JPS6059357A - 光導電部材 - Google Patents

光導電部材

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JPS6059357A
JPS6059357A JP58167744A JP16774483A JPS6059357A JP S6059357 A JPS6059357 A JP S6059357A JP 58167744 A JP58167744 A JP 58167744A JP 16774483 A JP16774483 A JP 16774483A JP S6059357 A JPS6059357 A JP S6059357A
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JP
Japan
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layer
atoms
gas
present
photoconductive
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Application number
JP58167744A
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English (en)
Inventor
Keishi Saito
恵志 斉藤
Yukihiko Onuki
大貫 幸彦
Shigeru Ono
茂 大野
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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線等を指す)の様な電磁波に感
受性のある光導電部材に関する。
固体撮像装置、或いは像形成分野における電子写真用像
形成部材や原稿読取装置における光導電層を形成する光
導電材料としては、高感度で、SN比〔光電流(Ip 
) /暗電流(Id))が高く、照射する電磁波のスペ
クトル特性にマツチングした吸収スペクトル特性を有す
ること、光応答性が速く、所望の暗抵抗値を有すること
、使用時において人体に対して無害であること、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害性は重要な点である。
この様な点に立脚して最近注目されている光導電材料に
アモルファスシリコン(以後a−8]ト表記す)がちシ
、例えば独国公開第2746967号公報、同第285
5718号公報には電子写真用像形成部材として、独国
公開第2933411号公報には光電変換読取装置への
応用として記載されている。
百年ら、従来のa−8i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
向上を計るには更に改良されるべ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計ろうとすると、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象を発する様になる、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−8i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シ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、甘たは、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に長波長側の光を有効
に使用し得々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、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問
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「iヶ」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ボ2トを小さくす
る程犬きくなシ、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−8t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計るために水素原子或
いは弗素原子や塩素原子等のノ・ログン原子、及び電気
伝導型の制御のために硼素原子や燐原子等、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シの電荷の注入の阻
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μ以上になると、層形成用の真空堆
積室よlO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るもので、経時的安定性
の点に於いて解決されるべき点である。
従ってa−8i材料そのものの特性改良が計られる一方
で、光導電部材を設計する際に、上記した様な問題の総
てが解決される様に工夫される必要がある。
本発明は上記の諸点に鑑み成されたもので、a−St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(St)とゲルマニウム原子(Ge)とを母体
とし、水素原子■)又はハロゲン原子(X)のいずれか
一方を少なくとも含有するアモルファス材料、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層を有する光
導電部材であって以後に説明される様に特定化して設計
され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、従来の光導電部材をあらゆる点に
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!持性に優れていることを見出
したことに基いている。
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
しく長り、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/こる目的とする。
本発明の別の目的は、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。
本発明の他の目的は、支持体上に設けられる層と支持体
との間および積層される層の各層間の密着性に優れ、構
造配列的に緻密で安定的であシ、層重質の高い光導電部
材を提供することである。
本発明の他の目的は、電子写真用の像形成部材として使
用した場合、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
能が充分あシ、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。
本発明の更に他の目的は、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ととである
本発明の更にもう1つの目的は、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Jms触
性を有する光導電部材を提供することでもある。
本発明の光導電部材は、支持体と、該支持体上に支持さ
れたシリコン原子とゲルマニウム原子とを含む非晶質材
料で構成された光導電性を示す第一の層と、シリコン原
子と炭素原子とを含む非晶質材料で構成された第二の層
とで構成された、光受容層を有し前記第一の層は、層厚
方向に不均一な分布状態で窒素原子が含有されている層
領域を有することを特徴とする。
上記した様な層構成を取る様にして設計された本発明の
光導電部材は、前記した諸問題の総てを解決し得、極め
て優れた電気的、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、電子写真用像形成部材として適用した場合には、
画像形成への残留電位の影響が全くなく、その電気的特
性が安定しておシ、高感度で、高SN比を有するもので
あって、耐光疲労、縁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第一
の層目体が強靭であって、且つ支持体との密着性に著し
く優れており、高速で畏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。
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101の上に、a −5iGe (H,X )
から成る光導電性を有する第一の層(I) 102と第
二の層(II) 103とを具備し、第二の層(II 
)103は自由表面を有している。第一の層(1) 1
02中に含有されるゲルマニウム原子は、該層(I)1
02の層厚方向及び支持体101の表面と平行な面内方
向に連続的に均一に分布した状態となる様に前記層(I
) 102中に含有される。
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(I)には伝導特性を支配する物質(
C)を含有させた層領域(PN )を支持体側に設ける
ことによシ、該層領域(PN )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。
この様な物質としては、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
第一の層(1)を構成するa−8iGe(HlX)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、pm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、B(硼素)、At(アルミニウ
ム)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)、Tt(
タリウム)等があシ、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
■族原子)、例えば、P(燐)、As(砒素)。
sb(アンチモン)lBi(ビスマス)等でアシ、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(1)中に設けられる層領域
(PN )に含有される伝導特性を制御する物質(C)
の含有量は、該層領域(PN )に要求される伝導特性
、或いは該層領域(PN)が直に接触して設けられる支
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、前記層領域に直に接触して設けられる他の層領域の
特性や、該他の層!域との接触界面に於ける特性−との
関係も考慮されて、伝導特性を制御する物質の含有量が
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の含有量は、好ましくは0、01〜
5 X 10’ 、atomic ppm 、よシ好適
には05〜I X 10’ atomic ppm 、
最適には1〜5×工03atomic ppmとされる
本発明に於いて、伝導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)の含有量
を、好ましくは30 atomic ppm以上、より
好適には50 atomic ppm以上、最適には1
00100ato ppm以上とすることによって、例
えば該含有させる物質(C)が前記のp型不純物の場合
には、第二の層(I[)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第一の層(1)中への電子
の注入を効果的に阻止することが出来、又、前記含有さ
せる物質が前記のn型不純物の場合には、第二の層(I
f)の自由表面がe極性に帯電処理を受けた際に支持体
側から第一の層(1)中への正孔の注入を効果的に阻止
することが出来る。
上記の様々場合には前記層領域(PN )を除いた部分
の層領域(Z)には、層領域(PN )に含有される伝
導特性を支配する物質の極性とは別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、層領域(PN )に含有さ
れる実際の量よシ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の含有量は、層領域(PN)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、好捷しくはO,OO1〜
1000 atomic ppm、 jり好適には0.
