JPS60205458A - 光受容部材 - Google Patents

光受容部材

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JPS60205458A
JPS60205458A JP59061969A JP6196984A JPS60205458A JP S60205458 A JPS60205458 A JP S60205458A JP 59061969 A JP59061969 A JP 59061969A JP 6196984 A JP6196984 A JP 6196984A JP S60205458 A JPS60205458 A JP S60205458A
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JP59061969A
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Keishi Saito
恵志 斉藤
Masahiro Kanai
正博 金井
Tetsuo Sueda
末田 哲夫
Teruo Misumi
三角 輝男
Yoshio Tsuezuki
津江月 義男
Kyosuke Ogawa
小川 恭介
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to EP85301654A priority patent/EP0160369B1/en
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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線。
可視光線、赤外線、X線、γ線等を示す)の様な電磁波
に感受性のある光受容部材に関する。
さらに詳しくは、レーザー光などの可干渉性光を用いる
のに適した光受容部材に関する。
デジタル画像情報を画像として記録する方法として、デ
ジタル画像情報に応じて変調したレーザー光で光受容部
材を光学的に走査することにより静電潜像を形成し、次
いで該潜像を現像、必要に応じて転写、定着などの処理
を行ない、画像を記録する方法がよく知られている。
中でも電子写真法を使用した画像形成法では。
レーザーとしては小型で安価なHe−Neレーザーある
いは半導体レーザー(通常は650〜820nmの発光
波長を有する)で像記録を行なうことが一般である。
特に、半導体Lノーザーを用いる場合に適した電子写真
用の光受容部材としては、その光感度領域の整合性が他
の種類の光受容部材と比べて格段に優れている点に加え
て、ビッカース硬度が高く、社会的には無公害である点
で、例えば特開昭54−86341号公報や4.′F開
昭56−83746号公報に開示されているシリコン原
子を含む非晶質材料(以後r A −SiJと略記する
)から成る光受容部材が注目されている。
面乍ら、光受容層を単層構成のA−Si層とすると、そ
の高光感度を保持しつつ、−電子写真用として要求され
る1012ΩCa+以上の暗抵抗を確保するには、水素
原子やハロゲン原子或いはこれ等に加えてポロン原子と
を特定の値範囲で層中に制御された形で構造的に含有さ
せる必要性がある為に1層形成のコントロールを厳密に
行う必要がある等、光受容部材の設計に於ける許容度に
a(成りの制限がある。
この設計上の許容度を拡大出来る、詰り、ある程度低暗
抵抗であっても、その高光感度を有効に利用出来る様に
したものとしては、例えば、特開昭54−121743
号公報、特開昭57−4053号公報、特開昭57−4
1.72号公報に記載されである様に光受容層を伝導特
性の異なる層を積層した二層以上の層構成として、光受
容層内部に空乏層を形成したり、或いは特開昭57−5
2178号、同52179号、同52180号、同58
159号、同58160号、同58161号の各公報に
記載されである様に支持体と光受容層の間、又は/及び
光受容層の上部表面に障壁層を設けた多層構造としたり
して、見掛は上の暗抵抗を高めた光受容部材が提案され
ている。
この様な提案によって、A−5i系先光受容材はその商
品化設計上の許容度に於いて、或いは製造上の管理の容
易性及び生産性に於いて飛躍的に進展し、商品化に向け
ての開発スピードが急速化している。
この様な光受容層が多層構造の光受容部材を用いてレー
ザー記録を行う場合、各層の層1ゾに斑がある為に、レ
ーザー光が可干渉性のqt色光であるので、光受容層の
レーザー光照射側自由表面、光受容層を構成する各層及
び支持体と光受容層との層界面(以後、この自由表面及
び層界面の両者を併せた意、味で「界面」と称す)より
反射して来る反射光の夫々が干渉を起す可能性がある。
この1渉現象は、形成される可視画像に於いて、所謂、
干渉縞模様となって現われ、画像不良の要因となる。殊
に階調性の高い中間調の画像を形成する場合には、画像
の見悪くさは顕著となる。
まして、使用する半導体レーザー光の波長領域が長波長
になるにつれ光受容層に於ける該レーザー光の吸収が減
少してくるので前記の干渉現象は顕著である。
この点を図面を以って説明する。
第1図に、光受容部材の光受容層を構成するある層に入
射した光IQと」;層界面102で反射した反射光R1
,下部界面101で反射した反射光R2を示している・ 層の平均層厚をd、PL折率をn、光の波長をの層厚差
で不均一であると、反射光R1、R2が2nd=mλ(
mは整数、反射光は強め合は弱め合う)の条件のどちら
に合うかによって、ある層の吸収光量および透過光量に
変化を生じる。
多層構成の光受容部材においては、第1図に示す干渉効
果が各層で起り、第2図に示すように、それぞれの干渉
による相乗的悪影響が生じる。その為に該干渉縞模様に
対応した干渉縞が転写部材上に転写、定着された可視画
像に現われ、不良画像の原因となっていた。
この不都合を解消する方法としては、支持体表面をグイ
ヤモンドシノ削して、±500人〜士xooooAの凹
凸を設けて光散乱面を形成する方法(例えば特開115
8−162975℃公報)アルミニウム支持体表面を黒
色アルマイト処理したり、或いは、樹脂中にカーボン、
71′色顔ネ1、染料を分散したりして光吸収層を設け
る方法(例えば特開昭57−165845号公fυ)、
アルミニウム支持体表面を梨地状のアルマイト処理した
り、サンドブラストにより砂目状の微細凹凸を設けたり
して、支持体表面に光散乱反射防止層を設ける方法(例
えば特開昭57−16554号公報)等が提案されてい
る。
面乍ら、これ等従来の方法では、画像上に現われる干渉
縞模様を完全に解消することが出来なかった。
即ち、第1の方法は支持体表面を特定の大きさの凹凸が
多数設けられただけである為、確かに光散乱効果による
干渉縞模様の発現防止にはなっているが、光散乱として
は依然として正反射光成分が残存している為に、該正反
射光による干渉縞模様が残存することに加えて、支持体
表面での光散乱効果の為に照射スポットに拡がりが生じ
、実質的な解像度低下の要因となっていた。
第2の方法は、黒色アルマイト処理程度では、完全吸収
は無理であって、支持体表面での反射光は残存する。又
1着色顔料分散樹脂層を設ける場合はA −Si層を形
成する際、樹脂層よりの脱気現象が生じ、形成される光
受容層の層品質が著しく低下すること、樹脂層がA−S
i層形成の際のプラズマによってダメージを受けて1本
来の吸収機能を低減させると共に、表面状態の悪化によ
るその後のA−3i層の形成に悪影響を与えること等の
不都合さを有する。
支持体表面を不規則に荒す第3方法の場合には、第3図
に示す様に、例えば入射光IOは、光受容層302の表
面でその一部が反射されて反射光R1となり、残りは、
光受容層302の内部に進入して透過光11となる。透
過光■1は、支持体302の表面に於いて、その一部は
、光散乱されて拡散光Kl 、に2 、に3 ・・とな
り、残りが正反射されて反射光R2となり、その一部が
出射光R3となって外部に出て行く、従って1反射光R
1と干渉する成分である出射光R3が残留する為、依然
として干渉縞模様は完全に消すことが出来ない。
又、干渉を防止して光受容層内部での多重反射を防止す
る為に支持体301の表面の拡散性を増加させると、光
受容層内で光が拡散して/\レーションを生ずる為解像
度が低下するという欠点もあった。
特に、多層構成の光受容部材においては、第4図に示す
ように、支持体401表面を不規則的に荒しても、tj
l、 1層402での表面での反射光R2,第2層での
反射光R1,支持体401面での正反射光R3の人々が
干渉して、光受容部材の各層厚にしたがって干渉縞模様
が生じる。従って、多層構成の光受容部材においては、
支持体401表面を不規則に荒すことでは、干渉縞を完
全に防止することは不可能であった。
又、サンドブラスト等の方法によって支持体表面を不規
則に荒す場合は、その粗面度がロント間に於いてバラツ
キが多く、1[つ同一ロットに於いても粗面度に不均一
があって、製造管理」−共合が悪かった。加えて、比較
的大きな突起がランダムに形成される機会が多く、斯か
る大きな突起が光受容層の局所的ブレークダウンの原因
