30A以上、より
好適には4OA以上、最適には、50A以上とされるの
が望ましい。又、前記層領域(PN)中に含有される伝
導特性を支配する物質の含有量が30原子pp醜以上と
される場合には、該層領域(PN)の層厚の上限として
は、好ましくは10#L以下、好適には8IL以下、最
適には5匹以下とされるのが望ましい。
第1図に示される先導ill材100においては、第一
の層(I)lo2上に形成される第二の層(1)103
は自由表面107を有し、主に耐湿性、連続繰返し使用
特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本
発明の目的を達成する為に設けられる。
また、本発明においては、第一の層(I)の102と第
二の層(fD 103とをJIR成する非晶質材料の各
々がシリコン原子という共通の構成要素を有しティる(
7)−t’、両層(I)102および(II) 103
 (7)積層界面において化学的な安定性の確保が充分
酸されている。
本発明における第二の層(II) 103は、シリコン
原子と窒素原子と、必要に応じて水素原子または/およ
びハロゲン原子とを含む非晶質材料(以後、r a−(
Six N1−x)、 (H,X)l−74と記す。但
し、0 <x 、 y<1)で構成される。
a −(S lx N+−4(H、X )1−7で構成
される第二の層(II)103の形成は、グロー放電法
、スパッタリング法、エレクトロンビーム法等によって
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
の要因によっ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ための作成条件の制
御が比較的容易であり、−かつシリコン原子と共に窒素
原子およびハロゲン原子を、作製する第二の層(II)
 103中に導入するのが容易に行える等の利点を有す
るグロー放電法あるいはスパッタリング法が好適に採用
される。
更に、本発明においては、グロー放電法とスパッタリン
グ法とを同一装置系内で併用して第二の層(II) 1
03を形成してもよい。
グロー放電法によって第二の層(II) 103を形成
するには、a −(S lx N+−x)y (H、X
 )1−2形成用の原料ガスを必要に応じて稀釈ガスと
所定量の混合比で混合して、支持体101の設置しであ
る真空堆積室に導入し、この導入されたガスを、グロー
放電を生起させることによってガスプラズマ化して、前
記支持体101上に既に形成されである第一の層CI)
1G2上に、a −(S lx IL−x)7 (’ 
+ X )+−7を堆積させればよい。
本発明において、a−(Six N+−x)7 (n、
xル、形成用の原料ガスとしては、シリコン原子、窒素
原子、水素原子、ハロゲン原子の中の少なくとも一つを
構成原子とするガス状の物質また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。
シリコン原子、窒素原子、水素原子、ハロゲン原子の中
の一つとしてシリコン原子を構成原子とする原料ガスを
使用する場合は、例えばシリコン原子を構成原子とする
原料ガスと、窒素原子を構成原子とする原料ガスと、必
要に応じて水素原子を構成原子とする原料ガスまたは/
およびハロゲン原子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、またはシリコン原子を
構成原子とする原料ガスと、窒素原子および水素原子を
構成原子とする原料ガスまたは/および窒素原子および
ハロゲン原子を構成原子とする原料ガスとを、これもま
た、所望の混合比で混合するか、あるいはシリコン原子
を構成原子とする原料ガスと、シリコン原子、窒素原子
および水素原子の3つを構成原子とする原料ガスまたは
、シリコン原子、窒素原子およびハロゲン原子の3つを
構成原子とする原料ガスとを混合して使用することがで
きる。
また、別には、シリコン原子と水素原子とを構成原子と
する原料ガスに窒素原子を構成原子とする原料ガスを混
合して使用しても良いし、シリコン原子とハロゲン原子
とを構成原子とする原料ガスに窒素原子を構成原子とす