05〜500 atomic pprn、最適には01
〜200 atomic ppm とされる。
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を含有させる場合には、層
領域(Z)に於ける含有量30atomic pp11
1以下とするのが望寸しい。
上記した場合の他に、本発明に於いては、第一の層(1
)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融する様に設け
て、該接触領域に所謂空乏層を設けることも出来るっ詰
シ、例えば、第一の層(1)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、第一の層(I)中に含有されるゲルマ
ニウム原子の含有量は、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1〜9.5 X 105a
tomic ppm、、より好ましくは100〜8.O
X 10!iatomic ppm、最適には5oo〜
7 X 105atomic ppmとされる◇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(1)との間の密着性の改良を
計る目的の為に、第一の層(1)中には、窒素原子が含
有される。第一の層(1)中に含有される窒素原子は、
第一の層(I)の全層領域に層厚方向には不均一な分布
状態で万偏なく含有されても良いし、或いは第一の層(
1)の一部の層領域のみに含有させて偏在させても良い
窒素原子の含有される層領域(N)を記−の層(1)の
一部として設ける場代窒素原子の分布状態は分布濃度C
(N)が層領域(N)に於いてその層厚方向に於いては
均一であっても不均一であっても良い。
本発明に於いて、第一のll−J(I)に設けられる窒
素原子の含有されている層領域(N)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)
の全層領域を占める様に設けられ、支持体と第一の層(
1)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、第一の層(1)の支持体側端部層領域(E)
を占める様に設けられる・前者の場合、層領域(N)中
に含有される窒素原子の含有量は、高光感度を維持する
為に比較的少なくされ、後者の場合には、支持体との密
着性の強化を確実に計る為に比較的多くされるのが望ま
しい。
又、前者と後者の両方を同8?に達成する目的の為には
、支持体側に於いて比較的高濃度に分布させ、第一の層
(1)の第二の層(It)側に於いて比較的低濃度に分
布させるか、或いは、第一の層(I)の第二の層(Q側
の領域には、窒素原子を積極的には含有させない様な窒
素原子の分布状態を層領域(財)中に形成すれば良い。
本発明に於いて、第一の層(1)に設けられる層領域(
N)に含有される窒素原子の含有量は、層領域(N)自
体に要求される特性、或いは該層領域N)が支持体に直
に接触して設けられる場合には、該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、前記層領域(N)に直に接触して他の層領域が設け
られる場合には、゛該他の層領域の特性や、該他の層領
域との接触界面に於ける特性との関係も考慮されて、窒
素原子の含有量が適宜選択される。
層領域(N)中に含有される窒素原子の量は、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、好ましくは0.001〜50 ato
mic %+よシ好ましくは0.002〜40atom
ic %、最適には0. OO3〜30 atomic
 %とされる。
本発明に於いて、層領域(N)が第一の層(1)の全域
を占めるか、或いは、第一の層(I)の全域を占めなく
とも、層領域(N)の層)’J Toc’第一の層a)
の層厚Tに占める割合が充分大きい場合には、層領域(
N)に含有される窒素原子の含有量の上限は、前記の値
よシ充分少なくされるのが望ましい。
本発明の場合には、層領域(N)の層厚T。が第一の層
(I)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(N)中に含有される窒素原子
の量の上限は、好ましくは30atomic%以下、よ
シ好壕しくは20 atomic係以下、最適には10
 atomic % 以下とされる。
第2図乃至第10図には、本発明における光導電部材の
層領域(N)中に含有される窒素原子の層厚方向の分布
状態の典型的例が示される。
第2図乃至第10図において、横軸は窒素原子の分布濃
度Cを、縦軸は層領域1(N)の層厚を示し、tBは支
持体側の層領域(N)9端面の位ll′Zを、tTは支
持体付とは反対側の層領域(N)の端面の位置を示す。
即ち、窒素原子の含有される層領域(N)はtB側よシ
tT側に向って層形成がなされる。
第2図には、層領域(N)中に含有される窒素原子の層
厚方向の分布状態の第1の典型例が示される。
第2図に示される例では、菫素原子の含有される層領域
(N)が形成される支持体表面と該層領域(N)の表面
とが接する界面位置tBよシt1の位置までは、窒素原
子の分布0度Cがclなる一定の値を取り乍ら窒素原子
が形成される層領域(N)に含有され、位置t1より界
面位[tTに至る寸では濃度c2より徐々に連続的に減
少されている。界面位1i tTにおいては窒素原子の
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、含有される窒素原子の
分布濃度Cは、位置tBよシ位置tTに至るまで濃度C
4から徐々に連続的に減少して、位e t Tにおいて
温圧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、位置tBより位置t2までは窒素原
子の分布濃度Cは濃度C6なる一定値とされ、位置t2
と位置tTとの間において徐々に連続的に減少され、位
置tTにふ・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、窒素原子の分布濃度Cは、位置tB
よシ位置tTに至るまで濃度C8よシ連続的に徐々に減
少され、位itT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、窒素原子の分布濃度Cは、
位置tBと位@t5間においてはQ度c9なる一定値で
あシ、位置tTにおいては濃度C10とされる。位置t
3と位itT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7図に示される例においては、分布濃度Cは位置tB
より位置t4″81:では濃度CNの一定値を取シ、位
置t4よシ位置tTまでは濃度C12よシ濃度C13ま
で一次関数的に減少する分布状態とされている。
第8図に示す例においては、位[tnよシ位fifft
Tに至るまで、窒素原子の分布濃度Cは濃度C14よシ
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、位置tBよシ位置t5に至るまでは
窒素原子の分布濃度Cは濃度C15よシ濃度C16まで
一次関数的に減少され、位置t5と位置t7との間にお
いては濃度C16の一定値とされた例が示されている。
第10図に示される例においては、窒素原子の分布濃度
Cは位IKffitBにおいて濃度C17であシ、位置
t6に至るまではこの濃度C17よシ初めはゆりくシと
減少され、位置t6+J近においては、急激に減少され
て位置t6では濃度C1Bとされる。
位置t6と位Ut7との間においては、初め急激に減少
され、その後は緩かに徐々に減少されて位置t7で濃度
C19となシ、位[L7と位置t8との間では、極めて
ゆっくシと徐々に減少されて位置t8において濃度C2
0に至る。位置t8とIn装ttの間においては、濃度
c2o、l:J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図によシ、層領域(N)中に含
有される窒素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、支持体側におい
て窒素原子の分布濃度Cの高い部分を有し、界面tT側
においては、前記分布濃度Cは支持体側に較べて可成シ