となっていた。
又、単に支持体表面501を規則的に荒した場合、第5
図に示すように1通常、支持体501表面の凹凸形状に
沿って、光受容層502が堆積するため、支持体501
の凹凸の傾斜面と光受容層502の凹凸の傾斜面とが平
行になる。
したがって、その部分では入射光は2ndl=mλまた
は2nd1= (m+y2)入が成立ち、夫々明部また
は暗部となる。また、光受容層全体では光受容層の層厚
d1.d2.d3、な層厚の不均一性があるため明暗の
縞模様が現われる。
従って、支持体501表面を規則的に荒しただけでは、
干渉縞模様の発生を完全に防ぐことはでさない。
又、表面を規則的に荒した支持体上1と多層構成の光受
容層を堆積させた場合にも、第3図において、一層構成
の光受容部材で説明した支持体表面での正反射光と、光
受容層表面での反射光との干渉の他に、各層間の界面で
の反射光による干渉が加わるため、一層構成の光受容部
材の干渉縞模J!発現度合より一層複雑となる。
本発明の目的は、前述の欠点を解消した光に感受性のあ
る新規な光受容部材を提供することである。
本発明の別の目的は、可干渉性単色光を用いる画像形成
に適すると共に製造管理が容易である光受容部材を提供
することである。
未発151の更に別の[1的は、画像形成時に現出する
干渉縞模様と反転現像時の斑点の現出を同時にしかも完
全に解消することができる光受容部材を提供することで
もある。
本発明のもう1つの別の目的は、電気的耐圧性及び光感
度が高く、電子写真特性に債れた光受容部材を提供する
ことでもある。
本発明の更にもう1つの目的は、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14
jることが出来る電子写真用に適した光受容部材を提供
することでもある。
未発11の光受容部材は、シリコン原子とゲルマニウム
原子とを含む非晶質材料で構成された第1の層と、シリ
コン原子を含む非晶質材木1で構成され、光導電性を示
す第2の層とが支持体側より順に設けられた多層構成の
光受容層を有する光受容部材に於いて、前記第1の層中
に於けるゲルマニウム原子の分布状態が層厚方向に不均
一であり、且つ前記iiの層及び前記第2の層の少なく
とも一方に伝導性を支配する物質が含有され、該物質が
含有されている層領域に於いて、該物質の分IH5状態
が層厚方向に不均一であると共に前記光受容層がショー
トレンジ内に1対以上の非乎行な界面をイロ〜該J11
i行な界面が、層厚方向と毛直な面内の少なくとも一方
向に多数配列している事を特徴とする特以下、本発明を
図面に従って具体的に説明する。
第6図は、本発明の基本原理を説明するための説151
図である。
本発明は装置の要求解像力よりも微小な凹凸形状をイl
する支持体(不図示)上に、その凹凸の傾斜面に沿って
多層構成の光受容層をイー1し、++に光受容層は第6
図の一部に拡大して示されるように、第2i602の層
厚がd5からd6と連続的に変化している為に、界面6
03と界面604とは互いに傾向きを有している。従っ
て、この微小部分(ショートレンジ)42に入射した可
干渉性光は、該微小部公文に於て干渉を起し、微小な干
渉縞模様を生ずる。
又、第7図に示す様に第1層701と第2層702の界
面703と第2層702の自由表面704とが非平行で
あると、第7図の(A)に示す様に入射光IQに対する
反射光R1と出射光R3とはその進行方向が互いに異る
為、界面703と704とが平行な場合(第7図のr 
(B) J )に較べて干渉の度合が減少する。
従って、第7図の(C)に示す様に、一対の界面が平行
な関係にある場合(r(B)J)よりも非平行な場合(
r (A) J )は干渉しても干渉縞模様のIJI 
rttsの差が無視し得る程度に小さくなる。その結果
、*小部分の入射先部は’tz均化される。
このことは、第6図に示す様に第2層602の層厚がマ
クロ的にも不均一(d7\dB)であっても同様に云え
る為、全層領域に於て入射X量が均一になる(第6図の
r (D)J参照)6また、光受容層が多層構成である
場合に於いて!!q剣側から第2層までiTf干渉性光
が透過した場合に就いて本発明の効果を述べれば、第8
図に示す様に、入射光IQ に対して、反射光R1,R
2,R3,R4,R5が存在する。
その為各々の層で第7図を似って前記に説明したことが
生ずる。
従って、光受容層全体で考えると干渉は人々の層での相
乗効果となる為、本発明によれば、光受容層を構成する
層の数が増大するにつれ、より一層干渉効果を防止する
ことが出来る。
又、微小部分内に於て生ずる干渉縞は、微小部分の大き
さが照射光スポラ1[より小さい為、即ち、解像度限界
より小さい為1画像に現われることはない、又、仮に画
像に現われているとしても眼の分解能以下なので実質的
には何部支障を生じない。
本発明に於いて、凹凸の傾斜面は反射光を一方向へ確実
に揃える為に、鏡面仕上げとされるのが望ましい。
本発明に適した微小部分の大きさ交(凹凸形状の一周期
分)は、照射光のスポット径をLとすれば、文≦してあ
る。
又未発りjの目的をより効果的に達成する為には微小部
公文に於ける層厚の差(d5−d6 )は、!!!射光
の波長をλとすると、 入 d5−d6≧ 7] (n:第2層602の屈折率) であるのが望ましい。
本発明に於ては、多層構造の光受容層の微小部公文の層
厚内(以後「微小カラム」と称す)に於て、少なくとも
いずれか2つの層界面がjl平行な関係にある様に各層
の層厚が微小カラム内に於て制御されるが、この条件を
満足するならば該微小カラム内にいずれか2つの層界面
が平行な関係にあっても良い。
但し、平行な層界面を形成する層は、任意の2つの位置
に於ける層厚の差が 以下である様に全領域に於て均一層厚に形成されるのが
望ましい。
光受容層を構成する第1の層、第2の層各層の形成には
本発明の目的をより効果的11つ容易に達成する為に、
層厚を光学的レベルで1確に制御できることからプラズ
マ気相法(PCVD法)、光CV D 法、熱CVD法
が採用サレる。
支持体表面に設けられる凹凸は、7字形状の切刃を有す
るバイトをフライス盤、旋盤等のりJ削加工機械の所定
位置に固定し、例えば円筒状支持体を予め所望に従って
設計されたプロゲラL、に従って回転させなから規))
1)的に所定方向に移動させることにより、支持体表面
を正確に切削加工することで所望の凹凸形状、ピッチ、
深さで形成される。この様な切削加工法によって形成さ
れる凹凸が作り出す逆V字形線状突起部は、円筒状支持
体の中心軸を中心にした螺線描造を有する。逆V字形突
起部の螺線描造は、二重、三重の多毛螺線描造、又は交
叉軸線構造とされても差支えない。
或いは、螺線描造に加えて中心軸に沿った直線構造を導
入しても良い。
支持体表面に設けられる凹凸の凸部の縦断面形状は形成
される各層の微小カラム内に於ける層厚の管理された不
均一化と、支持体と該支持体上に直接設けられる層との
間の良好なに着性や所望の電気的接触性を確保する為に
逆V字形とされるが、好ましくは第9図に示される様に
一1質的に二等辺三角形、直角三角形成いは不等辺三角
形とされるのが望ましい、これ等の形状の中殊に二等辺
三角形、直角三角形が望ましい。
本発明に於ては、管理された状態で支持体表面に設けら
れる凹凸の各ディメンジョンは、以Fの点を考處した上
で、未発りjの1」的を結果的に達成出来る様に設足さ
れる。
即ち、第1は光受容層を構成するA−5i層は、層形成
される表面の状!!、に構造敏感であって、表面状態に
応して層品質は大きく変化する。
従って、A−3i層の層品質の低−トを招来しない様に
支持体表面に設けられる凹凸のディメンジョンを設定す
る必要がある。
第2には光受容層の自由表面に極端な凹凸があると1画
像形成後のクリーニングに於てクリーニングを完全に行
なうことが出来なくなる。
また、ブレードクリーニングを行う場合、ブレードのい
たみが早くなるという問題がある。
上記した層堆積上の問題点、電f−写真法のプロセス」
二の問題点および、干渉縞模様を防ぐ条r1−を検δ・
(シた結果、支持体表面の四部のピッチは、tIfまし
くは500μm−0,3μm、より&fましくは200
 gm−1gm、最適には50p、m〜5gmであるの
が望ましい。
又、凹部の最大の深さは、好ましくは0.1gm〜5μ
m、より女子ましくは0.3μm〜3gm、最適には0
.6pm〜2μmとされるのが望ましい、支持体表面の
凹部のピッチと最大深さが上記の範囲にある場合、凹部
(又は線−ヒ突起部)の傾斜面の傾きは、好ましくは1
度〜201[、より好ましくは3度〜15度、最適には
4度〜10度とされるのが望ましい。
又、この様な支持体−ヒに堆積される各層の層厚の不均
一性に基〈層厚差の最大は、同一ピッチ内で好ましくは
O1lルm〜2pLm、より好ましくはO,lpLm”
1.5pm、最適には0.2pm−1#L、mとされる
のが望ましい。
さらに本発明の光受容部材における光受容層はシリコン
原子とゲルマニウム原子とを含む非晶質材料で構成され
た第1の層とシリコン原Pを含む非晶質材料で構成され
、光導電性を示す第2の層とが支持体側より順に設けら
れた多層構成となっており、前記第1の層中に於けるゲ