る原料ガスを混合して使用してもよい。
本発明において第二の層(1[)103中に含有される
ハロゲン原子として好適なのはフッ素、塩素。
臭素、ヨウ素であり、殊にフッ素、塩素が望ましいもの
である。
本発明において、第二の層(II) 103を形成する
のに有効に使用される原料ガスと成り得るものとしては
、常温常圧においてガス状態のものまたは容易にガス化
し得る物質を挙げることができる。
第二の層(II) 103を上記の非晶質材料で構成す
る場合の層形成法としては、グロー放電法、スパッタリ
ング法、イオンインプランテーション法、イオンブレー
ティング法、エレクトロンビーム法等が挙げられる。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i性等の
要因によっ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
比較的容易であり、かつシリコン原子と共に窒素原子、
必要に応じて水素原子やハロゲン原子を作製する第二の
層(ID 103中に導入するのが容易に行える等の利
点を有するグロー放電法あるいはスパッタリング法が好
適に採用される。
更に、本発明においては、グロー放電法とスパッタリン
グ法とを同一装置系内で併用して第二の層(II) 1
03を形成しても良い。
グロー放電法によって、 a−8iN (H,X)で構
成される第二の層(11) 103を形成するには、基
本的にはシリコン原子を供給し得るシリコン原子供給用
の原料ガスと窒素原子導入用の原料ガスと、必要に応じ
て水素原子導入用のまたは/およびハロゲン原子導入用
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
設置されである所定の第一の層(I)102上にa−5
iN (H,X)からなる第二の層(11) 103を
形成させれば良い。
また、スパッタリング法で第二の層(11) 103を
形成する場合には、例えば次のようになされる。
第一には、例えばAt 、He等の不活性ガスまたはこ
れ等のガスをベースとした混合ガスの雰囲気中でシリコ
ン原子で構成されたターゲットをスパッタリングする際
、窒素原子導入用の原料ガスを、必要に応じて水素原子
導入用のまたは/およびハロゲン原子導入用の原料ガス
と共にスパッタリングを行う真空堆積室内に導入してや
れば良い。
第二には、スパッタリング用のターゲットとしてS i
、N、で構成されたターゲットか、あるいはシリコン原
子で構成されたターゲットとSi^で構成されたターゲ
ットの二枚か、またははシリコン原子とS i3N4と
で構成されたターゲットを使用することで形成される第
二の層(II) 103中へ窒素原子を導入することが
できる。この際、前記の窒素原子導入用の原料ガスを併
せて使用すれば、その流量を制御することで第二の層(
II) 103中に導入される窒素原子の量を任意に制
御することが容易である。
第二の層(II) loa中へ導入される窒素原子の含
有量は、窒素原子導入用の原料ガスが堆積室中へ導入さ
れる際の流量を制御するか、または窒素原子導入用のタ
ーゲット中に含有される窒素原子の割合を、該ターゲッ
トを作成する際に調整するか、あるいは、この両者を行
うことによって、所望に従って任意にi制御することが
できる。
本発明において使用されるシリコン原子供給用の原料ガ
スとなる出発物質としては、SiH4゜Si2H6,S
i、H,、Si、H,。等のガス状態のまたはガス化し
得る水素イシ硅素(シラン類)が着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、シリコン原
子供給効率の良さ等の点でSiH,、SiよH6が好ま
しいものとして挙げられる。これ等の出発物質を使用す
れば、層作成条件を適切に選択することによって形成さ
れる第二の層(II) 103中にシリコン原子と共に
水素原子も導入し得る。
シリコン原子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、ハロゲン原子を含む
