JPS617661A - 光電変換素子およびこれを利用したカラ−原稿読み取り素子 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光電変換素子およびカラー原稿読み取り素子に
係り、特に、ファクシミリ等の画像入力部において光学
的読み取り素子として使用される光電変換素子に関する
ものである。

〔従来の技術〕

光導電体層として、非晶質水素化シリコン（以下アモル
ファス水素化シリコンと相称する）を使用し、これを透
光性電極と金属電極きで挟んだサンドイッチ構造のセン
サは、優れた光電変換特性を有しておりかつ、構造が簡
単で大面積化が容易であることから、原稿と同一幅のセ
ンサ部を有する長尺読み取り素子、すなわち、縮小光学
系を必要としない大面積デバイスとして幅広い需要が期
待されている。

しかし、アモルファス水素化シリコンを光導電体層とし
て用いたこのセンサの分光感度は波長６００　ｎｍ付近
をピークとしてそれよりも長波長側および短波長側では
感度が著しく低下する為、色フィルターを用いてカラー
原稿の読み取りを行う受光素子として使用する場合、青
及び赤の感度が充争に得られないこと、あるいは近赤外
領域に発光ピークを有する半導体レーザ等を光源とする
場合には、使用できない等、使用可能な光源に限界があ
った。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上述の問題点を解決すべくなされたもので、
アモルファス水素化シリコン層を光導電体層として用い
た光電変換素子の感度領域を拡げ広範囲の波長領域にわ
たって良好な分光感度特性を有する光電変換素子を提供
することを目的とする。

更に本発明は、感度特性の良好なカラー原稿読み取り素
子を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段〕 本発明の光電変換素子は、光導電体層として、バンドギ
ャップの異なる３層構造のアモルファスシリコンを主成
分とするアモルファス半導体層を使用し、この光導電体
層を金属電極と透光性電極とで挟持するように構成して
いる。

また、本発明のカラー原稿読み取り素子は一１上記３層
構造のアモルファス半導体層を用いたサンドイッチ構造
の光電変換素子と、この光電変換素子の透光性電極側に
付設した色フィルタより構成している。

〔作用〕

かかる構成により、本発明の光電変換素子では、感度領
域が広域化されると共に、これを用いたカラー原稿読み
取り素子では、感度特性が向上し、画情報に対してより
忠実な読み取りを行うことが可能となる。

〔実施例〕

以下、実施例に従って、図面を参照しつつ本発明の光電
変換素子を具体的に説明する。

この光電変換素子は、第１図に平面図、第２図に第１図
のＡ−Ａ断面図を示す如く、絶縁性のカラス基板１上に
所望の形状をなすように分割形成された金属電極として
のクロム（Ｃｒ）電極２と、透光性電極としての酸化イ
ンジウム錫（ＩＴＯ）電極３とによって、クロム電極２
側から順次アモルファス水素化シリコンゲルマニウム層
４（ａ−８；、−ＸＧｘ：Ｈ１但しＯ＜Ｘ≦１とする）
、アモルファス水素化シリコン層５　（ａ−Ｓｉ：Ｈ）
、アモルファス水素化シリコンカーバイ）’層５（ａ−
ＳｉｔｙＣｙ：Ｈ１但し０＜ｙ≦１とする）が重ね合わ
されてなる３層構造の光導電体層を挟持してなるもので
ある。

次にがかる光電変換素子の製造方法について述べる。

まず、蒸着法によってガラス基板１上に膜厚的０．２μ
ｍのクロム薄膜２を着膜する。続いてフォトリング２フ
イーにより、第３図に示す如く、所定の一形状に電極パ
ターンを分割形成する。

次いで、グロー放電法番こより、光導電体層として第１
層目のアモルファス水素化シリコンゲルマニウム層４を
着膜する。この工程では、使用ガスとして、シラン（Ｓ
ｉＨ４）と水素化ゲルマニウム（ＧｅＨ４）との混合ガ
スを使用すると共に基板温度を２００〜３００℃ニシテ
、２０００〜４ｏｏｏＸ着膜する。

続いて使用ガスとしてシランガスを用い、上述のアモル
ファス水素化シリコンゲルマニウム層４の着膜工程と同
様の基板温度で８２層目の光導電体層として３０００〜
６０００Ａのアモルファス水素化シリコン層５を着膜す
る。

そして、使用ガスとしてシランとエチレン（ＣｚＨ４）
との混合ガスを用い、上述の着膜工程と同様の基板温度
で第３層目の光導電体層として約２０００〜３０００Ａ
のアモルファス水素化シリコンカーバイド層６を第４図
に示す如く着膜する。

最後に、スパッタ法によ）で透光性電極３として酸化イ
ンジウム錫（ＩＴＯ）を約０．１層７ｍの厚さで着膜形
成することにより、光電変換素子として完成する。

このようにして形成された光電変換素子は光導電体層が
金属電極側から順にバンドギャップの広がる材料で３層
構造に形成されているため、光が入射してくると、まず
４００　ｎｍ前後の短波長光は透光性電極に接するアモ
ルファス水素化シリコンカーバイド層で有効に吸収され
、６００　ｎｍ前後の波長の光は第２層目のアモルファ
ス水素化シリコン層で、同様に有効に吸収され、６００
　ｎｍよりも長波長の光は、金属電極側に形成されたア
モルファス水素化シリコンゲルマニウム層で有効に吸収
されて、いずれも効率良く光電変換され光電流としてと
り出される。