ルマニウム原子の分布状態が層厚方向に不均一となって
いるため、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、電子写真用光受容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。
更に、本発明の光受容部材は、全可視光域に於いて光感
度が高く、また、特に長波長側の光酷度特性に優れてい
るため殊に半導体レーザとのマツチングに優れ、江つ光
応答が速い。
以下、図面に従って、本発明の光受容部材に就て詳細に
説明する。
第10図は、本発明の実施態様例の光受容部材の層構成
を説明するために模式的に示した校式的構成図である。
第10図に小才光受容部材1004は、光受容部材用と
しての支持体1001の上に、光受容層1000を有し
、該光受容層1000は+三+山表面1005を一方の
端面に有している。
光受容層1000は支持体1001側よりゲルマニウム
原子と、必要に応じて水素原子又は/及びハロゲン原子
(X)とを含有するa −5i(以後ra−5iGe 
(H,X)Jと略記する)で構成された第1の層(G)
l−002と、必要に応じて水素原子又は/及びハロゲ
ン原子(X)とを含イ1するa−5i(以後ra−5i
(H,X)J と略記する)で構成され、光導電性を有
する第2のH(S)1003とが順に積層された層構造
を有する。
第1の層(G)1002中に含有されるゲルマニウム原
子は、該第1の層(G)1002の層厚方向には連続的
であって且つ前記支持体toolの設けられである側と
は反対の側(光受容層1001の表面1005側)の方
に対して前記支持体fool側の方に多く分71Jシた
状態となる様に前記第1の層(G)1002中に含有さ
れる。
本発明の光受容部材においては、第1の層(G)中に含
有されるゲルマニウム原子の分1+r状態は、層厚方向
においては、前記の様な分布状態を取り、支持体の表面
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1の層(G)上に設けられる第2
の層(S)中には、ゲルマニウム原子は含有されておら
ず、この様な層構造に光受容層を形成することによって
 +jl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光感度が優れている光
受容部材として得るものである。
又、第1の層(G’)中に於けるゲルマニラl、原子の
分布状態は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e Ja’ C
が支持体側よりtfS2の層(S)に向って減少する変
化が与えられているので、第1の層(G)と第2の層(
S)との間に於ける親和性に惧れ、且つ後述する様に、
支持体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、半導体レーザ等を使用し
た場合の、第2の層(S)では殆ど吸収しきれない長波
長側の光を第1の層(G、)に於いて、実質的に完全に
吸収することが出来、支持体面からの反射による干渉を
防止することが出来る。
又、本発明の光受容部材に於いては、第1の層(G)と
第2の層(S)とを構成する非晶質材料の夫々がシリコ
ン原子という共通の構成要素を有しているので積層界面
に於いて化学的な安定性の確保が充分酸されている。
第11図乃至:519図には1本発明における光受容部
材の’I’t lの層(G)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的例が示される。
第11図乃至第19図において、横軸はゲルマニウム原
子の分布濃度Cを、縦軸は、第1の層(G)の層厚を示
し、tBは支持体側の第1の層(G)の端面の位置を、
t7は支持体側とは反対側の層(G)の端面の位置を示
す、即ち、ゲルマニウム原子の含有されるEf’S1の
層(G)はtB側よりt7側に向って層形成がなされる
第11図には、ff5lの層(G)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の典型例が示
される。
第11図に示される例では、ゲルマニウム原子の含有さ
れる第1の層(G)が形成される表面と該第1の層(G
)の表面とが接する界面位置tBよりtlの位置までは
、ゲルマニウム原子の分布濃度CがC1なる一定の値を
取り乍らゲルマニウム原子が形成される第1の層(G)
に含有され、位置tlよりは濃度c2より界面位Tt 
t 7に至るまで徐々に連続前に減少されている。界面
位置り丁においてはゲルマニウム原イの分I11濃度C
は濃度C2とされる。
第12図に示される例においては、含有されるゲルマニ
ウム原子の分布濃度Cは位置tBより位置t7に至るま
で濃度C4から徐々にi!J!統的に減少して位置t7
において濃度C5となる様な分I(j状態を形成してい
る。
第13図の場合には、位置tBより位置t2までは、ゲ
ルマニウム原子の分布濃度Cは濃度C6と一定値とされ
、位置t2と位置t7との間において、徐々に連続的に
減少され、位置t7において、分布濃度Cは実質的に本
とされている(ここで実質的に零とは検出限界績未渦の
場合である)。
第14図の場合には、ゲルマニウム原子の分11j儂度
Cは位置LBより位置tTに至るまで、濃度C8より連
続的に徐々に減少され、位置t7において実質的に零と
されている。
第15図に示す例に於ては、ゲルマニウム原子の分布濃
度Cは、位置tBと位置し3間においては、濃度C9と
一定値であり、位置t7に於ては濃度CIOとされる0
位置t3と位ZL L 7との間では、分布濃度Cは一
次関数的に位置t3より位置tTに至るまで減少されて
いる。
第16図に示される例においては、分布濃度Cは位置t
Bより位iM: t 4までは濃度C11の一定値を取
り、位置t4より位17 t 7までは濃度C12より
濃度C13まで一次関数的に減少する分布状態とされて
いる。
第17図に示す例においては、位ごtBより位置tTに
至まで、ゲルマニウム原子の分布濃度Cは濃度C14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18図においては、位置しBより(々V!it 5に
至まではゲルマニウム原子の分布濃度Cは、濃度C15
よりeffectsまで一次関数的に減少され、位置t
5と位fl t 7との間においては、濃度016の一
定値とされた例が示されている。
第19図に示される例において、ゲルマニウム原子の分
布濃度Cは、位置LBにおいて濃度CI7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、tBの位置付近においては、急激に減少され
て位置t6では濃度CI8とされる。
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、緩やかに徐々に減少されて位置t7
で濃度CI9となり、位置t7と位置し8との間では、
極めてゆっくりと徐々に減少されて位置t8において、
濃度C20に至る0位置し8と位置t7との間において
は濃度C20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11図乃至第19図により、第1の層(G)中
に含有されるゲルマニウム原子の層厚方向の分布状!凪
の典型例の幾つかを説明した様に、本発明においては、
支持体側において。
ゲルマニウムB;(子の分布濃度Cの高い部分を有し、
界面t7側においては、前記分布濃度Cは支持体側に比
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1の層(G)に設けられているのが望まし
い。
本発明における光受容部材を構成する光受容層を構成す
る第1の層(G)は好ましくは−1−記した様に支持体
側の力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「1域(A)をイ1するのが望ましい。
本発明においては局在領域(A)は、第11図乃至g’
519図に示す記号を用いて説Illすれば、界面位7
4 t Bより5μ以内に設けられるのが望ましいもの
である。
本発明に於ては、上記局在領域(A)は、界面位置tB
より5ルア9までの全層領域(LT)とされる場合もあ
るし、又1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、形成される光受容層に要求される特性に
従って適’ff決められる。
局在領域(A)はその中に含イ1されるゲルマニウム原
子の層厚方向の分l11j状態としてゲルマニウム原子
の分44膿度の最大イ〆iCmaxがシリコン原子に対
して、Ifましくは1000atomic ppm以」
二、よりに’f適には5000atomic ppm以
上、最適には1×10’atomic ppm以上とさ
れる様な分/1J状j5となり747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イ」さ
れる第1の層(G)は、支持体側からの層厚で5μ以内