 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S + F4 + S +占、
 S r C〜、SiBr4等(7)ハロゲン化材素が
好ましいものとして挙げることができる。
更には、SiHえF、、SiH,I、、 SiHえC魁
、5iHC魁。
SiH,Br、、 5iHBr1等のハロゲン置換水素
化石1素、等々のガス状態のあるいはガス化し得る、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第
二の層(II) 103の形成の為のシリコン原子供給
用の出発物質として挙げる事ができる。
これ等のハロゲン原子を含む瑳素化合物を使用する場合
にも、前述したように層形成条件の適切な選択によって
、形成される第二の層(II) 103中にシリコン原
子と共に、ハロゲン原子を導入することができる。
上記した出発物質の中で水素原子を含むハロゲン花盛素
化合物は、第二の層(II) 103の形成の際に、層
中にハロゲン原子の導入と同時に電気的あるいは光電的
特性の制御に極めて有効な水素原子も導入されるので、
本発明においては好適なハロゲン原子導入用の出発物質
として使用される。
本発明において第二の層(II) 103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
ッ素、塩素、臭素、ヨウ素のハロゲンガス、BrF、 
CIF 、C見FJ 、BrF、(、BrFJ。
I凱IF7. ICU 、IBr等のハロゲン間化合物
、肝。
HCI 、 HBr 、Hl等のハロゲン化水素を挙げ
ることができる。
第二の層(II) 103を形成する際に使用される窒
素原子導入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、窒素原子を構成原子とするかある
いは窒素原子と水素原子とを構成原子とする例えば窒素
(l、アンモニア(Nut) 、ヒドラジン()I、N
NH,) 、アジ化水素(IN、) 、アシ化アンモニ
ウム(NH+N、)等のガス状のまたはガス化し得る窒
素、窒化物およびアジ化物等の窒素化合物を挙げること
ができる。この他に、窒素原子の導入に加えて、ハロゲ
ン原子の導入も行えるという点から、出発物質としては
、三弗化窒素(F、N) 。
四弗化窒素(F4Nよ)等のハロゲン化窒素化合物を挙
げることができる。
本発明において、第二の層([1) 103をグロー放
電法またはスパッタリング法で形成する際に使用される
稀釈ガスとしては、所謂、冷ガス、例えばHe、Me、
Ar等が好適なものとして挙げることができる。
本発明における第二の層(II) 103は、その要求
される特性が所望通りに与えられるように注意深く形成
される。
すなわち、シリコン原子、窒素原子、必要に応じて水素
原子または/およびハロゲン原子を構成原子とする物質
は、その作成条件によって構造的には結晶からアモルフ
ァスまでの形態を取り、電気物性的には、導電性から半
導体性、さらには、絶縁性までの間の性質を示し、また
、光導電的性質から非光導電的性質を示す。そこで、本
発明においては、目的に応じた所望の特性を有するa−
(S i* N1−X)7 (H、X)+2が形成され
るように、所望に従ってその作成条件の選択が厳密に成
される。
例えば、第二の層(If) 103を電気的耐圧性の向
上を主な目的として設けるには、a −(S 1% N
1−X)/ (H、X )l−7は使用環境において電
気絶縁性的挙動の顕著な非晶質材料として作成される。
また、連続繰返し使用特性や使用環境特性の向上を主た
る目的として第二の層(It) 103が設けられる場
合には、上記の電気絶縁性の度合はある程度緩和され、
照射される光に対しである程度の感度を有する非晶質材
料としてa−(Sl、fN、x)y (HIX)l−7
が作成される。
第一の層(I )1o2ノ表面に、a−(SigNl−
8)、 (H、X)l−。
から成る第二の層(II) 103を形成する際におけ
る、層形成中の支持体温度は、形成される層の構造およ
び特性を左右する重要な因子である。本発明においては
、目的とする特性を有するa−(S L N+−y)、
 (H+X)1−7が所望通りに作成され得るように層
