JPS60140255A - 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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JPS60140255A
JPS60140255A JP58245312A JP24531283A JPS60140255A JP S60140255 A JPS60140255 A JP S60140255A JP 58245312 A JP58245312 A JP 58245312A JP 24531283 A JP24531283 A JP 24531283A JP S60140255 A JPS60140255 A JP S60140255A
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layer region
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恵志 斉藤
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大貫 幸彦
Shigeru Ono
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    • 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】 [技術分野] 本発明は、光(ここでは広義の光で、紫外光線t ’o
T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。
[従来技術] 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
組込まり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(以後a −Siと表記す)があ
り、例えば、秒間公開第2746967号公報、同第2
855718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。
及び耐温性等の使用環、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、その使用時におし)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−Si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
或いぼ弗素゛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
の仕方如伺によっては、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IL以!−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−Si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、に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。
[目的] 本発明は上記の諸点に鑑み成されたもので、a−3i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?ν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。
[発明の構成] 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、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(
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、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
の分布法1隻が夫々、C(1)、C(3)、C(2)な
る第1の領域(1)、第3の領域(3)、第2の領域(
2)を前記支持体側からこの順で有する11を特徴とす
る・ ヒ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にトを示す
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4N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
特性に長也す、濃度が高く、/\−フトーンが鮮明に出
て、11.。
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。
[実施例] 以下、図面に従って、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(I)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−9i(H,X
)Jと記す)で構成され、第一の層領域(G)105」
::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。
面乍ら、いずれの場合にも第一の層領域CG)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9(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101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
光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)ioe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1o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、t8は支持体101側の第
一の層領域(G)105の表面の位置を、t工は支持体
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t□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中に含有される
ゲルマニウム原子の層厚方向の分布状態の第1の典型型
が示される。
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C4なる一定の
値を取り乍ら第一・の層(I)に含有され、位Mt、か
ら界面位置t工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glt□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t□に至るまで濃度C4から徐々に連続的
に減少して位置t工において濃度C5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Cと一定植とされ、位置t2と位置t□
との間において、徐々に連続的に減少され、位@ 1T
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H
tTに至るまで、濃度C8より連続的に徐々に減少され
、位置tT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(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
&、!:位置t7間においては、濃度cqと一定値であ
り、位置tTにおいては濃度C1oされる0位置t、と
位置1Tとの間では、分布濃度Cは一貨関数的に位置t
3より位置t工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W
t8より位置t4までは濃度CI+の一定値を取り、位
置t4より位置tTまでは濃度CI2より濃度CI3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t6