(tBから5μ厚の層領域に分j1+ e度の最大(1
0Cm a xが存在する様に形成されるのか好ましい
ものである。
本発明に於いて、形成される光受容層を構成する第2の
層(S)中に含有される水素原r−(11)の:11又
はハロケン原/−(X)の量または水素原fとハロゲン
原子の量の和(H+X)は、 II(ましくは1〜40
 a L o m i c%、よりIf6には5−35
−30ato%、最適には5〜25atomic%とさ
れるのが望ましい。
に 本発明において、第1の屓・(G)中)含有されるゲル
マニウム原子の含有量としては、未発りjの1」的が効
果的に達成される様に19i望に従って適宜法められる
か、 &/ましくは1−9.5X105 atomic
 ppm、 より好ましくはloO〜8X10” at
omicppm、M&適には500〜7×1O5aLo
rnic PPmとされるのが望ましい。
本発明に於いて第1の層CG)と第2の層(S)との層
厚は、本発明の11的を効果的に達成させる為の重黄な
因子の1つであるので形成される光受容部材に所望の特
性が充分す、えられる様に、光受容部材の設計の際に充
分なる注、θか払われる必要がある。
本発明に於いて、第1の層(G)の層厚TBは、好まし
くは30′A〜50u、、より好ましくは、40人〜4
0μ、最適には、50人〜30μとされるのが望ましい
又、第2の層(S)の層厚Tは、 (Ifましくは05
〜90ル、より&fましくは1〜80に最適には2〜5
0壓とされるのが望ましい。
第1の層(G)の層厚TBと第2の層(S)の層厚Tの
和(T B、 + T)としては、両にイ・領域に要求
される4、シ性と光受容層全体に要求される特性との相
!L間のイI機的関連性に基いて、光受容部材の層設計
の際に所望に従って、適宜決定される。
本発明の光受容部材に於いては、」−記の(TB+1’
)の数イ1/1@囲としては、Ifましくは1〜100
川、より好適には1〜80g、/漬適には2〜50μと
されるのが望ましい。
本発明のより好ましい実施態様例に於いては、」−記の
層厚TB及び層厚Tとしては、好ましくはTB /T≦
1なる関係を満足する際に、夫々に対して適宜適すJな
数4ftが選択されるのが望ましい。
に記の場合に於ける層厚T)3及び層厚Tの数(+/i
の選択の於いて、より&rましくは、T3/T≦09.
最適にはTB /T≦0.8なる関係が満足される様に
層J′lT B及び層厚Tのイー1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(G)中に含有されるゲルマ
ニウム原子の含有量がIX1lX105ato ppm
以]二の場合には、第1の層(G)の層厚TBとしては
、可成り薄くされるのが望ましく、&fましくは30ル
以下、より好ましくは25ル以下、最適には20μ以下
とされるのが望ましい。
本発明において、光受容層を構成する第1の層(G)及
び第2の層(S)中に必要にjεじて含有されるハロゲ
ン原子(X)としては、置体的には、フッ素、塩素、臭
^、ヨウ素が挙げられ、殊にフッ素、111素を好適な
ものとして挙げることが出来る。
本発明において、a−3iGe (H、X) テ構成さ
れる第1の層(G)を形成するに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成される。例
えば、グロー放電法によって、a−3iGe (H、X
) テ構成される第1の層(G)を形成するには、ノ1
(末的には、シリコン原−r(Si)を供給しtlIる
Si供給用の原料カスとゲルマニウム原子(Ge)を供
給し111るGe供給用の原料ガスと必要に応じて水素
原子(H)導入用の原料カス又は/及びハロゲン原子(
x)4人用の原料カスを、内部が減圧にし得る11F積
室内に所望のガスn。状照゛で導入して、 ;il(+
積室内にグロー放電を生起させ、Pめ所定位置に設置さ
れである所定の支持体表面」二に含有されるゲルマニウ
ム原子の分布農度な所望の変化率曲線に従って制御し乍
らa−3iGe(H,X)から成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、Heiの不活性カス又はこれ等のガスをペースと
した84合ガスの雰囲気中でSiで構成されたターゲフ
トとGeで構成されたターゲットの二枚を使用して、又
はSiとGeの混合されたターゲットを使用してスパッ
タリングする際、必要に応じて水素原子(H)又は/及
びハロゲン原子(X)導入JFIのカスをスパッタリン
グ用の堆積室に導入してやれば良い。
本発明において使用されるS1供給用の原ネ1ガスと成
り得る物質としては、SiH4゜Si2H6,5i3H
B 、Si4H10’tのカス状m:の又ガス化し得る
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、Si供給効率の良さ
等の点でSiH4、Si2H6、が&fましいものとし
て挙げられる。
Ge供給用の原ネ4ガスと成すマする物質としては、G
eH4、Ge2 H6、Ge3 H8。
Ge4 HIO,Ge5 H12,Ge6 H14,G
e7H1B、 GeB HUB、 Ge8H20’Gc
7)ガス状7Ii(7)又はガス化し得る水素化ゲルマ
ニラ1、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、Ge供給効二(lの良さ
等の点で、GeH4、Ge2 HB 、Ge3 HBが
kr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−r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、例えばハロゲンカス、ハロゲンカス物、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!、!;の又はガス化し11i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bX子とハロゲン原子とを構成要
素とするカ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、基体的には、フン素、18素、臭素、ヨウ素のハロ
ゲンガス、BrF、CIF。
ClF3 、BrF5 、BrF3 、IF3 。
IF7 、IC9,、IBr等(7) ハロゲン化合物
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、基体的には例えばS
iF4 、Si2 F6 、を 5iCjj4 、SiBr4等のハロゲン化硅素が好ま
しいものとして挙げる事が出来る。
この様ρ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受容部材を形成する
場合には、Ge供給用の原料ガスと共にSiを供給し得
る原11ガスとしての水素化硅素ガスを使用しなくとも
、所9(の支I−シ体上にハロゲン原子を含むa−Si
Geがら成る第1の層(G)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1の層(
G)を作成する場合、基本的には、例えばSi供給用の
原料ガスとなるハロゲン化硅素とGe供給用の原料ガス
となる水素化ゲルマニウムとAr、H2,He3のガス
等を所定の混合比とガス流量になる様にして第1の層C
G)を形成する堆積室に導入し、グロー放゛屯を生起し
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、所望の支持体上に第1の層(G)を形成し得るもの
であるが、水素源rの導入割合の制御を一層容易になる
様に、1する為にこれ等のガスに更に水素ガス又は水素
源r−を含む111゛素化合物のカスも所望量混合して
層形成しても良い。
又、各ガスは単独線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。
反応性スパッタリング法或いはイオンブレーティング法
に依ッテa−3iGe (H、X)から成る第1の層(
G)を形成するには、例えばスパッタリング法の場合に
はSiから成るターゲットとGeから成るターゲットの
二枚を、或いはSiとGeから成るターゲットを使用し
て、これを所望のガスプラズマ雰囲気中でスパフタリン
グし、イオンブレーティンク1人のに1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ノに
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
Jjで行うF3が出来る。
この際、スパッタリングツ人、イオンブレーティング法
の何れの場合にも形成される層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
r−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、水素原子を導入する場合には、水素原f−導入用の
原料ガス、例えば、H2,或いは+iii記したシラン