作成時の支持体温度が厳密に制御されるのが望ましい。
本発明における、所望の目的が効果的に達成されるため
の第二の層(II) toaの形成法に併せて適宜最適
範囲の支持体温度が選択されて、第二の層(If) 1
03の形成が実行されるが、層作成時の支持体温度は好
ましくは、20〜400℃、より好適には50〜350
℃、最適には100〜300℃とされるのが望ましいも
のである。
第二の層(且)103の形成には、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比べて比
較的容易である事等のために、グロー放電法やスパッタ
リング法の採用が有利であるが、これ等の層形成法で第
二の層(11)103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が、作成される
a−(Six N+−%)/ (H,X)、−、ノ特性
を左右する重要な因子の一つである。
本発明における目的が達成されるための特性を有するa
−(Si)+ N+−x)y(u、x)h、yが生産性
良く効果的に作成されるための放電パワー条件としては
、好ましくは1.0〜300W 、より好適には2.0
〜250W、最適には5.0〜200Wとされるのが望
ましいものである。
堆積室内のガス圧は好ましくは0.01−I Torr
、より好適には、0.1〜0.5 Torr程度とされ
るのが望ましい。
本発明において、第二の層(II) 103を作成する
ための支持体温度および放電パワーの望ましい数値範囲
としては前記した範囲の値が挙げられる。
しかし、これ等の層作成ファクターは、独立的に別々に
決められるものではなく、所望特性のa−(Six n
+−*)y (H,X)l−7から成る第二の層(II
) 103が形成されるように相互的有機的関連性に基
づいて最適値が決められるのが望ましい。
本発明の光導電部材における第二の層103に含有され
る窒素原子の量は、第二の層103の作成条件と同様、
本発明の目的を達成する所望の特性が得られる第二の層
(1■) 103が形成される重要な因子である、そこ
で、この第二の層(II) 103に含有される窒素原
子の量は、第二の層(II) 103を構成する非晶質
材料の種類およびその特性に応じて適宜所望に応じて決
められるものである。
スナワチ、前記一般式a−(Six N+−x)、−(
H、X)+7テ示される非晶質材料は、大別すると、シ
リコン原子と窒素原子とで構成される非晶質材料(以後
、ra−SicLNl−(IJと記す。但し、0<a<
1)、シリコン原子と窒素原子と水素原子とで構成され
る非晶質材料(以後、r 6−(SiblL−b)。H
+−dと記す。但し、O<b、c<1)、シリコン原子
と窒素原子とハロゲン原子と必要に応じて水素原子とで
構成される非晶質材料(以後、r a −(S iJ 
N+−j)t (H、X )+−eJと記す。但しO<
d、e<1)にそれぞれ分類される。
本発明において、第二の層(II) 103がa−S 
i店N1−化で構成される場合、第二の層(H) 10
3に含有される窒素原子の量は、好ましくは1x10〜
B0原子%、より好適には1〜50原子%、最適には1
0〜45原子%とされるのが望ましいものである。すな
わち、先のa−9i Nの8の表示で行えば、aが好ま
しくは0.4〜0.9999111 、より好適には0
.5〜0.88、最適には0.55〜0.8である。
本発明において、第二の層+03がa−(S +bNl
−b)(n’l−6で構成される場合、第二の層CID
 103に含有される窒素原子の量は、好ましくはl×
10〜55原子%とされ、より好ましくは1〜55原子
%、最適にはlO〜50原子%とされるのが望ましいも
のである。
さらに、水素原子の含有量としては、好ましくは1〜4
0原子%、より好ましくは2〜35原子%、最適には5
〜30原子%とされるのが望ましく、これ等の範囲に水
素原子含有量がある場合に形成される光導電部材は、実
際面において優れたものとして充分適用され得る。
すなわち、先のa −(S l b N+−i+)(H
+−cのbおよびC表示で行えば、bが望ましくは0.