低くされた部分を有する窒素原子の分布状態が層領域(
N)に設けられている。
本発明において、第一の層(1)を構成する窒素原子の
含有される層領域(N)は、上記した様に支持体側の方
に窒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、支持体と第一の層(I)との間の密着性をよ
り一層向上させることが出来る。
上記局在領域(B)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@tnより5μ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t
Bよシ5μ厚咬での全層領域(LT)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(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(1)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窒素原子の層厚
方向の分布状態として窒素原子の分布濃度の最大値Cm
axが好壕しくは500 atomic ppm以上、
よシ好適には800 atomic ppm 以上、最
適にはI Q OOatomic ppm 以上とされ
る様な分布状態となシ得る様に層形成される。
即ち、本発明においては、窒素原子の含有される層領域
(N)は、支持体側からの層厚で5μ以内(tnから5
μ厚の層領域)に分布濃度の最大値Cmax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(1)中に含有
されるノ・ロゲン原子(X)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。
本発明において、a −5iGe(H、X ) で構成
され、る第一の層(1)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が用いられる。
例えば、グロー放電法によって、a −3iGe(H、
X )で構成される第一の層(I)を形成するには、基
本的にはシリコン原子(St)を供給し得るS1供給用
の原料ガスと、ゲルマニウム原子(Ge)を供給し得る
Ge供給用の原料ガスと、必要に応じて水素原子(H)
導入用の原料ガス又は/及びハロゲン原子(X)導入用
の原料ガスとを、内部が減圧に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−8iGe(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ペ
ースとした混合ガスの雰囲気中で81で構成されたター
ゲット、或いは、該ターゲットとGeで構成されたター
ゲットの二枚を使用して、又は、5iJGeの混合され
たターゲットを使用して、必要に応じて、He 、 A
r等の稀釈ガスで稀釈されたGe供給用の原料ガスを、
必要に応じて、水素原子σ0又は/及びハロゲン原子C
X)導入用のガスをス・ξツク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と共に、前
記Ge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チートに収容
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・j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事で行うことが出
来る。
本発明において使用されるSi供給用の原料ガスとなシ
得る物質としては、SiH4、Si2H6,5i5H6
S l 4H10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、St供給効率
の良さ等の点で5t)(4、Si2H6が好ましいもの
として挙げられる。
Ge供給用の原料ガスとなシ得る物質としては、GeH
41Ge 2H6+ Ge3HB t Ge4T(10
lGe5H12y Ge6H14rGe7I(16+ 
Ge8Hj 8 + Ge9H20等のガス状態の又は
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、
Ge供給効率の良さ等の点で、GeH4。
Ge2H6、Ge3HB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]・ロゲン原子導入用の原料
ガスとして有効なのは、多くのノ・ログン化合物が挙げ
られ、例えばハロゲンガス、ノ・ロゲン化物、ハロゲン
間化合物、ノ・ログ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ノ・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7・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、ノ・ログン原子
を含む水素化硅素化合物も有刺なものとして本−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ノ・ロゲン化合物とし
ては、具体的には、フ、J素、塩素、臭素、ヨウ素のハ
ロゲンガス、BrF 、 CIF 、 ClF3. B
rF5゜BrF4. IF3 、 IF7 、 IC1
、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、ノ・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
5jF4 、 Si2F6.5iC1,4、SiBr4
等の/Sロゲン化硅素が好ましいものとして挙げること
が出来るっ 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、Ge供給用の原料ガスと共にSiを供給し
?9る原料ガスとしての水素化硅素ガスを使用しなくと
も、所望の支持体上にノ・ロゲン原子を含むa−8iG
eから成る第一の層(1)を形成する事が出来る。
グロー放電法に従ってノ・ロゲン原子を含む紀−の層(
I)を作製する場合、基本的には、例えばSt供給用の
原料ブスと々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、He等のガス
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(1)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、所望の支持体上に第一の層(I)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
る様にす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、各ガスは単独様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。
スパッタリング法、イオンシ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。
又、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、工■2、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
て上記されたノ・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 、 He7 、 HBr 。
HI等のハロゲン化水素、SiH2F2 、5iH2I
2 、5iH2C72゜5jHCL3 、5iH2Br
2 、5iHBr3等の/%0グン置換水素化硅素、及
びGeHF3 、 GoH2F2 、 GeH3F 、
 GeHCl5 。
GeHCl5 、 GeHCl5 GeHI3 、 GeHCl5 、 GeH3I等の水
禦化〕10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 、 GeC
l4 、 GeBr4 、 GeI4 、GeF2゜G
eCA2 、 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一