類又は/及び水素化ゲルマニウム等のカス類をスパッタ
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bL
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。
HC見、HBr、HI等のハロゲン化水よ、SiH2F
2,5iH2I2,5iH2C文2゜SiH2F2.5
iH2Br2.5iHBr3等のハロゲン1と検水素化
1iJ−素、及びGeHF3゜GeH2F2 、G e
H3F、GeHC文3 。
GeH2Cu2 、GeH3C文、GeHBr3゜Ge
H2B F2 、GeH3Br、GeHI3 。
GeH2I2 、GeH3I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、GeF4 、GeCu4 。
GeB F4 、Ge I4 、GeF2 、GeC1
2゜GeBr2 、GeI2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1の層(G)形成用の出発物質と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/\ロゲン化物は、
第1の層(G)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/\
ロゲン導入用の原料として使用される。
水素原子を第1の層(G)中に構造的に導入するには、
上記の他にH2,或いはSiH4゜Si2 H6、Si
3 HB 、Si4 HIO等の水素化硅素をGeを供
給する為のゲルマニラl、又はゲルマニウム化合物と、
或いは、GeH4゜Ge2 H6、Ge3 HB 、G
e4 HB、Ge5HI2.Gee H14=Ge7 
H18=Ge8 H18゜Ge3H2o等の水素化ゲル
マニウムとSi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、形成される光受容層を構
成する第1の層(G)中に含有される水素原子(H)の
量又はハロゲン原子(X)の量又は水素原子とハロゲン
原子の址の和(H+X)は、好ましくは0.01−01
−40ato%、より好適には0.05−05−30a
to%、最適には辷0,1−25 aLomiC%とさ
れるのが望ましい。
第1の層(G)中に含有される水素数Y−(H)又は/
及びハロゲン原子(X)の量を制御するには、例えば支
持体温度又は/及び水素原子(H)、或いはハロゲン原
子CX)を含有させる為に使用される出発物質の堆積装
置系内へ導入する星、放゛心々力等を制御してやれば良
い。
本発明に於いて、a−3i(H,X)で構成される第2
の層(S)を形成するには、前記した第1の層領域(G
)形成用の出発物質(I)の中より、Ge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(S)
形成用の出発物質(II))を使用して、第1の層(G
)を形成する場合と、同様の方法と条件に従って行うこ
とが出来る。
1!リチ、本発明ニ、i−7イテ、a−5i(H,X)
で構成される第2の層(S)を形成するには例えばグロ
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成さ
れる。例えば、グロー放電法によってa−3i(H,X
)で構成1される第2の層(S)を形成するには、基本
的には前記したシリコン原子(Si)を供給し得るSi
供給用の原料ガスと共に、必要に応じて水素原子(H)
導入用の又は/及びハロゲン原子(X)i入用の原ネl
ガスを、内部が減月二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l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
はこれ等のカスをペースとした混合ガスの雰囲気中でS
i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f(H)又は/及びハロゲン原子(X)74人田川
カスをスパッタリング用の+4+。私室に導入しておけ
ば良い。
未発1!1の光受容部材1004に於いては、少なくと
も第1の層(G)1002又は/及び第2の層(S)1
003に伝導特性を支配する物質(C)が含イjされて
おり、該物質(C)が含イSされる層に所望の伝導特性
が与えられている。
本発明に於いては、第1の層(G)1002又は/及び
第2の層(S)1003に含イIされ60.4特性を支
配する物質(C)は、物質(C)が含イjされる層の全
層領域に含有されても良く、物質(C)が含イJされる
層の一部の層領域に偏在する様に含有されても良い。
しかし、いずれの場合に於いても、1iij記物質(C
)の含有される層領域(PN)に於いて、該物質の層厚
方向の分布状態は不均一とされる。詰り、例えば、第1
の層(G)の全層領域に前記物質(C)を含有させるの
であれば、第1の層(G)の支持体側の方に多く分布す
る様にfiij記物質(C)が第1の層(G)中に含有
される。
この様に層領域(PN)に於いて、 +iij記物質(
C)の層厚方向の分布濃度を不均一にするこ芥 とで、他の層との接触海面での光学的、電気的接合を良
好にすることが出来る。
本発明に於いて伝導特性を支配する物質(C)を第1の
層(G)の一部の層領域に偏在する様に第1の層CG)
中に含有させる場合には、前記物質(C)の含有される
層領域(PN)は、mlの層(G)の端部層領域として
設けられ、その都度、所望に応じて適宜状められる。
本発明に於いては、第2の層(S)中に前記物質(C)
を含有させる場合、&/ましくは、少なくとも第1の層
(G)との接触界面を含む層領域中に1ii記物質(C
)を含イ1させるのが望ましい。
第1の層(G)と第2の層(S)の両方に伝導特性を支
配する物質(C)を含有させる場合、第1の層(G)に
於ける前記物質(C)が含有されている層領域と、第2
の層(S)に於ける前記物質(C)が含有されている層
領域とが、互いに接触する様に設けるのが望ましい。
又、第1のN!:(G)とWS2の層(S)とに含イj
される前記物¥’j(C)は、第1の層(G)と:jr
、2の層(S)とに於いて同種類でも異種類であっても
良く、又、その含有Xi1は各層に於いて。
同じでも異っていても良い。
面乍ら、未発り1に於いては、各層に含イ1される前記
物質(C)が両者に於いて同種類である場合には、第1
の層(G)中の含+aを充分多くするか、又は、電気的
特性の異なる種類の物質(C)を191望の各層に、夫
々含有させるのが好ましい。
未発IIに於いては、少なくとも光受容層を構成する第
1の層(G)又は/及び第2の層(S)中に、伝導特性
を支配する物質(C)を含有させることにより、該物質
(C)の含有される層領域〔第1の層(G)の又は/及
び第2の層(S)の一部又は全部の層領域のいずれでも
良い〕の伝導特性を所望に従って任意に制御することが
出来るものであるが、この様な物W (C)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、形成される光受容層を構成するa
−3i(H,X)又は/及びa−3iGe (H、X)
に対して。
P型伝導特性を与えるP型不純物及びn5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m族に属す
る原子(第m放原子)、例えば、B(硼素)、Ai(ア
ルミこラム)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)
、Tu(タリウム)等があり、殊に好適に用いられるの
は、B。
Gaである。
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)1例えば、P(燐)、As(砒素)、Sb(
アンチモン)、Bi(ビスマス)等であり、殊に、好適
に用いられるのは、P、Asである。
本3’? IIIに於いて、伝導特性を制御する物質(
C)が含有される層領域(PN)に於けるその含有量は
、該層領域(P N)に要求される伝導性、或いは、該
層領域(PN)が支持体に直に接触して:没けられる場
合には、その支持体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、 giij記層領域(PN)に直に接触して設けら
れる他の層領域や、該他のP:!Xfi城との接触界1
ffiに於ける特性との関係5考慮されて、伝導特性を
制御する物′f3.(C)の含有量が適宜選択される。
本発明に於いて、層領域(PN)中に含有される伝導特
性を制御する物質(C)の含有JI:とじては、Ilf
 マL <は0.01−01−5X104ato PP
m、より&f適には0.5〜lXl0’ atomic
 ppm、最適には、1〜5XIO3atomic p
pmとされるのが望ましい。
本発明に於いて、伝る特性を支配する物質(C)が含有
される層領域(PN)に於ける該物質(C)の含イ3量
を、好よしくは3゜atomic ppm以上、よりI