45〜0.99991+ 、より好適には0.45〜0
.88、最適には0.45〜0.9であり、Cが好まし
くは0.8〜0.98、より好適には0.85〜0.8
8、最適には0.7〜0.95であるのが望ましい。
第二ノ層(II) 103がa−(SiJNl−a)g
 (H,X)+−eで構成される場合には、第二の層(
II) 103中に含有されるは10〜55原子%とさ
れるのが望ましいものである。さらに、ハロゲン原子の
含有量としては、好ましくは1〜20原子%、より好適
には1〜18原子%、最適には2〜15原子%とされる
のが望ましく、これ等の範囲にハロゲン原子含有量があ
る場合に作成される光導電部材は、実際面において充分
適用され得るものである。さらにまた、必要に応じて含
有される水素原子の含有量としては、好ましくは18原
子%以下、より好適には13原子%以下とされるのが望
ましいものである。
すなわち、先のa−(Sicl L−J)2 (H,X
)1−、、ノdおよびe99 の表示で行えばdが好ましくは0.4〜0.99@Q、
より好適にはo、4〜0.99、最適には0.45〜0
.9であり、eが好ましくは0.8〜Q、119H=e
、より好適が望ましい。
本発明における第二の層(If) 103の層厚の範囲
は、本発明の目的を効果的に達成するための重要な因子
の一つである。この層厚は、本発明の目的を効果的に達
成するように所期の目的に応じて適宜所望に従って決め
られる。さらに、この層厚は、該層(TI)loa中に
含有される窒素原子の量や第一の層(I ) 102の
層厚との関係においても、各々の層領域に要求される特
性に応じた有機的な関連性の下に所望に従って適宜決定
される必要がある。更に加え得るに、この層厚は生産性
や量産性を加味した経済性の点においても考慮されるの
が望ましい。
本発明における第二の層(Jl) 103の層厚として
は、好ましくは0.003〜30IL、より好適には0
.004〜20IL、最適には0.005〜lO終とさ
れるのが望ましい。
本発明において使用される支持体lO1としては、導電
性でも電気絶縁性であっても良い。
導電性支持体としては、例えば、NiCr、ステアL/
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、セルロース、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ィルム又はシ
ート、ガラス、セラミックス、紙等が通常使用される。
これ等の電気絶縁性支持体は、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、、A
n、Cr、Mo、Au、Ir、Nb、 Ta、 V、T
i、Pt、 Pd、 I n、03、S n 02、I
 T O(I n、0.+ S n O,)等から成る
薄膜を設けることによって導電性が付与され、或いはポ
リエステルフィルム等の合成樹脂フイJL/ ムチあれ
ば、NiCr、Au、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、スパッタリ
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伺与される。
支持体lO1の形状としては、円筒状、ベルト状、板状
等任意の形状として得、所望によって、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lO1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4
4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。丙午
ら、この様な場合支持体の製造上及び取扱い上1機械的
強度等の点から、支持体101の厚さは、好ましくは、
10ル以上とされる。
次に本発明の光導電部材の製造方法の一例の概略につい
て説明する。
第17図に光導電部材の製造装置の一例を示す・ 図中、1102〜1106で示すガスボンへには、本発
明の光導電部材を形成するための原料ガスが密封されて
おり、その1例としてたとえば1102は、Heで稀釈
されたS i H4ガス(純度99.999%、以下S
 iH4/ Heと略す、)ボンベ、1103はHeで
稀釈されたG e H4ガス(純度99.999%、以
下GeH4/Heと略す。)ボンベ、1104t1C,
8手ガス(純度gg、99%)ボンベ、1105はHe
ガス(純度99.999%)ボンベ、1106はH2ガ
ス(純度99.999%)ボンベである。
これらのガスを反応室1101に流入させるにはガスポ
ンベ1102〜1106の7<ルブ1122〜1126
、リークI(ルブ1135力呪閉じられていることを確
認し、又、流入バルブ1112〜1116、流出バルブ
1117〜1121、補助バルブ1132.1133が
開かれていることを確認して、先ずメインバルブ113
4を開いて反応室1101、及び各ガス配管内を排気す
る。次に真空計1136の読みが約5XIOTorrに
なった時点で補助バルブ1132,1133、流出バル
ブ1171〜1121を閉じる。
次に支持体としてのシリンダー状基体 1137上に光受容層を形成する場合の1例をあげると
、ガスボンベ1102からのS i H4/Heガス、
ガスポンベ1103から)GeH4/Heガス、ガスポ
ンベ1104からのC2H4ガスを、バルブ1122.