の層(1)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、水素原子を含むノ・ログン化物は、
第一の層(1)形成の際に層中にノ・ログン原子の導入
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
水素原子も導入するので、本発明においては好適なノ・
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(1)中に構造的に導入するには、
上記の他にIi、2、或いはSiH4,Si2H6,5
i3H3゜5i4H1o’Jの水素化硅素をGe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、 GeH4゜Go2H6、Ge3II5 、 Ge
4H10,Ge5H12、Ge6H44、Ge7H16
゜GeBTllB 、 Ge9FI20等の水素化ゲル
マニウムと、St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、形成される光導電部材の
第一の層(1)中に含有される水素原−x■x>の景又
はハロゲン原子(X)の量又は水素原子とハロゲン原子
の量の和(H+X)は好ましくは0.O1〜40 at
omic %、よυ好適には0.05〜30a t O
m l C% 、最適には0.1〜25 atomic
 %とされる。
第一の層(1)中に含有される水素原子(H)又は/及
びハロゲン原子(X)の量を制御するには、例えば支持
体温度又は/及び水素原子(H)、或いはハロゲン原子
(X)を含有させる為に使用される出発物質の堆積装置
系内へ導入する量、放電々力等を制御してやればよい。
第一の層(1)中に伝導特性を1lilJ御する物質(
C)。
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
は菓V族原子尋入用の出発物質をガス状態で堆積室中に
第一の層(I)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
寿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源千尋入用としては、B2H
6、B4H10・B5H9r n5Hj 1 + ■3
6H42r B6I■14等の水素化硼素、BF3 、
 BC73、BBr3等のノ・ロゲン化硼素等が拳げら
れる。この他、AZCZ 5 + G aCl 5 。
Ga(CH3)3 、 InC15、TtC4s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2いて有
効に使用されるのは、燐原子導入用としては、PH3、
P2H4匍・の水素化燐、 PH41、PF’乙。
PF5 、 PCl5 、 PCl5 、 PBr3 
、 PBr3 、 PI3等のハ0グン化燐が挙けられ
る。この他、AsH’3 、 ASF!、 、 AsC
t3゜AsBr3 、 AsF5 、 SbH3、Sb
F5 、 SbF5 、5bC43、5bct5゜Bi
H3、BiCl3 、 B1Br3等もV、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
本発明の光導電部材に於ける第一の層(I)の層厚は、
第一の層(1)中で発生されるフォトキャリアが効率良
く輸送される様に所望に従って適宜法められ、好ましく
は1〜100μ、より好適には1〜80μ、最適には2
〜50μとされる。
本発明に於いて、第一の層(1)を構成し、伝導特性を
支配する物質(C)を含有して支持体側に偏在して設け
られる層領域の層厚は、該層領域と該層領域上に形成さ
れる第一の層(1)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、その下限は、好ましくけ一30X以上、よシ好適に
は40X以上。
最適には、50X以上とされる。
又、上記層領域中に含有される伝導特性を制御する物質
の含有量が30 atomic ppm以上とされる場
合には、該層領域の層厚の上限は、好ましくは10μ以
下、より好適には8μ以下、最適には5μ以下とされる
本発明に於いて、第一の層(1)に窒素原子の含有され
た層領域(N)を設けるには、第一の層(1)の形成の
際に窒素原子導入用の出発物質を前記した第一の層(I
)形成用の出発物質と共に使用して、形成される層中に
その量を制御し乍ら含有してやれば良い。
層領域(N)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(1)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窒素原子導入用の出発
物質が加えられる。そのような窒素原子導入用の出発物
質としては、少なくとも窒素原子を構成原子とするガス
状の物質又はガス化し得る物質をガス化したものの中の
大概のものが使用され得る。
例えばシリコン原子(St)を構成原子とする原料ガス
と、窒素原子(N)を構成原子とする原料ガスと、必要
に応じて水素原子(■()又は及びハロゲン原子(X)
を構成原子とする原料ガスとを所望の混合比で混合して
使用するか、又は、シリコン原子(Si)を構成原子と
する原料ガスと、窒素原子(N)及び水素原子(H)を
構成原子とする原料ガスとを、これも又所望の混合比で
混合して使用することが出来る。
又、別には、シリコン原子(St)と水素原子(ロ)と
を構成原子とする原料ガスに窒素原子(N)を構成原子
上する原料ガスを混合して使用しても良い。
層領域(N)を形成する際に使用される窒素原子(N)
導入用の原料ガスに々り得るものとして有効に使用され
る出発物質は、具体的には例えば窒素(N2)、アンモ
ニア(NF2) +ヒドラ、クン(H2NNH2) 、
アジ化水素(m3 ) 、アジ化アンモニウム(NH4
N3)等のガス状の又はガス化し得る窒素。
窒化物及びアジ化物等の一窒素化合物を挙げることが出
来る−0この他に、窒素原子(N)の導入に加えて、ハ
ロゲン原子(X)の導入も行えるという点から、三弗化
窒素(F3N)、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出来る。
本発明に於いては、層領域(N)中には窒素原子で得ら
れる効果を更に助長させる為に、窒素原子に加えて、更
に酸素原子を含有することが出来る。
酸素原子と層領域(N)に導入する為の酸素原子導入用
の原料ガスとしては、例えば酸素(02)、オゾン(0
5)、−酸化窒素(Nす)、二酸化窒素(No 2)。
−二酸化窒素(N2” ) +三二酸化窒素(N2o5
)。
四三酸化窒素(N2O4) +三二酸化窒素(N2O5
) r三Ljヤ化窒素(NOs ) 、シリコン原子(
Sl)と酸素原子(0)と水素原子(T()とを構成原
子とする、例えば、ジシロキサン(H,5iO3iH3
) 、 トリシロキサン(Has iO81H20s 
iH3)等の低級シロキサン等を挙げることが出来る。
スパッタリング法によって窒素原子を含有する層領域(
N)を形成するには、単結晶又は多結晶のSiウェーハ
ー又はS i 5N4ウエーハー、又はStとSi3N
4が混合されて含有されているウェーハーをターゲット
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、Siウェーハーをターゲットとして使用すれば
、窒素原子と必要に応じて水素原子又は/及びハロゲン
原子を導入する為の原料ガスを、必要に応じて稀釈ガス
で稀釈して、ス/ぐツタ用の堆積室中に導入し、これ等
のガスのガスプラズマを形成して前記Siウェーハーを
スパッタリングすれば良い。
又、別には、Stと5i5N4とは別々のターゲットと
して、又はSiと5i5N4の混合した一枚のターゲッ
トを使用することによって、スノぞツタ用のガスとして
の稀釈ガスの雰囲気中で又杜少なくとも水素原子(H)
又は/及びハロゲン原子(X)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。窒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窒素原子導入用の
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・。