ll適には5゜atomic ppm以上、最適には1
00100ato pPm以上とすることによって、例
えば該含イiさせる物?!t (C)が前記のp型不純
物の場合には、光受容層の自由表面が■極性に帯電処理
を受けた際に支持体側からの光受容層中への電子の注入
を効果的に阻止することが出来、又、 +iij記含有
させる物質(C)が前記のn型不純物の場合には、光受
容層の自由表面がe極性に帯電処理を受けた際に支持体
側から光受容層中への正孔の注入を効果的に阻止するこ
とが出来る。
」二足の様な場合には、前述した様に、前記層領域(P
N)を除いた部分の層領域(Z) 4こは、層領域(P
N)に含有される伝導特性を支配する物質の伝導型の極
性とは別の伝導型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、同極性の伝導型を右する伝
導特性を支配する物質を層領域(PN)に含有させる実
際の量よりも一段と少ないIllにして含イjさせても
良いものである。
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の含有ff1I:とじては、層領
域(PN)に含イ1される前記物質(C)の極性や含有
h1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、0.001−1000atomic p
pm、より好適には0.05〜500at omicp
pm、最適にはO,l−200at omi cppm
とされるのか望ましい。
本発明に於いて、層領域(PN)及び層領域(Z)に同
種の伝導性を支配する物質(C)を含有させる場合には
、層領域(Z)に於ける含右、l、士としては、&fま
しくは30at omi cppm以下とするのか望ま
しい。
本発明に於いて、層領域(PN)及び層領域(Z)に同
種の伝導性を支配する物質(C)を含有さセる場合には
、層領域(Z)に於ける含有j?、としては、好ましく
は30at omi cppm以下とするのが&rまし
い。
−発明に於いては、光受容層に、−プ」の極性の伝導型
を有する伝導性を支配する物質を含有させた層領域と、
他方の極性の伝導型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11qけて、lI
A接触領域に所311空乏層を設けることも出来る。
+b’iす、例えば、光受容層中に、前記のP型不純物
を含イイする層C1域と前記のn型不純物を含イj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。
第27図及至第35図には、本発明における光受容部材
の層領域(PN)中に含イーiされる物質層(C)の層
厚方向の分りj状態の典型的例が示される。尚、各図に
於いて、層厚及び濃度の表示はそのままの値価で示すと
各々の図の違いが明確でなくなる為、極端な形で図示し
ておりこれらの図は模式的なものと理解されたい。
実際の分21jとしては、本発明の目的が達成されるo
r < 、所望される分布aII!L線が得られるよう
に、むi(1≦i≦8)又はC1(1≦1≦17)の(
diを選へぶか、或いは分41カーブ全体に適当な係数
を掛けたものをとるへきである。
第27図乃至第35図において、横軸は物質の層厚を示
し、tBは支持体側の層領域(聯)の端面の位置を、t
7は支持体側とは反対側の層領域(P N)の端面の位
tを示す。即ち、物質(C)の含イ1される層領域(P
N)はtB側よりET側に向って層形成がなされる。
第27図には、層領域(PN)中に含有される物質(C
)の層厚方向の分布状jミ8の第1の典型例が示される
第27図に示される例では、物質(C)の含t1の位置
までは、物質(C)の分布濃度Cが濃度Clなる一定の
値を取り乍ら物質(C)が、形成される層(PN)に含
イイされ、位置t1よりは濃度C2より界面位置t7に
至るまで除々に連続的に減少されている。界面位置t7
においては物質(C)の分布濃度Cは実質的に零とされ
る。(ここでは実質的に零とは検出限界量未満の場合で
ある。) 28図に示される例においては、含イ」される物質(C
)の分tri e度Cは位置tBより位置t7に至るま
で濃度C3から徐々に連続的に減少して位置t7におい
て濃度c4となる様な分布状態を形成している。
第29図の場合には、位置tBより位置it2までは、
ゲルマニウム原子の分布濃度Cは濃度C5と一定イぬと
され、位置t2と位置t7との間において、徐々に連続
的の減少され、位置t7において、分布濃度Cは実質的
に零とされている。
第30図の場合には、物質(C)の分!11儂度Cは位
置tBよリイ)7置t7に至るまで、濃度C6より初め
連続的に徐々に減少され、位lt3よりは、急速に連続
的に減少されて、(装置t7において実質的に零とされ
ている。
第31図に示す例に於ては、物?J(C)の分11濃度
Cは、位置LBと位置t4間においてはe度C7と一定
(+7iであり、位置を丁に於いては分布濃度Cは零と
される。位;δL4と位g5t 7との間では、分布濃
度Cは一次11数的にイシだより位置tTに至るまで減
少されている。
第32図に示される例においては、分布濃度Cは位置t
Bより位置t5までは濃度c8の−定植を取り、位置t
5より位置t7までは濃度C9より濃度CIOまで一次
間数的に減少する分りn状fミニとされている・ 第33図に示す例においては1位置tBより(ぐ装置t
7に奎るまで、物質(C)の分布農度Cは濃度C1lよ
り一次関哉的に連続して減少されて、零に至っている・ 第34図においては、位置、t Bより位置t6に至ま
では物質(C)の分1IJe Iへ〇は、e度CI2よ
り濃度C13まで一次関数的に減少され、伎’I、 t
 (3と(<装置t7との間においては、濃度C]3の
一定(+riとされた例が示されている。
第35図に示される例において、物質(C)の分lli
濃度Cは、位置tBにおいて濃度CI4であり、位置し
7に至るまではこの濃度CI4より初めはゆっくりと減
少され、t7の(<7置(−1近においては、急激に減
少されて位H,t 7では濃度CI5とされる。
位置t7と位置t8との間においては、初め急激に減少
されて、その後は、緩やかに徐々に減少されて位置し8
で濃度CI8となり、位置t8と位置t9との間では、
徐々に減少されて位置t9において、濃1.&C17に
至る。位;δt9と位置t7との間においては濃度CI
?より実質的tこ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27図乃至第35図により、層領域(PN)中
に含有される物質(C)の層厚方向の分44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
側において、物質(C)の分1(4濃度Cの高い部分を
有し、界面t7側1こおいては、前記分a濃度Cは支持
体側に較へて可成り低くされた部分を有する物質(C)
の分!1を状態が層領域(PN)に1没けられているの
が望ましい。
本発明における光受容部材を構成する層領域(PN)は
好ましくは上記した様に支持体側の方に物質(C)が比
較的高濃度で含有されている局在領域(B)をイjする
のが望ましい。
本発明においては局在領域(B)は、第27図乃至第3
5図に示す記号を用いて説明すれば、界面4;i :a
 t Bより5μ以内に設けられるのが望ましい。
本発明に於ては、上記局在領域(B)は、界面位置tB
より5μ厚までの全層領域(L)とされる場合もあるし
、又、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(L)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に要求される特性に従
って適宜状められる。
光受容層を構成する層中に、伝導4、シ性を制御する物
質(C)、例えば、第■放B:(子或いは第V族原子を
構造的に導入して前記物質(C)の含有された層領域(
PN)を形成するには、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!ムで堆積室中に各層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■放原子導入用の出発物質と成り得るものと
しては、常温常圧でカス状の又は、少なくとも層形成条
件下で容易にカ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、置体
的には硼素原子導入用としては、B2 He 、B4 
HIO2B5 B9 ・B5H11・BS)’110・
B6H12゜B6H14等の水素化硼素、BF3.BC
C84BB r3等のハロゲン化硼素等が挙げられる。
コノ他、A1Cl3 、GaCl2 、Ga(CH3)
3 、I ncfL3 、TiCl2 等も」。
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、PH3、
P2 H4等の水素北端、PH4I 、PF3 、PF
5 、PC文3.PCl5゜PB r3.PB r5.