1123.1124を開いて出口圧ゲージ1127,1
128゜1129の圧力を1kg/crn”に調整し、
流入バルブ1112,1113.1114を徐々に開け
ることによって、マスフロコントローラ1107110
8.1110内に夫々流入させる。引き続いて流出バル
ブ1117,1118゜1119、補助バルブ1132
を徐々に開いて夫々のガスを反応室1101内に流入さ
せる。
このとき+7) S I H4/ Heガス流量とG 
e H4/Heガス流量とC2H◆ガス流量との比が所
望の値になるように流出バルブ1117,1118゜1
119を調整し、又、反応室1101内の圧力が所望の
値になるように真空計1136の読みを見ながらメイン
バルブ1134の開口を調整する。そして基体1137
の温度が加熱ヒーター1138により50〜400℃の
範囲の温度に設定されていることを確認した後、電源1
140を所望の電力に設定して反応室 1101内にグロー放電を生起させ、同時にあらかじめ
設計された変化率曲線に従ってG e H4/ Heガ
スおよび手動あるいは外部駆動モータ等の方法を適用し
てバルブ1118〜1120の開口を適宜変化させる操
作を行ってC,H,ガスの流量を調整し、もって形成さ
れる層中に含有されるゲルマニウム原子および炭素原子
の分布濃度C(C)を制御する。
上記の様にして、所望時間グロー放電を維持して、所望
層厚に、基体1137上に第1の層領域(G)105を
形成する。所望層厚に第一の層領域(G)105が形成
された段階に於いて、流出バルブ1116を完全に閉じ
ると、及び必要に応じて放電条件を変える以外は、同様
な条件と手順に従って所望時間グロー放電を維持するこ
とで第一の層領域(G)105J二にゲルマニウム原子
の実質的に含有されない第二の層領域(S)106を形
成することが出来る。
第一の層領域(G)105および第二の層領域(S)1
06中に、伝導性を支配する物質(D)を含有させるに
は、第一の層領域(G)105および第二の層領域(S
)106の形成の際に例えばBユH,、PH,等のガス
を堆積室i iot中に導入するガスに加えてやれば良
い。
かくして、基体1137上に第一の層(I)102が形
成される。
上記の様にして所望層厚に形成された第一の層(I)1
02上に第二の層(II)103を形成するには、第一
の層102’(I)の形成の際と同様なバルブ操作によ
って、例えばSiH4ガス、NH3ガスの夫々を必要に
応じてHe等の稀釈ガスで稀釈して反応室1101内に
供給し、所望の条件に従って、グロー放電を生起させれ
ばよい。
第二の層(II)103中にハロゲン原子を含有させる
には、例えばS iF4ガスとNH3ガス、或いはこれ
にS i H;ガスを加えて上記と同様にして第二の層
(II)103を形成すればよい。
夫々の層を形成する際に必要なガスの流出/<ルブ以外
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1101内、流出バルブ1117〜1121から反
応室1iot内に至るガス配管内に残留することを避け
るために、流出バルブ1117〜1121を閉じ、補助
バルブ1132.1133を開いてメインバルブ113
4を全開して系内を一旦高真空に排気する操作を必要に
応じて行う。
第二の層(II)103中に含有される窒素原子の量は
例えば、グロー放電による場合はS i H?ガガスよ
びNH,ガスの反応室1toi内に導入される流量比を
所望に従って変えるか、或いは、スパッタリングで層形
成する場合には、ターゲットを形成する際シリコンウェ
ハと窒化シリコンウェハのスパッタ面積比率を変えるか
、又はシリコン粉末と窒化シリコン粉末の混合比率を変
えてターゲットを成型することによって所望に応じて制
御することが出来る。第二の層(11)103中に含有
されるハロゲン原子の量は、ハロゲン原子導入用の原料
ガス、例えばS iF4ガスが反応室1101内に導入
される際の流量を調整することによて成される。
又、層形成を行っている間は層形成の均一化を計るため
基体1137はモータ1139により一定速度で回転さ
せてやるのが望ましし)。
以下実施例について説明する。
実施例1 第17図に示した製造装置により、支持体としてのシリ
ンダー状のAn基体上に第1表に示す条件で電子写真用
像形成部材としての試料(試料Not 1−1−17−
6 )を夫々作成した(第2表)。
各試料に於けるゲルマニウム原子の含有分布濃度は第1
8図に、又、炭素原子の含有分布濃度は第19図に示さ
れる。
こうして得られた各試料を、帯電露光実験装置に設置し
■5.OKVで0.3秒(s e c)間コロナ帯電を
行い、直ちに光像を照射した。
光像はタングステンランプ光源を用い、2文ux@se
cの光量を透過型のテストチャートを通して照射させた
その後直ちに、θ荷電性の現像剤(トナーとキャリアー
を含む)によって試料(像形成部材)表面をカスケード
することによって、当該試料(像形成部材)表面上に良
好なトナー画像を得た。試料上のトナー画像を、■5.