本発明に於いて、第一の層(I)の形成の際に、窒素原
子の含有される層領域(N)を設ける場合、該層領域(
N)に含有される窒素原子の分布濃度C(N)を層厚方
向に変化させて所望の層厚方向の分布状態(depth
 profile )を有する層領域(N)を形成する
には、グロー放電の場合には、分布濃度C(N)を変化
させるべき窒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乍ら、
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
いる何らかの手段によシ、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次変化させる操作を
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
れた変化率曲線に従って流量を制御し、所望の含有率曲
線を得ることもできる。
層領域(N)をスパッタリング法によって形成する場合
、窒素原子の層厚方向の分布濃度C(N)を層厚方向で
変化させて、窒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、窒素原子導入用
の出発物質をガス状態で使用し、該ガスを柚積室中へ導
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
ットとして例えばStとSi3N4との混合されたター
ゲットを使用するのであれば、siと5L5N4との混
合比をターゲットの層厚方向に於いて予め変化させてお
くことによって成される。
第1図に示される光導電部材100においては第一の層
(1) 102上に形成される第二の層(II)103
は自由表面を有し、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。
又、本発明においては、第一の層(I) 102と第二
〇R(It) t 03とを構成する非晶質材料の各各
がシリコン原子という共通の植成要素を有しているので
、績層界面において化学的な安定性の確保が充分成され
ている。
本発明における第二の層(II)は、シリコン原子(S
t)と、炭素原子(C)と、必要に応じて水素原子(H
)又は/及びハロゲン原子(X)とを含む非晶質材料(
以後、r a −(5ixC1−x)y(a X)1−
y Jと記す。但し、0’ < X % y< 1 )
で構成される。
a −(S i xC1z )y (f(、x)1.で
構成される第二の層(If)の形成はグロー放電法、ス
・ぐツタリング法、イオ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為の作製条件の制御
が比較的容易である、シリコン原子と共に炭素原子及び
ハロゲン原子を、作製する第二の71 (n)中に導入
するのが容易に行える等の利点から、グロー放定法或い
はス/ぞツタリング法が好適に採用される。
更に、本発明においては、グロー放電法とスノZツタリ
ング法とを同一装置系内で併用して第二の層(II)を
形成しても良い。
グロー放電法によって第二の層(If)を形成するには
、a −(5iXC1−x)y(H,X)1−y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、支持体の設置しである真空堆積用の堆積室に
導入し、導入されたガスを、グロー放電を生起させるこ
とでガスプラズマ化して、前記支持体上に既に形成され
てちる第一の層(1)上にa−(SixC1−x)y(
H,X)1−yを堆積させれば良い。
本発明において、a −(5iXC1−X)F(H% 
X)1−y 形成用の原料ガスとしては、シリコン原子
(St)、炭素原子(C)、水素原子(H)、ハロゲン
原子(X)の中の少なくとも1つを構成原子とするガス
状の物質又はガス化し得る物質をガス化したものの中の
大概のものが使用され得る。
St、 C,H,Xの中の1つとしてSiを構成原子と
する原料ガスを使用する場合は、例えばsiを構成原子
とする原料ガスと、Cを構成原子とする原料ガスと、必
要に応じてHを構成原子とする原料ガス又は/及びXを
構成原子とする原料ガスとを所望の混合比で混合して使
用するか、又はStを構成原子とする原料ガスと、C及
びHを構成原子とする原料ガス又は/及びXを構成原子
とする原料ガスとを、これも又、所望の混合比で混合す
るか、或いはSiを構成原子とする原料ガスと、 St
、 C及びHの3つを構成原子とする原料ガス又は、S
t、C及びX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出来る。
又、別には、SiとHとを構成原子とする原料ガスにC
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
、StとXとを構成原子とする原料ガスにCを構成原子
とする原料ガスを混合して使用しても良い。
本発明において、第二の層(n)中に含有されるハロゲ
ン原子(X)として好適なのはF 、 C4N Br5
Iであシ、殊にF、C1が望ましいものである。
本発明において、第二の層(11)を形成するのに有効
に使用される原料ガスとな)得るものとしては、営温常
圧においてガス状態のもの又は容易にガス化し得る物質
をMげることが出来る。
本発明において、第二の層(II)形成用の原料ガスと
して有効に使用されるのは、siとHとを構成原子とす
るSiH4、Si2H6、S i 3HB、5i4H1
(1等のシラン(5ttane )類等の水素化硅素ガ
ス、CとHとを構成原子とする、例えば炭素数1〜4の
飽和炭化水素、炭素数2〜4のエチレン系炭化水素、炭
素数2〜3のアセチレン系炭化水素、ハロゲン嚇体、ハ
ロゲン化水素、ハロゲン間化合物、ハロゲン化硅素、ハ
ロゲン置換水素化硅素、水素化硅素等を挙けることが出
来る。
具体的には、飽和炭化水素としてはメタン(CH4)、
エタン(C2H6)、ゾロノξン(C5H8)、n−ブ
タン(n−C4H1c )、ペンタン(C5)112)
、エチレン系炭化水素としては、エチレン(C2H4)
、プロピレン(03H4)、ソ゛テン−1(C4H8)
、ブテン−2(C4HB、 )、インブチレン(C4H
8)、ペンテン(CsH+o )、アセチレン系炭化水
素としては、アセチレン(C2H2)、メチルアセチレ
ン(C5H4)、ブチン(C4H6)、ハロゲン煩体と
しては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素のノ・ロゲンガス
、ハロゲン化水素としては、FH,HI、HCA、HB
r、ハロゲン間化合物としては、BrF 1C1F 。
ClF3、ClF5、BrF5、l1rF3、IF7、
IF5、IC4、IBr、ハロゲン化硅素としてはSi
F4、S i 2F6.5LC14,5iCt3BrS
SiC42Br2.5iC4Br3、S i C13I
、3iBr4、ハロゲン置換水素化硅素としては、5i
I−I2F2.5iH2Ct2.5iHCAs、5iH
3CA、 5iT(3Br、 5iH2Br2.5iH
Br5、水素化硅素としては、SiH4,5i2f(B
、5i4HjO等のシラン(5ilane )類、等々
を挙げることが出来る。
これ等の他にCF4、cct4、CBr4、CHF3、
CH2F2、CH3F 、 C2H3C/、 CH3B
r 、 CH3I、C2H3C/−等の/’lロゲン置
換・ぐラフイン系炭化水素、SF4 、SF6等のフッ
素化硫黄化合物、5t(CH3)4.5t(C2H5)
4 @のケイ化アルキルや5iCt(CH3)3.5t
cz2(CHsh、S i C63CI(3等のハロゲ
ン含有ケイ化アルキル等のシラン誘導体も有効なものと
して挙げることが出来る。
これ等の第二の層(n)形成物質は、形成され石第二の
層(n)中に所定の組成比でシリコン原子、炭素原子及
びハロゲン、原子と必要に応じて水素原子とが含有され
る様に、第二の層(I[)の形成の際に所望に従って選
択されて使用される。
例えば、シリコン原子と炭素原子と水素原子との含有が
容易に成し得て且つ所望の特性の層が形成され得る5i
(ca3)4と、ノ・ロゲン原子を含有させるものとし
ての5iHC73,5iH2C42,5ICt4 或い
はs 1H3ct等を所定の混合比にしてガス状態で第
二の層(U)形成用の装置内に導入しとグロー放電を生