F I3等(7) ハClゲン化燐が挙げられる。この
他AsH3,AsF3.A 5cJlj3゜A s B
 r3.A s F5.S bH3,S b F3.S
 b F5゜5bC13,5bCu5.BiH3、B1
Cff13゜B1Br3等も第V放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。
木9:IJIJに於いて、使用される支持体としては、
導電に1でも電気絶縁性であっても良い。導電性支ハ体
としては、例えば、NiCr、ステンレス、AQ、Cr
、Mo、Au、Nb、Ta。
V、Ti 、PL 、Pd等の金M又はこれ等の合金か
挙げられる。
゛上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−
1、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ヒニリ
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I・、ガラス、セラミック、紙等が通常使用
される。
これ等の゛上気絶縁性支持体は、好適には少なくともそ
の一力の表面を導電処理され1.iA導電処理された表
面側に他の層が設けられるのか望ましい。
例えば、ガラスであれli、その表面に、NiCr、A
M、Cr、Mo、Au、Ir、Nb。
Ta、V、Ti、PL、Pd、In2O3。
5n02 、ITO(In203+5n02)等から成
るt;h Nを設けることによって導電性が付す−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、NjCr、A文。
Ag、Pb、Zn、Ni、Au、Cr、Mo。
Ir、Nb、Ta、V、Ti、PL芳の金属の薄膜を真
空蒸着、電子ヒームノに、 l+ 、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
i・処理して、その表面に導’屯+1が付与される。支
持体の形状としては、円筒状、ヘルド状、板状等任意の
形状としf+7、所望によって、その形状は決定される
が、例えば、第10図の光受容部材1004を電子写真
用光受容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1i’J状とするのが望
ましい、支持体の厚さは、所望通りの光受容部材が形成
される様に適宜法定されるが、光受容部材としてuf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rrf能な限り薄くされる。面
乍ら、この様な場合支持体の製造」−及び取扱いl−1
機械的強度イ・の点から、好ましくは10μ以」−とさ
れる。
次に未発151の光受容部材の製造方法の一例の概略に
ついて説明する。
第20図に光受容部材の製造装置の−・例を示す。
図中の2002〜2006のカスポンへには、本発明の
光受容部材を形成するためのカー(ネコlガスか電封さ
れており、その−例として例えば2002は、SiH4
カス(&Ili度99.999%。
以’FsiH4と略す、)ボンへ、2003はGeH4
カス(純度99.999%、以下GeH4と略す)ポン
ベ、2004はSiF4カス(純度99.99%、以下
SiF と略す)ポンベ、2005は、H2で稀釈され
たB2HQガス(純度99.999%、以下B2H6/
H2と略す、)ホンへ、2006はH2ガス(純度99
.999%)ボンベである。
これらのガスを反応室2001に流入させるにはカスボ
ンベ2002〜2006のパノレブ2022〜2026
、リークバルブ2035が閉しられていることを確認し
、又、流入バルブ2012〜2016.1溌出バルブ2
017〜2021、 、補助バルブ2032.2033
が開かれていることを確認して、先ずメインバルブ20
34を開いて反応室2001、及び各カス配′ご内を活
気する。次に真空j+2036の読みが約5XIO−8
torrになった時点で補助バルブ2032,2033
、l歳出バルブ2017〜2021を閉しる。
次にシリンダー状基体2037上に光受容層を形成する
場合の1例をあげると、ガスボンへ2002より5jH
4ガス、カスポンへ2003よりGeH4ガス、ガスポ
ンベ2005よりB2 HB /H2ガス、2006よ
りH2ガスをバルブ2022.2023,2025.2
026を開いて出IJ圧ゲージ2027 。
2028.2030,2031の圧を1Kg70m2に
調整し、流入バルブ2012,2013.2015,2
016を徐々に開けて、マスフロコントご−ラ2007
.2008.2010.2011内に夫々流入させる。
引き続いて流出バルブ2017,2018,2020゜
2021、補助バルブ2032.2033を徐々に開い
て人々のカスを反応室2001に流入させる。このとき
のSiH4ガス流量、GeH4ガス流ji、 B2 H
6/H2カス流量、H2ガス流−屓の比が所望の飴にな
るよ−)#こ流出バルブ2017.2018,2020
.2021を調整し、また、反応室2001内の圧力が
所望の(+(iになるように真空計2036のi>Cみ
を晃なからメインバルブ2034の開11を調整する。
そして、基体2037の温度が加熱ヒーター2038に
より50−400″Cの範囲の湯漬に設定されている事
を確認された後、電源2040を所望の電力に設定して
反応室2001内にグロー放電を生起させ、同時にあら
かじめJ +Hされた変化率曲線に従ってGeH4カス
の流tI)及びB2H8カスの流も(を手動あるいは外
部馴動モータ等の方法によってバルブ2018゜202
0の開口を漸次変化させる操作を行って形成される層中
に含有されるゲルマニウム原子及び硼素原子の分布山崩
を制御する。
」二足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2037−L:に第1の層(G)を形成す
る。所望層厚に第1の層(G)が形成された段階に於て
、流出バルブ201Bを完全に閉じること及び必要に応
じて放電条ヂlを変える以外は、同様な条ヂ1.と−T
順に従って所望時間グロー放電を維持することで第1の
層(G)上にゲルマニウム原子の実質的に含有されない
第2の層(S)を形成することが出来る。
又、第1の層(S)及び第2の層(G)の各層には、流
出バルブ2020を適宜開閉することで硼素を含有させ
たり、含有させなかったり、或いは各層の一部の層領域
にだけ硼素を含有させることも出来る。
層形成を行っている間は層形成の均一化を二するために
2(体2037はモーター2039により一定速度で回
転させてやるのが望ましい。
以ト実施例について説明する。
2(k例1 AM支持体(長さくL)357mm、径(r)80mm
)を第2表に示す条件で、第21図(P:ピッチ、D、
深さ)に小すように4種灯1.旋盤で加工した。
次に、第1表に71\す条件で、第20図の11莫堆J
A装置で種々の操作手順に従ってa−3i系’it、:
 f′す゛真相光受容部材を作製した(試料No。
201〜204)。
なお、第1層は、 GeH4、S iH4。
B2H6/H2の各カスの流量を第22図及び第36図
のようになるように、マスフロコントローラー2007
.2008及び2010をコンピューター(HP984
5B)により制御した。
このようにしてゼ1製した光受容部材の各層の層厚を電
子顕微鏡で測定したところ、ffJJz表の結果を得た
これらの電子写真用光受容部材について、第26図に、
バす画像露光装置(レーザー光の波長780nm、スボ
ント8!80μm)で画像露光を行ない、それを現像、
転写して画像を得た。
試料No、201〜204のいずれの画像にも−干渉縞
模様は観測されず1実川に十分なものであった。
実施例2 A文支持体(Lil:さくL)357mm、(1(r)
80mm)を第3表に示す条件で、第21図(P ピッ
チ、D・深さ)にン1りすように4種類、旋盤で加工し
た。
次に、第1表に/パす条ヂ1で、第20図の■り堆積装
置で種々の操作手順に従ってa−Si系電子写真用光受
容部材を作製した(試才4 N 。
301〜304)。
なお、第1層は、 GeH4、S iH4。
B2 H6/)I2の各カスの流j、jを第23図及び
第37図のようになるように、マスフロコントローラー
2007.2008及び201Oをコンピューター(H
P9845B)により制御した。
このようにして作製した光受容部材の各層の層厚を電子
顕微鏡で測定したところ、第2表の結果をtljた。
これらの電−f−リ“真円光受容部材について、第26
図に示す画像露光装置(レーザー光の波長780nm、
スポット径80ルm)で画像露光を11ない、それを現
像、転写して画像を畳た。
試ネlNo、301〜304のいずれの肖像にも1渉縞
模様は観測されず、天川に十分なものであった・ 実施例3 AM支持体(長さくL)357mm、)l(r)80m
m)を第5表に示す条件で、第21図(P ビ、チ、D
:深さ)に示すように4種釘1旋盤で加」二した。
次に、第4表に示す条件で、第20図の膜堆積装置で種
々の操作手順に従ってa−3i系′電子′q真用光受容
部材を作製した(試料No。
501〜504)。
なお、第1層は、 GeH4、S iH4。
B2 He /H2の各ガスの流ji)を第24図及び
第38図のようになるように、マスフロコントローラー
2007.2008及び2010をコンピューター(H
P9845B)により制クーした。
このようにして作製した光受容部材の各層の層厚を′電
子顕微鏡で測定したところ、第昼表の結果を(11た。
これらの電子η゛真真先光受容部材ついて、第26図に
示す画像露光装置(レーザー光の波長780nm、スボ
、1・1至80μm)で画像露光を行ない、それを現像
、転写して肖像を得た。
試ネlNo、501〜504のいずれの画像にも一1渉
縞模様は観3−されず 天川に十分なものであった。
実施例4 /Ml支持体(長さくL)357mm、i5(r)80
mm)を第6表に示す条件で、第21図(P:ピッチ、
D・深さ)に示すように4種類旋盤で加工した。
次に、第4表に示す条件で、第20図の膜堆積装置で種
/イの操作手順に従ってa−3i系電子写真川用受容部
材を作製した(試料No。
601〜604)。
なお、第1層は、 GeH4、S iH4。
B2H(B/H2の各ガスのIAL量を第25図及び第
39図のようになるよう1こ、マスフロコントローラー
2007.2008及び2010をコンピューター(H
P9845B)により制御した。
このようにして作製した光受容部材の各層の層厚を電子
顕微鏡で測定したところ、第2表の結果を得た。
これらの°IE子写真用光受容部材について、第26図
に小す画を露光装置(レーザー光の波長780n口、ス
ポット径80川m)で画像露光を行ない、それを現像、
転写して画像を得た。
試ネ・lNo、601〜604のいずれの画像にも干渉
縞模様はa謝されず、天川に十分なものであつた・ 実施例5 A文支持体(長さくL) 357 mm 、 PI(r
)80mm)を第8表に示す条件で、第21図(P:ピ
ッチ D二深さ)に示すように4種類、旋盤で加工した
次に、第7表に示す条件で、第20図の119堆積装置
で種々の操作手順に従って゛−17写真用光受容部材を
作製した(試ネlNo、801〜804)。
なお、第1層及びA層はGeH4、S iH4。
B2HB/H2の各ガスの流1寥1を第22図のように
なるように、マスフロコン]・ローラー2007.20
08,2010をコンピューター (HP9845B)
により制御した。
このようにして作製した光受容部材の各層の層厚を電子
wJ微鏡で1lllI定したところ、第8表の結果を得
た。
これらの電子カ゛真用】、受容部材について、第26図
にj\す画像露光装置(レーザー光の波長780nm、
スポットR180μm)で画像露光を1」ない、それを
現像、転写して画像を得た。
画像には(−渉縞模様は観察されず、実用に十分なもの
であった。
実施例6 AM支持体(r=さくL) 357 mm 、 径(r
)80mm)を第io表に示す条件で、第21図(P:
ピッチ、D:深さ)に示すように4種類旋盤で加工した
次に、第9表に示す条件で、第20図の1り10植装置
で種々の操作手順に従って電子写真用光受容部材を作製
した(試ネlNo、1001〜1004)。
なお、第1層及びA層はGeH4、S iH4。
B2H6/H2の各カスの流星を第22図のようになる
ように、マスフロコントローラー2007.2008.