より位置t工に至るまで、濃度C3,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t5に至るまでは濃度CI5より濃度C14まで一次
関数的に減少され、位置t。
と位置1Tとの間においては、濃度CI、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CI7であり、位置t6に至るまで
はこの濃度C1□より初めはゆっくりと減少され、t、
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01にされる。
位置t6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t7で
濃度C19となり、位置t7と位置t、との間では、極
めてゆっくりと徐々に減少されて位置1.において、濃
度C2oに至る。位置稲と位置t□の間においては、濃
度C2,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1θ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t1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107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10図に示す
記号を用いて説明すれば、界面位置t6より層厚方向に
5JL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tより51L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(L丁)の一部とされる場合もある。
局在領域(A)を層領域(L丁)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
r−の層厚方向の分4j状態としてゲルマニウム原子の
分布濃度の最大値Cmaxがシリコン原子との和に対し
て、好ましくはtoo。
原子ppm以」二、より好適には5000原子ppm以
上、最適には1xto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5IL以内(16から5ル厚の層領域)に分布濃
度の最大値Cwax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
XIO’原子PPff1より好ましくは100〜9 、
5 X l O’原T−ppm、最適には、500〜8
×lOs原子p、pm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側に
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101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
、極力低める様な、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、ri(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。
未発II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30λ〜50p、より好ましくは40λ〜
40=、最適には50λ〜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
、0.5〜90g、より好ましくは1〜80IL、最適
には2〜50g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(T+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、光導電部材の層設計の際に所望
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1〜100k、より好適には1
〜80g、最適には2〜50に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
i+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TB及び層厚Tの数値の選択に
於いて、より好ましくは、Ts/T≦0,9、最適には
T B / T≦0.8する関係が満足される様に層厚
TB及び層HT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lX10JjK子pp
m以上の場合には、第1の層領域(G)105の層厚T
Bは、可成り薄くされるのが望ましく、好ましくは30
IL以下、よりIffましくは25ル以下、最適には2
0ル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(I)102は、第11図に示すように、炭素
原子の層厚方向の分布濃度C(C)が、C(1)なる値
を有する第1の領域(1)108、C(2)なる値を有
する第2の領域(2)109 、C(3)t6値を有t
 ルrtS3 c7) 領域(3)110とを有する。
本発明に於いては、−I−記の第1.第2.第3の各領
域は、これ等3つのいずれの領域に於いても必ずしも炭
素原子が含有されていることは要しないが1分布濃度C
(3)は、分布濃度C(1)、C(2)のいずれよりも
大きく、11一つ、分り1j濃度C(1) 、C(2)
の少なくともいずれか一方は0でないか又は分布濃度C
(1)、C(2)は等しくない必要がある。
分布濃度C(1) ’、 C(2)のいずれか一方が0
である場合には、第一の層(I)102は、炭素原子を
含有しない領域として、第1の領域(1)108か又は
第2の領域(2)109を有し、それよりも高い分布濃
度C(3)を有する第3の領域(3)を有する。
この場合、炭素原子を比較的高濃度に含有させて自由表
面107から第一の層(I)102中への電荷の注入防
止効果が得られる様にするのであれば第1の領域(i)
ioaを、炭素原子の含有しない領域として第一の層(
I)102を設計する必要があり、又、逆に支持体10
1側から光受容層104中への電荷の注入防止及び支持
体iotと光受容層104との間の密着性の改良を計る
のであれば、第2の領域(2)109を炭素原子の含有
しない領域として第一の層(I)102を設計する必要
がある。本発明に於いては、3者の中、最大の分布濃C
(3)を有する第3の領域(3)110は、良好な光感
度特性を堆持しつつ第一の(I)102の暗抵抗の向上
を計る場合には、分布濃度C(3)の値としては、比較
的低い数値に設定すると共に、その層厚としては必要な
範囲に於いて充分な厚さとするのが望ましい。
又、分布濃度C(3)の値を比較的高い数値に設定する
ことで第3の領域(3)110によって電荷注入防止効
果を期待するのであれば、第3の領域(3)110の層
厚は、電荷柱入阻止の効果が充分得られる範囲に於いて
、出来るだけ薄くすると共に、第2の層(II)103
の自由表面107側、又は支持体101側に出来るだけ
接近した位置に第3の領域(3)110を設けるのが望
ましい。
この場合に於いて、第3の領域(3)110が支持体1
01側の方により接近して設けられる場合には、第1の
領域(1)108は、その層厚を必要な範囲に於いて充
分薄くされ、支持体101と光受容層104との間の密
着性の向上を主に計る為に設けられる。
第3の領域(3)110が自由表面107側の方により
接近して設けられる場合には、第2の領域(2)109
は第3の領域(3)lt。
が多湿雰囲気に晒されるのを防ぐ目的の為に主に設けら
れる。
本発明に於いて、第1の領域(1)及び第2の領域(2
)の層厚としては、分布濃度c(1)、C(2)との関
係に於いて適宜所望に応じて決定されるが、好ましくは
、0.003〜100終、より好ましくは9.004〜
80IL、最適には0.005〜50ILが望ましい。
又、第3の領域(3)110の層厚は、分布濃度C(3
)との関係に於いて適宜決定されるが、好ましくは0.