起させることによって、& −(5txc、 −x)バ
ct+H)、 −yから成る第二の層(II)を形成す
ることが出来る。
スパッタリング法によって第二の層(II)を形成する
には、学結晶又は多結晶の81ウェーッへ−又はCウェ
ーハー又はSlとCが混合されて含有されているウェー
ハーをターゲットとして、これ等を必要に応じてハロゲ
ン原子又は/及び水素原子を構成要素として含む種々の
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、S1ウエーハーをターゲットとして使用すれば
、CとH又は/及びXを導入する為の原料ガスを必要に
応じて稀釈ガスで稀釈してスノξツター用の堆積室中に
導入し、これ等のガスのガスプラズマを形成して前記S
tウェーハーをスパッターリングすれば良い。
又、別には、StとCとは別々のターゲットとして、又
はsiとCの混合した一枚のターゲットを使用すること
によって、必要に応じて水素原子又は/及びハロゲン原
子を含有するガス雰囲気中でスノぐツタ−リングするこ
とによって成される。C1■(及びXの導入用の原料ガ
スとなる物質としては先述したグロー放電の例で示した
第二の層(It)形成用の物質がス・ぐツタ−リング法
の場合にも有効な物質として使用され得る。
本発明において、第二の層(n)をグロー放電法又はス
パッター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lIe、Ne、Ar等が
好適なものとして挙げることが出来る。
本発明における第二の層(IT)は、その要求される特
性が所望通シに与えられる様に注意深く形成される。
即ち、Si、C,必要に、応じてH又は/及びXを槽成
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シ、電気物性的には
、導電性から半導体性、絶縁性までの間の性質を、又光
導電的性質から非光導電的性質までの間の性質を、各々
示すので、本発明においては、目的に応じた所望の特性
を有するa −(5ixCt−x)y(”、Xh−y 
が形成される様に、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(It)を電気的耐圧性の向上を主な
目的として設けるにはa (SizCl−X)y(H,
X)1−y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。
又、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(n)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IL 
−(SiX(−1−x)y(H−X)1−yが作成され
るー。
第一の層(I)の表面にa −(SizCl−x)y(
H,x)+−yから成る第二の層(If)を形成する際
、層形成中の支持体温度は、形成される層の構造及び特
性を左右する重要な因子であって、本発明においては、
目的とする特性を有するa (S 1xc1−x)y(
L X) 1−yが所望通シに作成され得る様に層作成
時の支持体温度が厳密に制御されるのが望ましい。
本発明における、所望の目的が効果的に達成される為の
第二の層(II)の形成法に併せて適宜最適範囲が選択
されて、第二の層(■1)の形成が実行されるが、好ま
しくは、20〜400’C1より好適には50〜350
℃、最適には100〜300℃とされる。
第二の層(II)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較べて比較的
容易である事等の為に、グロー放電法やス・ぞツタ−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(II)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・ぞワ−が作成されるa −(
Si工C1−リyX1−yの特性を左右する重要な因子
の1つでちる。
本発明における目的が達成される為の特性を有するa−
(S1xC+−x)yXi−yが生産性良く効果的に作
成される為の放電・ぞワー条件としては、好ましくは1
0〜300W1より好適には20〜250W、最適には
50〜200Wとされる。
堆積室内のガス圧は好ましくは0.01〜I Torr
よシ好適には0.1〜Q、5Torr程度とされる。
本発明においては、第二の層(II)を作成する為の支
持体温度、放電Aワーの望ましい数値範囲として前記し
た範囲の値が添げられるが、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 −(SixC1−x)y(HlX) 1− yか
ら成る第二の層(1)が形成される様に相互的有機的関
連性に基づいて各層作成ファクターの最適値が決められ
る。
本発明の光導電部材における第二の層(II)に含有さ
れる炭素原子の量は、第二の層CH)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一第二
の層(n)が形される重要な因子である。本発明におけ
る第二の層(1)に含有される炭素原子の量は、第二の
j’1(n)を構成する非晶質材料の種類及びその特性
に応じて適宜所ヤに応じて決められるものである。
即ち、前記一般式a (5lxC1−x)y(T(XX
h−yで示される非晶質材料は、大別すると、シリコン
原子と炭素原子とで構成される非晶質材料(以後、「a
−siacj−a Jと記す。但し、Oくa〈1)、シ
リコン原子と炭素原子と水素原子とで構成される非晶質
材料(以後、r a −(SibCl−bへH+−cl
と記す。
但し、O(b、 c(1)、シリコン原子と炭素原子と
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fI(以後、r a−(Si(IC+−a)e(
HXX)+−eJと記す。但しO(d、e(1)に分類
される。
本発明において、第二の層(n)がa St、C4−a
で構成される場合、第二の層(I[)に含有される炭素
原子の量は好ましくはI X 10−” −90ato
mic %、よシ好適には1〜80 atornic%
、最適には10〜75 atomic % とされる。
即ち、先のa−stacl−aのaの表示で行えば、a
が好ましくは0.1〜0.99999、より好適には0
.2〜0.99、最適には0.25〜0.9である。
本発明において、第二の層(II)が a −(SibC+−b)cH+−cで構成される場合
、第二ノR(II)に含有される炭素原子の量は、好ま
しくは1×101〜90 atomicチ とされ、よ
シ好ましくはl 〜9 Q atomic % 、最適
には10〜80 atomic %とされる。水素原子
の含有量は、好ましくは1〜40 atornic%、
より好ましくは2〜35 atomic %、最適には
5〜30 atornic % とされる。これ等の範
囲に水素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使用し得るもので
ある。
即ち、先のa −(SibC+−b)cHl−cの表示
で行えばbが好ましくは0.1−0.99999、よシ
好適には0.1〜0.99、最適には0.15〜0.9
、Cが好ましくは0.6〜0.99、よシ好適には0.
65〜0.98、最適には0.7〜0.95である。
第二の層(n)が、a −(SidCl −a)e(H
s x)+−eで構成される場合には、第二の層(1)
中に含有される炭素原子−の含有量は、好ましくはlX
l0−3〜90atomic %、よシ好適には1〜9
0 atomic % 、最適には10〜80 ato
mic % とされる。ノ翫ロゲン原子の含有量は、好
ましくは1〜20 atomic % 、よシ好適には
1〜18 atomic % 、最適には2〜15at
omic % とされる。これ等の範囲にノ・ロゲン原
子含有量があるように作成される光導電部材は実際面に
充分適用させ得るものである。必要に応じて含有される
水素原子の含有量は、好ましくは19 atomic 
% 、よシ好適には13 atomic%以下とされる
即ち、先のa−(SiaCl−a)e(H,X)+−6
のd、eの表示で行えば、dが好ましくは01〜0.9
9999、よシ好適には0.1〜099、最適には0.