OKVのコロナ帯電で転写紙上に転写した所、いずれの
試料に於いても解像力に優れ、階調再現性のよい鮮明な
高濃度の画像が得られた。
上記に於いて、光源としてタングステンランプの代りに
810nmのGaAs系半導体レーザ(lomW)を用
いて、静電像の形成を行った以外は、同様のトナー画像
形成条件にして、各試料に就いてトナー転写画像の画質
評価を行ったところ、いずれの試料の場合も、解像力に
優れ、階調再現性の良い鮮明な高品位の画像が得られた
実施例2 第17図に示した製造装置によりシリンダー状のAn基
体、hに第3表に示す条件で電子写真用像形成部材とし
ての試料(試料No、 21−1〜27−8)をそれぞ
れ作成した(第4表)。
各試料におけるゲルマニウム原子の含有分布濃度は第1
8図に、また、炭素原子の含有分布濃度は第19図に示
される。
これ等の試料のそれぞれに就て、実施例1と同様の画像
評価テストを行ったところ、いずれの試料も高品質のト
ナー転写画像を与えた。また、各試料に就で38℃、8
0%RHの環境において20万回の繰り返し使用テスト
を行ったところ、いずれの試料も画像品質の低下は見ら
れなかった。
実施例3 層(II)103の作成条件を第5表に示す各条件にし
た以外は実施例1の試料陽、11−1.12−1.13
−1と同様の条件と手順に従って電子写真用像形成部材
のそれぞれ(試料陽、11−1.1〜11−1−8.1
2−1−1〜12−1−8.13−1−1〜13−1−
8の24個の試料)を作成した。
こうして得られた各電子写真用像形成部材のそれぞれを
個別に複写装置に設置し、各実施例に記載したのと同様
の条件によって、各実施例に対応した電子写真用像形成
部材のそれぞれについて、転写画像の総合画質評価と繰
り返し連続使用による耐久性の評価を行った。
各試料の転写画像の総合画質評価と、繰り返し連続使用
による耐久性の評価の結果を第6表に示す。
実施例4 舜盲(II )103の形成pシリコンウェハおよびの
含有量比を変化させる以外は実施例1の試料No、 1
1−1と全く同様な方法によって像形成部材のそれぞれ
を作成した。こうして得られた像形成部材のそれぞれに
つき、実施例1に述べた如き、作像、現像、クリーニン
グの工程を約5万回繰り返した後1画像評価を行ったと
ころ、第7表の如き結果を得た。
実施例5 層(II)103の形成時、Si町ガスとNH,ガスの
流が比を変えて、層(II)103におけるシリコン原
子と窒素原子の含有量比を変化させる以外は、実施例1
の試料No、12−1と全く同様な方法によって像形成
部材のそれぞれを作成した。
こうして得られた各像形成部材につき、実施例1に述5
た如き方法で転写までの工程を約5万回繰り返した後、
画像評価を行ったところ、第8表の如き結果を得た。
実施例6 層(II)103の層の形成時、5IH4ガス、S i
F4ガス、N H,ガスの流量比を変えて、層(II)
103におけるシリコン原子と窒素原子の含有量比を変
化させる以外は、実施例1の試料1t1.13−1と全
く同様な方法によって像形成部材のそれぞれを作成した
。こうして得られた各像形成部材につき実施例1に述べ
た如き作像、現像、クリーニングの工程を約5万回繰り
返した後、画像評価を行ったところ第9表の如き結果を
得た。
実施例7 層(II)103の層厚を変える以外は、実施例1の試
料Nb、11−1 と全く同様な方法によって像形成部
材のそれぞれを作成した。実施例1に述べた如き、作像
、現像、クリーニングの工程を繰り返し第10表の結果
を得た。
第2表 第4表 第 10表 以上の本発明の実施例に於ける層作成条件を以下に示す
基体温度:ゲルマニウム原子(Ge)含有層・・・約2
00℃ ゲルマニウム原子(Ge)非含有層 ・・・約250℃ 放電周波数:13.56MH2 反応時反応室内圧:0.3Torr
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の光導部材の層構成を説明する為の模