003〜80ル、より好ましくは0.004〜50#L
、最適には0.005〜40ルとされるのが望ましい。
第3の領域(3)110に電荷注入阻止層としての機能
を主に持たせる場合には、第一の層(I)102の支持
体101側又は自由表面107側に接近して設けると共
に、その層厚を好ましくは30ル以下、より好適には2
0JL以下、最適にはlO#L以下とするのが望ましい
この際、第3の領域(3)110が接近して設けられる
支持体101側にある第1の領域(1)108又は自由
表面107偏にある第2の領域(2)109の層厚は、
第3の領域(3)110に含有される炭素原子の分布濃
度C(3)の値と生産的効率の点とからによって適宜状
められるが、好ましくは5p以下1、より好ましくは3
ル以下、最適には1%以下とされるのが望ましい。
本発明に於いて、炭素原子の含有分布濃度C(3)の最
大値としては、シリコン原子とゲルマニウム原子と炭素
原子との和(以後[T(SiGeC)Jと記す)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。
又、分布濃度C(3)の最小値は、T(SiGeC)に
対して好ましくはlO原子ppm 、より好ましくは1
5原子ppm 、最適には20原子ppIIとされるの
が望ましい。分布濃度C(1) 、 C(2)が0でな
い場合は、その最小値としては、T(SiGeC)に対
して、好ましくはl原子ppm 、より好ましくは3原
子pp腸、最適には5原子ppmとされるのが望ましい
本発明に於いて、炭素原子の分布状態は、第一の層(I
)102全体に於いては、前記した様に層厚方向に不均
一であるが、第1.第2゜第3の各領域に於いては、層
厚方向に均一である。
第12図乃至第15図には、第一の層(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。
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図に於いて使用したものと同様
に意味を持つ。
第12図に示される例では、炭素原子の分布濃度C(C
)は位置tF3より位置t9まではC21とし、位置t
9から位置t11まではC2,とし、位置tIIがら位
置t□までは’21としている。
第13図に示される例では、炭素原子の分布濃度C(C
)は位置t3から位置t1□までは”IJとし、位置t
、2から位置tIBまでは5.と階段状に増加させ、位
置t13から位置t工までは亀と減少させている。
第14図の例では、炭素原子の分布濃度C(C)は位置
t、から位置t1゜まで9&とし、位置t14から位置
t+sまではC77と階段状に増加させ、位置t5.か
ら位置t□まで初期の濃度よりも少ない濃度C,,,:
 している。
第15図に示される例では、炭素原子の分布濃度C(C
)は位置t、から位置t16まではC2,とし位置t+
gから位置t17まではC3oに減少させ、位置t17
から位置t1fまではC3,と階段状に増加させ、位置
tl&から位置1BまではC3I、まで減少させている
本発明に於いて、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)(前述した第1.
第2.第3の領域の少なくとも2つの領域で構成される
)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(I)102の全層領域を占める様に設けられ
、第一の(1)102の自由表面から107からの電荷
の注入を防止するためには、自由表面側近傍に設けられ
、支持体101と光受容層104との間の密着性の強化
を計るのを主たる目的とする場合には、光受容層104
の支持体側端部層領域を占める様に設けられる。
第一番目の場合、層領域(、C)中に含有される炭素原
子の含有量は、高光感度を維持する為の比較的少なくさ
れ、2番目の場合第一の層(I)102の自由表面10
7からの電荷の注入を防ぐために炭素原子の含有量は比
較的多くされ、第3番目の場合には、支持体lO1との
密着性の強化を確実に図る為に炭素原子の含有量は比較
的多くされるのが望ましい。
又、前三者を同時に達成する目的の為には、支持体10
1側に於いて比較的高濃度に窒素原子を分布させ、第一
の層(I)102の中央に於いて比較的低濃度に分布さ
せ、第一の層(I)102の自由表面107側の表面層
領域には、炭素原子を多くした様な、炭素原子の分布状
態を層領域(C)中に形成すれば良い。
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側で炭素原子の分布濃度C(C)を多く
した層領域(C)を形成するのが望ましい。
本発明に於いて、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、核化の層領域の特性や核化の層領域と
の接触界面に於ける特性との関係も考慮されて、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(以後rT (S 1GeC)Jと記す)
に対して好ましくは、o、ooi〜50原子%、より好
ましくは0.002〜40原子%、最適には。
0.003〜30原子%とされるのが望ましい。
本発明に於いて、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(I)102の全
域を占めなくとも、層領域(C)の層厚TO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(N)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(I)102の層厚Tに対して占める割合が
5分の2以上となる様な場合には、層領域(C)中に含
有される窒素原子の量の上限としては、T(SiGeC
)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
、上記した様に支持体101側又は/及び第二の層(I
I)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(B)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と第一の層
(I)102との間の密着性をより一層向にさせること
及び受容電位を向上させることが出来る。
上記局在領域(B)は、第一の層(I)102の支持体
101側および第二の層(II )103側の表面から
5w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CB)は、第一の層(
I)102の、支持体101からまたは第二の層(II
)103側の表面から5ル厚までの層領域(L丁)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(B)を層領域(L丁)の一部とするか又は全
部とするかは、形成される光受容層104に要求される
特性に従って適宜法められる。
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)の最
大値Cmaxが、好ましくは500原子ppm以上、よ
り好ましくは800原子ppm以上、最適には1000
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、第一の層(I)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(II )103の表面からの層厚で5
p以内に分布濃度の最大値Cwaxが存在する様に形成
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。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(■)lO2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m族原子)、例えば、硼素(B)、アルミニウム
(AM)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タ
リウム(T1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(B
i)等でアリ、殊に、好適に用いられるのは、P、As
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
(1)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101と
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、核化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、o、oi〜5X10原子PPn+、ヨ’J好
適には0.5〜1×lo4原子ppm 、 aia4:
ハ1〜5 X 10aj7.子ppm トサれるのが望
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(D)の含有量が
、好ましくは3o原子PPff1以上、より好適には5
o原子ppm以」二、最適には、lOO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10了ノが中極性に帯電処理を
受けた際に支持体lO1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107.が−極性に帯