15〜09、eが好ましくは0.8〜0.99、よシ好
適には0.82〜099、最適には0.85〜0.98
である。
本発明における第二の層(II)の層厚の範囲は、本発
明の目的を効果的に達成する為の重要な因子の1つであ
る。
本発明の目的を効果的に達成する様に所期の目的に応じ
てこれは適宜所望に従って決められる。
又、第二の層(DI)の層厚は、該層(■)中に含有さ
れる炭素原子の量や第一の層(1)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
更に加えて、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(It)の層厚は、好ましくは
0.003〜30μ、より好適には0.004〜20μ
、最適には0.005〜10μとされる。
本発明において使用される支持体は、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、 kl、 Cr、 Mo。
Au、 Nb、 Ta、 V 、 Ti、 Pt、 P
d 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、ポリカーヂネート、セルローズアセテート、ポリゾ
ロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリfン、2リ
スチレン、ポリアミド等のツク、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、NlCr 。
At、 Cr、 Mo、 Au、 Ir、 Nb、 T
a、 V、 Ti、 Pt、 Pd。
In2O5、5n02.:ITO(In203 + 5
n02)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、或いはポリニスデルフィルム等の合成樹脂フ
ィルムであれば、NiCr、 AA、 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
体の形状は、円筒状、ベルト状、板状等任意の形状とし
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
可能な限シ薄くされる。百年ら、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、好ましく
は10μ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11図に光導電部材の製造装置の一例を示す。
図中の1102〜1106のガスどンベには、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シ
、その−例として例とえば1102は、Heで稀釈され
たSiH4ガス(純度99.999%。
以下SiH4/ Heと略す)ゼンベ、1103はHe
で稀釈されたGeH4ガス(純度99.999チ、以下
GeH4/ Heと略す)チンペ、1104はHeテ稀
釈されたS iF4ガス(純度99.99チ、以下Si
F4/山と略す)ヂンペ、1105はNH3ガス(純度
99.999%)デンベ、1106はH2ガス(純度9
9.999%)ゼンにである0 これらのガスを反応室1101に流入させるには、ガス
j2ンベ1102〜1106のノぐルブ1122〜11
26、リークノぐルブ1135が閉じられていることを
確認し、又、流入・ぐルブ1112〜1116、流出バ
ルブ1117〜1121.補助バルブ1132.113
3が開かれていることを確認して、先づメインバルブ1
134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5 X 10 
’ torrになった時点で補助バルブ1132.11
33、流出バルブ1117〜1121を閉じる。
次にシリンダー状基体1137上に第一の層(1)を形
成する場合の一例をあげると、ガスどンR1102より
SiH4/Heガス、ガ′スゼンペ1103よI)Ge
H4/Heガス、ガスボンベ1105よりNH5NH5
ガスブ1122,1123.1125を開いて出口圧ゲ
ージ1127,1128.1130の圧をIKg/鋸3
に調整し、流入・9ルブ1112゜1113.1115
Tを徐々に開けて、マス70コメトロ−2110フ、1
108.11叱IQ内に夫々流入させる。引き続いて流
出バルブ1117゜1118.11ユ0、補助バルブ1
132を徐々に開いて夫々のガスを反応室1101に流
入させる。このときのSiH4/Heガス流量とGeH
4/Heガス流量とNH5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の読みを見ながらメインバルブ1
134の開口を調整する。そして基体1137の温度が
加熱ヒータ」138によシ50〜400℃程度の範囲の
温度に設定されていることを確認された後、電源114
0を所望の電力に設定して反応室工101内にグロー放
電を生起させ、同時に予め設計された変化率曲線に従っ
て、NH3ガスの流量を手動或いは外部駆動モータ等の
手段によって・ぐルブ1119の開口を漸次変化させる
操作を行なって形成される層中に含有される窒素原子の
分布濃度を制御する。
この様にして、基体1137上に窒素原子が不拘−ニ分
浄されている a −5iGe(H、X )75)ら成
る第一の層(1)を形成することが出来る。
第一の層(I)中にハロゲン原子を含有させる場合には
、上記のガスに、例えばSiF4ガスを更に付加してグ
ロー放電を生起させれば良い。
又、第一の層(1)中に水素原子を含有させずにハロダ
ン原子を含有させる場合には、先のS i H4/H4
ガス及びGe H4,/Iie 、ガスの代υに、5i
Fiy’Heガス及びGeF4//Heガスを使用すれ
ば良い。
上記の様にして所望層厚に形成された第一の層(I)上
に第二の層(II)を形成するには、第一の層(1)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、C2H4ガスの夫々を必要に応じてHe等の
稀釈ガスで稀釈して、所望の東件に従って、グロー放電
を生起させることによって成される。
第二の層(ff)中にハロダン原子を含有させるには、
例えばS iF 4ガスとC2H4ガス、或いはこれに
SiH2ガスを加えて上記と同様にして第二の層(II
)を形成することによって成される。
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反応室1
101内、流出パル7’ 1117〜1121から反応
室1101内に至るカ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 f開いてメインバルブ113
4 を全開して系内金一旦高真空に刊気する操作を必要
に応じて行う。
第二の層(II)中に含有される炭素原子の量は例えば
、グロー放電による場合はS 1114ガスとC2II
4ガスの反応室1101内に導入される流量比全所望に
従って変えるか、或いは、スパック−リングで層形成す
る場合には、ターゲット全形成する際シリコンウェハと
グラファイトウェハのスノクッタ面積比率を変えるか、
又はシリコン粉末とグラファイト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<I[)中に含有されるノ
・ログン原子(3)の盆は、ハロゲン原子導入用の原料
ガス、例えばSIF’4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って成される。
又、層形成を行っている間は層形成の均一化t=するた
め基体1137けモータ1139によシ一定速度で回転
させてやるのが望ましい〇 以下実施例について説明する。
実施例1 第11図に示した製造装置にょシ、シリンダー状のAt