2010をコンピユーカー(HP9845B)により制
御した。
このようにして作製した光受容部材の各層のh:厚を電
子顕微鏡でl1llI定したところ、第1O表の結果を
711だや 780nm、スポラ!・径80μm)で画像露光を行な
い、それを現像、転写して画像を得た。
画像には干渉縞模様は観察されず、実用に十分なもので
あった。
実施例7 AI支持体(長さくL) 357mm 、 11゜(r
)80mm)を第12表に示す条件で、第21図(P:
ピッチ、D:深さ)に示すように4種5fI旋盤で加工
した。
次に、第11表に示す条件で、第20図の膜j(1積装
置で種々の操作手順に従って電子写真用光受容部材を作
製した(試料No、1201〜1204)。
なお、第1層及びA層はGeH4、S i H4。
の B2H6/H2の各ガスのJAL星を第22図、ように
なるように、マスフロコントローラー2007.200
8及び2010をコンピューター(HP9845B)に
より制御した。
このようにして作製した光受容部材の各層の層厚を電子
WJ微鏡で測定したところ、第12表の結果を得た。
これらの電子写真用光受容部材について、第26図に示
す画像露光装置(レーザー光の波長780nm、スポッ
ト径80gm)で画像露光を行ない、それを現像、転写
して画像を得た。
画像には干渉縞模様はli!察されず、実用に十分なも
のであった。
第 2 表 / / 第 3 表
【図面の簡単な説明】
第1図は、干渉縞の一般的な説明図である。 第2図は、多層の光受容部材の場合の干渉縞の説明図で
ある。 第3図は散乱光による干渉縞の説明図である。 第4図は、多層の光受容部材の場合の散乱光による干渉
縞の説明図である。 第5図は、光受容部材の各層の界面が平行な場合の干渉
縞の説明図である。 第6図(A)(B)(C)(D)は光受容部材の各層の
界面が非平行な場合に干渉縞が現われないことの説明図
である。 第7図(A)(B)(C)は、光受容部材の各層の界面
が平行である場合と非平行である場合の反射光強度の比
較の説明図である。 第8図は、各層の界面が非平行である場合のt2渉縞が
現われないことの説明図である。 第9図(A)(B)(C)はそれぞれ代表的な支持体の
表面状態の説明図である。 第10図は、光受容部材の層構成の説り]図である。 第11図から第19図は、第1の層におけるゲルマニウ
ム原子の分布状態を説明する為の説明図である。 第20図は実施例で用いた光受容層のj(l積装置の説
す1図である。 第21図は、実施例で用いたA文支持体の表面状態の説
明図である。 第22図から第25図λ及び第36図から第42図まで
は、実施例におけるガス流量の変化を示す説明図である
。 第26図は、実施例で使用した画像露光装置の1説明図
である。 第27図から第35図は、層領域(PN)に於ける物質
(C)の分Aj状y!′を説明する為の説明図である。 i ooo・・・・・・・・・・・・・・・・・・光受
容層1001・・・・・・・・・・・・・・・・・・A
文支持体1002・・・・・・・・・・・・・・・・・
・fJiJlの層1003・・・・・・・・・・・・・
・・・・・p2の層1004・・・・・・・・・・・・
・・・・・・光受容部材1005・・・・・・・・・・
・・・・・・・・光受容部材の自由表面2601・・・
・・・・・・・・・・・・・・パ電子写真用光受容部材
2602・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体
レーザー2603・・・・・・・・・・・・・・・・・
・fOレンズ2604・・・・・・・・・・・・・・・
・・・ポリゴンミラー2605・・・・・・・・・・・
・・・・・・・露光装置の平面図2606・・・・・・
・・・・・・・・・・・・露光!+乙の側面図出願人 
キャノン株式会社 Iや11ル!爲 イ立1!。 第5図 4立直 (C) 1尺 ↑ 001 r ) 第11図 第72図 C 1Mζヶノ 晴間(9) 吋M(分) 稍Mζケノ C □C □□O a碍AI’l(’ワ゛) g脣間Cカ 日4j−弓(/nご) tU tut Oリ 5U

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)シリコン原子とゲルマニウム原子とを含む非晶質
    材料で構成された第1の層と、シリコン原子を含む非晶
    質材料で構成され、光導電性を示す第2の層とが支持体
    側より順に設けられた多層構成の光受容層を有する光受
    容部材に於いて、前記ff1lの層中に於けるゲルマニ
    ウムj:(子の分!a状態が層厚方向に不均一であり、
    」」つ前記tJS1の層及び前記第2の層の少なくとも
    一方に伝導性を支配する物質が含有され、該物質が含有
    されている層領域に於いて、該物質の分布状態が層厚方
    向に不均一であると共に、11ム記光受容層がショー]
    ・レンジ内に1対以上の非平行な界面を有し、該非平行
    な界面が層厚方向と垂直な面内の少なくとも一方向に多
    数配列している事を特徴とする光受容部材。 (2)前記配列が規則的である特許請求の範囲第1項に
    記載の光受容部材。 (3)前記配列が周期的である特許請求の範囲第1項に
    記載の光受容部材。 (4)前記ショートレンジが0.3〜500.である特
    許請求の範囲第1項に記載の光受容部材。 (5)前記非平行な界面は前記支持体の表面に設けられ
    た規則的に配列している凹凸に基づいて形成されている
    特許請求の範囲第1項に記載の光受容部材。 (6)前記凹凸が逆V字形線状突起によって形成されて
    いる特許請求の範囲第5項に記載の光受容部材。 (7)前記逆■字形線状突起の縦断面形状が実質的に二
    等辺三角形である特許請求の範囲第6項に記載の光受容
    部材。 (8)前記逆■字形線状突起の縦断面形状が実質的に直
    角三角形である特許請求の範囲第6項に記載の光受容部
    材。 (9)前記逆■字形線状突起の縦断面形状が¥質的に不
    等辺三角形である特許請求の範囲第6項に記載の光受容
    部材。 (10)前記支持体が円筒状である特許請求の範囲第1
    項に記載の光受容部材。 (11)逆■字形線状突起が前記支持体の面内に於いて
    螺線描造を有する特許請求の範囲第10項に記載の光受
    容部材。 (B)iit記v記録l線構造重螺線構造である特許請
    求の範囲第11項に記載の光受容部材。 (13)前記逆V字形線状突起がその1に線方向に於い
    て区分されている特許請求の範囲第6項に記載の光受容
    部材。 (14)前記逆V字形線状突起の稜線方向が円筒状支持
    体の中心軸に沿っている特許請求の範囲第io項に記載
    の光受容部材。 (15)前記凹凸は#AA1面を有する特許請求の範囲
    第5項に記載の光受容部材。 (16)前記傾刺面が鏡面仕上げされている特許請求の
    範囲第15項に記載の光受容部材。 (17)光受容層の自由表面には、支持体表面に設けら
    れた凹凸と同一のピッチで配列された凹凸が形成されて
    いる特許請求の範囲第5項に記載の光受容部材。
JP59061969A 1984-03-12 1984-03-29 光受容部材 Pending JPS60205458A (ja)

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DE8585301654T DE3567974D1 (en) 1984-03-12 1985-03-11 Light receiving member
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