電処理を受けた際に、支持体101側から光受容層10
4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0.05〜500原子ppm 、最適には0.
1〜200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ppm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h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。
本発明ニオイテ、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。例えば、グロー放電法によッテ、a −Ge(
Si 、 H、X)で構成される第一の層領域(G)1
05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IE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 (S i 、 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二にする場合には、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馬、S i、tH,、
S i、H,、S i4H,、$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 H,、S
i、H,、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 H,、G e、LH6、G eJH,、
G e4H,、、G e、H,2、G e、H,、、G
 e、H,4、G e、H,、、G e9H,芹のガス
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、
Ge膓、G e2H,、G e、H,)y<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I\ロゲン化合物が挙げら
れ、例えばハロゲンガス、/蔦ロゲン化物、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、CMF、CfLF、、BrFBrF、
、IFl、I F、、ICJI、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、S i、Ft、 S i 0文。、5iBr
や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−SiGeから成る第一の層領域(G)
105を形成する本が出来る。
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1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、H,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
易にな葛様に図る為にこれ等のガスに更に水素ガス又は
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、各カ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、F2、
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 i H
,F2、S i H,I、、S i H2Cl、、S 
i HCu3、S i H,B r、、5iHBr、等
ノハロゲン置換水素化硅素、及びG e HF、、 G
 e H,F2、GeH,F、G e HCl、、G 
eHC文、G e H,Cl、G e HB r、、G
 e H,B r、、G e H,B r、G e H
I、、G e H,I2、G e H,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、GeFl、GeC交4、GeBr、
Ge1. GeF、GeC1、G e B r、、G 
e I、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形成用の出発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1.%はS i H4、
SiユH1、S i、H,、S i、H,μ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,、G e
、H,、G e、H,、G e4H,、、Ge、H,、
、G e(H,4゜G e、H,、、G e、H,、、
G e、Hユ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車が出来る
本発明の好ましい例において、形成される第一)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、0.01〜40原子%、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−3t(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(II)
)を使用して、第1の層領域(G)105を形成する場
合と、同様の方法と条件に従って形成する事が出来る。
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(5,)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。例
えば、グロー放電法によって、a−3i(H,X)で構
成される第2の層領域(s)ioe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/及びハ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−3i(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
される層中にその量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(C,H,) 、プロパン(C,H,)、n−
ブタン(n C4H1o) +ペンタン(C,H,p、
エチレン系炭化水素としては、エチレン(C2H4) 
、プロピレン(C,H,) 、 j 7 y −H(c
<Hr) 、ブ7 y −2(C4H,) イ’)ブチ
レン(C+Ht) 、ペンテン(c、H,61)+ ア
セチレン系炭化水素としては、アセチレン(C,HJ)
 、メチルアセチレン(C,Hイ)、ブチン(C4H,
)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、5t(CH,入、 S 
i (C2H,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/i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、例えば素(N工03)、四二酸
化窒素(N、O,) 、π:酸化窒素(N、O,) 、
 三酸化窒素(No、) 、 シ!J :I7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(HaS i OS i H,)、トリシロキサ
ン(HlS i OS i H,OS i H3)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(Nλ)、アン
モニア(NF2)、ヒドラジン(H,N N Hよ)、
アジ化水素(HN、)、アジ化アンモニウム(NHヤN
Ω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CF3N)、四弗化窒素
(F4N2)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ットとして使用す
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、これ等のカスのカスプラズマを形成して前記シリコ
ンウェ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・ン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態(d
epthprofile)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
いる伺らかの方法により、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度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 一層厚方向において、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4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B、H□、B4H,、、B 、H,、BよHll、
n、n、、、 n、n、2、B。
B14等の水素化硼素、BFJ、 BCI、、BBrj
等(7) /\0ゲン化硼素等が挙げられる。この他、