基体上に第1表乃至第4表に示す各条件で第12図乃至
第15図に示すガス流量比の変化率曲線に従ってNH3
と(S iH4+GeH4)とのガス流量比を層作成経
過時間と共に変化させて層形成を行って電子写真用像形
成部材の夫々(試料A 101〜104)を得た。
こうして得られた各像形成部材を、帯電露光実験装置に
設置し■5. OkVで0.3aec間コロナ帯電を行
い、直ちに光像を照射した。光像照射はタングステンラ
ンプ光源を用い、21ux−set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、○荷電性の現像剤(トナーとキャリアを
含む)を像形成部材表面にカスケードすることによって
、像形成部材表面上に良好なトナー画像を得た。像形成
部材上のトナー画像を、e5、 Q kVの一コロナ帯
電で転写紙上に転写した所、いずれの試料に就ても解像
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。
実施例2 第11図に示した肢造装置によシ、シリンダー状のAt
基体上に第5表に示す条件でgi’; 12図に示すガ
ス流量比の変化率曲線に従ってNH3と(SiH4+G
e [I4 )とのガス流量比全層作成経過時間と共に
変化させて層形成を行って電子写真用像形成部材を得た
〇こうして得られた像形成部利゛を、帯電露光実験装置
に設置し■5. OkVでQ、3sec間コロナ@電を
行い、■ちに光像を照射した。光像照射はタングステン
ランプ光源を用い、2 Aux=secの光量ケ透過滉
のテストチャート’を通して照射させた。
その後直ちに、■荷電性の現′像剤(トナーとキャリア
を含む)を像形成部材衣Uniにカスケードすることに
よって、像形成部材表面上に良好なl・す−画像を得た
。像形成部材上のトナー画像を、e5、OkVのコロナ
@電で転写紙上に転写した所、いずれの試料に就ても解
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。
実施例3 実力負側1の第2表の層作成条件に於いて、第一の層(
1)を構成する第11〆の層厚を第6表に示す如く変え
たυ外は、第2表の条件と同様にして電子写真用像形成
部材の夫々(試料篇301〜3o5)を得た。
こうして得られた各像形成部劇に就いて、実施例1と同
様の条件及び手順で転写紙上に画像を形成したところ第
6表に示す結果が得られた。
実施例4 実施例1の第2表の層作成条件に於いて、B2FI〆H
,eガスの流量比全第7表に示す如く変えた以外は第2
表の条件と同様にして電子写真用像形成部材の夫々(試
ネ’+−扁401〜405)を得た。
こうして得られた各像形成部材に就すて、実施例1と同
様の条件及び手順で転写紙上に画像を形成したところ第
7表に示す結果が得られた。
実施例5 実施例IK於いて光源をタングステンランノの代シに8
1− Onm0GaAs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、実施例1と同
様のトナー画像形成条件にして、実施例1と同様の条件
で作成した電子写真用像形成部材に就いてトナー転写画
像の画質評価を行ったところ、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6 層(It)の作成条件を第8表に示す各条件にした以外
は、実施例2と同様の条件と手順に従って電子写真用像
形成部材の夫々(試料AI 2−401〜12−408
.12−701〜12−708.12−801〜12−
808の70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夫夫全個別
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
の夫々について、転写画像の総合画質評価と繰返し連続
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、繰返し連続使用に
よる耐久性の評価の結果を第9表に示す。
実施例7 層(n)の形成時、シリコンウェハとグラファイトのタ
ーダット面績比を変えて、層(II)におけるシリコン
原子と炭素原子の含有量比を変化させる以外は、実施例
2と全く同様な方法によって像形成部材の夫々(試料A
1301〜1307 )を作成した。こうして得られた
像形成部材の夫々につき、実施例2に述べた如き、作像
、現数、クリーニングの工程を約5万回繰シ返した後画
像評価を行ったところ第10表の如き結果を得た。
実施例8 層(n)の層の形成時、SiH4ガスとC2H4ガスの
流量比を変えて、層(II)におけるシリコン原子と炭
素原子の含有量比を変化させる以外は実施例2と全く同
様な方法によって像形成部材の夫々(試料点1401〜
1408 )を作成した。
とうして得られた各像形成部材につき、実施例2に述べ
た如き方法で転写までの工程を約5万回繰シ返した後、
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9 層(II)の層の形成時、S I H4ガス、S I 
F 4ガス、C2H4ガスの流量比を変えて、層(If
)におけるシリコン原子と炭素原子の含有量比を変化さ
せる以外は、実施例2と全く同様な方法によって像形成
部材の夫々(試料A1501〜1507 ) ’e作敗
した。こうして得られた各像形成部材につき実施例2に
述べた如き作像、現像、クリーニングの工程11万回繰
シ返した後、画像評価を行う7Eところ第12表の如き
結果を得た〇 実施例10 層(II)の層厚を変える以外は、実施例2と全く同様
な方法によって像形成部材の夫々を(試料屋1601〜
1604 ) 全作成した。実施例2に述べた如き、作
像、現像、クリーニングの工程10返し第13表の結果
を得た。
以上の本発明の実施例に於ける共通の層作成条件は以下
に示す通りである。
基体温度:ゲルマニウム原子(Ge)含有層・・・・・
・約200℃ケ゛ルマニウム原子(Ge )非含有層・
・・約250℃放電周波数: 13.56 MHz 反応時反応室内圧: 0.3 Torr
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の光導電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図は夫々本発明実施
例における層領域■中の窒素原子の分布状態を説明する
為の説明図、第11図は、本発明の光導電部材の作製に
使用された装置の模式的説明図、第12図乃至第15図
は夫々本発明の実施例に於けるガス流量比の変化率曲線
を示す説明図である。 100・・・光導′渦部材 101・・・支持体102
・・・第一の層(1)103・・・第二の層(10C C し 力゛ん流量比 汀゛ス流量比

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光導電部材用の支持体と、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光導電性を
    示す第一の層と、シリコン原子と炭素原子とを含む非晶
    質材料で構成された第二の層とを有し、前記第一の層は
    、層厚方向に不均一な分布状態で窒素原子が含有されて
    いる層領域を有する事を特徴とする光導電部材。
  2. (2)第一の層中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)第一の層中にハロゲン原子が含有されている特許
    請求の範囲第1項又は同第2項に記載の光導電部材っ
  4. (4)窒素原子の分布状態が前記支持体側の方に多く分
    布する分布状態である特許請求の範囲第1項に記載の元
    導電部制。
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