式的層構成図、第2図乃至第10図は、夫々、第一のW
 (I)中のゲルマニウム原子の分布状態を説明する為
の説明図、第11図は炭素原子が含有される層領域の構
成図、第12図乃至第16図は、夫々、第一の層(I)
中の炭素原子の分布状態を説明するための説明図、第1
7図は、本発明で使用された装置の模式的説明図、第1
8図、第19図は夫々未発[JJの実施例における各原
子の含有分布濃度状態を示す分布状態図である。 100・・・光導電部材、 101・・・支持体。 102・・・第一の層(1)、 103・・・第二の層(II)、 104・・・光受容層。 第1図 C 第4図 C C C C(C) 第15図 第16図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)光導電部材用の支持体、ならびにゲルマニウム原
    子を含む非晶質材料で構成され、前記支持体上に設けら
    れた第一の層領域(G)と、シリコン原子を含む非晶質
    材料で構成され、前記第一の層領域CG)上に設けられ
    た光導電性を示す第二の層領域(S)とを有する第一の
    層および該第−の層上に設けられ、シリコン原子と窒素
    原子とを含む非晶質材料で構成された第二の層から成る
    光受容層を有し、前記第一の層は、炭素原子を含有する
    と共に、その層厚方向における炭素原子の分布濃度がそ
    れぞれC(1) 、C(3)およびC(2)なる第1の
    領域、第3の領域および第2の領域を前記支持体側から
    この順で有する事を特徴とする光導電部材(但し、前記
    分布濃度C(3)は単独では最大になることはなく、且
    つ前記分布濃度C(1) 、C(2) 、(3)のいず
    れか1つがOになる場合は、他の2つは0ではなく且つ
    等しくはない)。 (2)第一の層領域(G)及び第二の層領域(S)の少
    なくともいずれか一方に水素原子が含有されている特許
    請求の範囲第1項に記載の光導電部材。 (3)第一の層領域(G)及び第二の層領域(S)の少
    なくともいずれか一方にハロゲン原子が含有されている
    特許請求の範囲第1項及び同第2項に記載の光導電部材
    。 (4)第一の層領域(G)中に於けるゲルマニウム原子
    の分布状態が、不均一である特許請求の範囲第1項に記
    載の光導電部材。 (5)第一の層領域(G)中に於けるゲルマニウム原子
    の分布状態が、均一である特許請求のされている特許請
    求の範囲第1項に記載の光導電部材。 (7)伝導性を支配する物質が周期律表第■族に属する
    原子である特許請求の範囲第6項に記載の光導電部材。 (8)伝導性を支配する物質が周期律表第V族に属する
    原子である特許請求の範囲第6項に記載の光導電部材。
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US06/649,850 US4592981A (en) 1983-09-13 1984-09-12 Photoconductive member of amorphous germanium and silicon with carbon

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS638748A (ja) * 1986-06-26 1988-01-14 ゼロツクス コ−ポレ−シヨン 多層型無定形ケイ素像形成部材

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS638748A (ja) * 1986-06-26 1988-01-14 ゼロツクス コ−ポレ−シヨン 多層型無定形ケイ素像形成部材

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