A i Cl、、cec文2、Ge (CH,) 、 
I ncu、、T文c i、、等も挙げることが出来る
第■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よH4、等の水素化燐、PHやI、PFj、 PFj
、 PCI、、P C1,、PBr、、PBr、、P 
I3等のハロゲン化燐が挙げられる。この他、A s 
B3、A s F、、A s C51,、AsBr、、
AsF、、S bHJ、S bFJ、S bF、、Sb
C!13、sbc魁、BiHJ、B1Cu、、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(I)102を構成し、伝導
特性を支配する物質を含有銅して支持体101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30λ以上、より好適に
は40λ以上、最適には50λ以上とされるのが望まし
い。また、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ppm以上とされる
場合第1図に示される光導電部材100においては、第
一の層(I)102上に形成される第二の層(IL)1
03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(In) 103とを構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ている+7
)−t’、両層(I)102および(n) 103 ノ
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(且)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−(s;
xN+−)y(H,x)+、」と記す。但し、o <x
 、 y<1)で構成される。
a−(sixNI−y)、 (HIX)、、で構成され
る第二の層(IL)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1作製する第二の層(L)10
3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(]I) 1
03を形成してもよい。
グロー放電法によって第二の層(2)103を形成する
には、a−(S+xN+−y)7 (HIX)l−7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10
1上に既に形成されである第一の層(I)102上に、
a−(SiyN+−y)y (HIX)l−1を堆積さ
せればよい。
本発明において、 a−(S iw IL−y)y (
H+x)+−7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・ン素、塩素が望ましいも
のである。
本発明において、第二の層(且)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(u) 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、イオンプレーテ
ィンク法、エレクトロンヒーム法等が挙げられる。これ
等の製造法は、製造条件、設@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
(n) 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(1) 10
3を形成しても良い。
グロー放電法によって、a−9iN (H,X)で構成
される第二の層(It) 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−3i
N ()l、X)からなる第二の層(1103を形成さ
せれば良い。
また、スパッタリング法で第二の層<1) 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/\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Si^
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−/ トとSi、N、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Si古とで構
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(厘)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(11) 
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) 103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、5IH41Si、H,、S
i、H,、St、H,、等のガス状態のまたはガス化し
得る水素化硅素(シラン類)が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、シリコン原子供
給効率の良さ等の点で5in4.5i2Ht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(u) 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5iFl、
Si人、 5iCU4.SiBr4等ノハロゲン化硅素
が好ましいものとして挙げることができる。
更には、SiH,F2,5iH21,、SiH,C見、
 、5iHC見、。
SiH,Br2.5iHBt、等(7)ハロゲン置換水
素化硅素、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(11) 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硅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(u) 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/\ロゲン化硅
素化合物は、第二の層(X) 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(JI) 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、 
C1F 、CJI F、 、BrF、、 BrFj。
IF、、 IF7.10文、IBr等+7)/”ロゲン
間化合物、HF。
HCI 、 HBr 、HI等のハロゲン化水素を挙げ
ることができる。
第二の層(i) 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(
す、アンモニア(NH,) 、 ヒドラジン()12N
NH2) 、アジ化水素(uNJ 、アジ化アンモニウ
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(F 4N 2)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(I) 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、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できる。
本発明における第二の層(1)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、必要番と応じて水
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t±、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−(SixN、−杓(I(、X)、□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(z) 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−(SiイN1−夷(
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(且)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−(SiXNl−r)y(HIX)lつが作成さ
れる。
第一の層(1)102(7)表面に、a−(SlyNl
−Jy (o、x)1−7から成る第二の層(I) 1
03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+ xNl−y)7 (H2X)1−y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(g to3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(IL) 103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(x) to3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看利であるが、これ等の層形成法で
第二の層(1)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−(SiyNI−x)7 (o、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
−(SixN1−x)y (H,X)1−7が生産性良
く効果曲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i、o〜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〜l Torr
、より好適には、0.1〜Q、5 Tart程度とされ
るのが望ましい。
本発明において、第二の層(1) 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−(S+Jl−
y)y (H,X)1−1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
(、I[) 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(几)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。
すなわち、前記一般式a−(SiyN、x)y (H、
x)1−yで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−3i、N、−一と記す、但し、0 <a<1 )
4 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、ra−(Sibll−−e ’IJ
と記す。但し、Q <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
とで構成さレル非晶質材料(以後、”−(S’b’+−
j)e(H9X)+−eJト記ス。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(][) 103がa −S
 Iam、−aで構成される場合、第二の層(且)10
3に含有される窒素原子の量は、好ましくは1×10〜
60原子%、より好適には1〜50原子%、最適にはl
O〜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 −S i jCaの表示で行えば、aが
好ましくは0゜4〜o、a99f39 、より好適には
0.5〜で構成される場合、第二の層(1) 103に
含有される窒素原子の量は、好ましくは1×lθ〜55
原子%とされ、より好ましくは1〜55原子%、最適に
は10〜5!5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■優れたものとして充分適用され得る。
すなわち、先のa−(Sjb”l−レ)c H+−d7
) bおよびC表示で行えば、bが望ましくは0.45
〜0.99111111 、より好適には0.45〜0
.89、最適には0.45〜0.8であり、Cが好まし
くは0.8〜0.88、より好適には0.65〜0.8
8、最適には0.7〜0.85であるのが望ましい。
第二の層(IL) 103がa−(Sia?L−Jy(
H+X)+−eで構成される場合には、第二の層(1)
 103中に含有される窒素原子の含有量としては、好
ましくは、1x10〜θO原子%、より好適には1〜b
O原子%、最適には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19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−(SiaN+−j)e(H9X)+
−eのdおよびeの表示で行えばdが好ましくは0.4
〜Q、99999 。
より好適には0.4〜0.98、最適には0.45〜0
.8であり、eが好ましくは0.a〜0.99999 
、より好適には0.825〜0.99、最適には0.8
1〜0.88であることが望ましい。
本発明における第二の層(且)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(II)los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(IL) 103の層厚として
は、好ましくは0.003〜30g、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101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、ステンレス
、All、Cr、Mo、Au、Nb、Ta、■、Ti、
PL、Pd等の金属又はコレ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、NiCr1.A
Jl、Cr、Mo、Au、Ir、Nb、Ta、■、Ti
、Pt、Pd、I n20.、SnO2、I T O(
I n、O,+ 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ィルムであれば、NiCr、A
M、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
の表面に導電性が付与される。
支持体101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101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。丙午ら
、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、支持体101の厚さは、好ましくは、1
0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16図に光導電部材の製造装置の一例を示す。
図中、1102〜1106で示すガスボンベには、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SiH4ガス”(純度99.999%、以下S 
i H4/ Heと略す。)ボンベ、1103はHeで
稀釈されたGeH4ガス(純度99.999%、以下G
 e H4/ Heと略す。)ボンベ、1104はC7
H4稀釈ガス(純度99.99%)ボンベ、1105は
Heガス(純度99.999%)ボンベ、1106はH
2ガス(純度99.999%)ボンベである。
これらのガスを反応室ttotに流入させるにはガスボ
ンベ1102〜1106のバルブ1122〜1126、
リークバルブ1135が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111
7〜1121、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1134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5X10Torrになった
時点で補助バルブ1132,1133、流出バルブ11
71〜1121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 H+/Heガス、
ガスボンベ1103から(7) G e H4/Heガ
ス、ガスボンベ1104からのC2H4ガスを、バルブ
1122,1123.1124を開いて出口圧ゲージ1
127,1128゜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11
071108.1110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゜
1119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(7)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1
137の温度が加熱ヒーター1138により50〜40
0℃の範囲の温度に設定されていることを確認した後、
電源1140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 Hヰ/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11
18〜1120の開口を適宜変化させる操作を行ってC
zH,+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)105上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、H6,P HJ等のガ
スを堆積室1101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。
」二記の様にして所望層厚に形成された第一の層(I)
102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S i H4ガス、N H,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110
1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 i F、ガスとNH,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バルブ以外の
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
1101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1134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l素原子の量−
は例えば、グロー放電による場合はS i H4ガスお
よびN H,ガスの反応室1101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!イと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rイ色シリ・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(II)10
3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 i F4ガスが反応室11
01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はモーター139により一定速度で回転
させてやるのが望ましし1゜以下実施例について説明す
る。
実施例1 第16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No1l−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
7図に、又、炭素原子の含有方墳j濃度は第18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(sec)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1.X、2 文u、
x・sec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
することによって一当該試料(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(10mW)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16図に示した製造装置によりシリンダー状のA文基
体上に第3表比示す条件で電子写真用像形成部材として
の試料(試料s、 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
7図に、また、戻素原子の含有分布濃度は第18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、各試料に就て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 第16図に示した製造装置によりシリンダー状のAM基
体上に第5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、 31−1〜37−8)をそれぞれ
作成した(第6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
17図に、また、戻素原子の含有分布濃度は第18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、各試料に就て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4 第16図に示した製造装置により、シリンダー状のAi
基体上に第7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、 4l−1−47−8)をそれぞ
れ作成した(第8表)。
各試料における、ゲルマニウム原子の含有分冷戻 濃度は第17図に、また、冑素原子の含有分布濃度は第
18図に示される。
これ等の試料のそれぞれに就で、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、各試料に就て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5 層(II)103の作成条件を第8表に示す各条件にし
た以外は実施例1の試料崩、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(試料勤、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
にとる耐久性の評価の結果を第10表に示す。
実施例8 層(II)103の形成時、シリコンウェハおよび窒化
シリコンウェハのターゲツト面積比を変えて、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の試料勤。
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。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1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11表の如き結果を得た。
実施例7 層(II)103(7)形成時、S t H4カX ト
N Hsi ス(’)流量比を変えて、層(II)10
3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に述べ
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12表の如き結果を得た。
実施例8 層(II)103の層の形成時、94H,ガス、SiF
4ガス、N H,ガスの流量比を変えて、層(Iり10
3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、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13表の如き結果を得た
実施例8 層(II)103の層厚を変える以外は、実施例1の試
料No、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14表の結果
を得た。
第14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:13.56MHz 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、第一の層
(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15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16
図は、本発明で使用された装置の模式的説明図、第17
図、第18図は夫々本発明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(I) 103・・・第二の層(n) 104・・・光受容層 第1図 +07 100 −C 第8図 C −一一一一一−C 第12図 第13図 OC23C25C24 C(C) 第14図 第15図 C(0)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (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(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、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夫々
    、C(1)、C(3)、C(2)なる第1の領域(1)
    、第3の領域(3)、第2の領域(2)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、
    C(3) >C(2) 、 C(1)で、且つC(1)
    、C(2)の少なくともいずれか一方は0でないか又は
    C(1)、C(2)は等しくはない)。
  2. (2)第一の層領域(Gつ及び第二の層領域(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. (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. (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. (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範囲第1項に記載
    の光導電部材。
  6. (6)第一の層領域(G)中に伝導性を支配する物質が
    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。
  7. (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. (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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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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