従って、アモルファス水素化シリコン層を単層の光導電
体層として用いた従来の光電変換素子が６００　ｎｍ前
後をピークとしてそれよりも長波長側および短波長側で
は分光感度が著しく低下していたのに対し、本発明実施
例の光電変換素子では、４００　ｎｍ前後および６００
　ｎｍよりも長波長の光の分光感度の向上を図ることが
可能となる。

この光電変換素子の透光性電極３上に、第５図に示す如
く、金属電極２の各パターンに対応して順次赤色透過フ
ィルタＲ１緑色透過フィルタＧ、青色透過フィルタＢを
繰り返し配設することにより、カラー原稿読み取り素子
が構成される。

このようにして形成されたカラー原稿読み取り素子は、
赤色光、資色覚に対しても感度が良好である。

なお、光導電体層の成分としては、実施例で示したもの
に限定されるものではない。例えば、第１層のアモルフ
ァス水素化シリコンゲルマニウム層ζこ代えてアモルフ
ァス水素化シリコン錫層（ａ−Ｓｉ１ｙＣｙ：Ｈ但しＯ
≦ｙ〈１）を用いると共に第３層のアモルファス水素化
シリコンカーバイド層に代えて、アモルファス水素化シ
リコンナイトライド層（ａ−ｓｉ□−ｙＮｙ：Ｈ但しＯ
≦ｙ〈１）を用いた３層構造の光電変換素子も同様に、
有効である。

更に、上述のアモルファス半導体層に微量の酸素（０ン
、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）をドーピングすることによ
り、バンドギャップ及びフェルミレベルを調整し、分光
感度領域を広域化することも有効であり、良好な分光感
度特性をもつ光電変換素子を得ることができる。

また、実施例においては、基板と反対側ｌこ透光性電極
を配設し、光が該透光性電極と反対側から入射するよう
にした場合について述べたが、基板側から光が入射する
場合ｌこは、金属電極と透光性電極との位置を入れ換え
、基板側に透光性電極を配設するようにすると共に、第
１層目のアモルファス水素化シリコンゲルマニウム層と
第３層目のアモルファス水素化シリ−マンカーバイド層
とを入れ換え、バンドギャップの広いアモルファス水素
化シリコンカーバイド層を基板側に配置するようにすれ
ばよい。

〔効果〕

以上説明してきたように、本発明ｌこよれば、アモルフ
ァス水素化シリコンを主成分とする光導電体層を透光性
電極と金属電極とで挟持したサンドイッチ構造の光電変
換素子において、光導電体層をバンドギャップの異なる
３層のアモルファス半導体層から構成しているため、分
光感度領域の広域化が可能となると共に、かかる光電変
換素子に色フィルタを付設せしめたカラー原稿読み取り
素子では感度特性が良好で画情報をより忠実に読み取る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例の光電変換素子を示す図、第２
図は、第１図のＡ−Ａ断面を示す図、第３図乃至第４図
は、第１図の光電変換素子の製造工程図、第５図は、第
１図の光電変換素子を用いたカラー原稿読み取り素子を
示す図である。 １・−ガラス基板、２・・・クロム電極、３・・・酸化
インジウム錫電極、４・・・アモルファス水素化シリコ
ンゲルマニウム層、５・・・アモルファス水素化シリコ
ン層、６・・・アモルファス水素化シリコンカーバイド
層、Ｒ・・・赤色透過フィルタ、Ｇ・・・緑色透過フィ
ルタ、Ｂ・・・青色透過フィルタ。 第２図 第３図 第５図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光導電体層を透光性電極と金属電極とで挟持して
   なるサンドイッチ構造の光電変換素子において、前記光
   導電体層が非晶質（アモルファス）水素化シリコンを主
   成分とするバンドギャップの異なる層からなる３層構造
   の非晶質半導体層から構成されていることを特徴とする
   光電変換素子。
2. （２）３層構造の前記非晶質半導体層は透光性電極側か
   ら金属電極側に向ってバンドギャップが小さくなるよう
   に配列されていることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載の光電変換素子。
3. （３）３層構造の前記非晶質半導体層を非晶質水素化シ
   リコンゲルマニウム層（ａ−Ｓｉ＿１＿−＿ｘＧｅ＿ｘ
   ：Ｈ、但し０＜ｘ≦１）又は非晶質水素化シリコン錫層
   （ａ−Ｓｉ＿１＿−＿ｘＳｎ＿ｘ：Ｈ、但し０＜ｘ≦１
   ）からなる第１層と、非晶質水素化シリコン層（ａ−Ｓ
   ｉ：Ｈ）からなる第２層と、非晶質水素化シリコンカー
   バイド（ａ−Ｓｉ＿１＿−＿ｙＣｙ：Ｈ、但し０＜ｙ≦
   １）又は非晶質水素化シリコンナイトライド（ａ−Ｓｉ
   ＿１＿−＿ｙＮｙ：Ｈ、但し０＜ｙ≦１）からなる第３
   層とから構成すると共に、前記第１層が金属電極側にく
   るように配列したことを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項又は第（２）項記載の光電変換素子。
4. （４）前記非晶質半導体層のうち少なくとも１つの層は
   不純物としてリン、ボロン、酸素のうちのいずれかを含
   み、バンドギャップの調整がなされていることを特徴と
   する特許請求の範囲第（３）項記載の光電変換素子。
5. （５）非晶質水素化シリコン層を主成分とするバンドギ
   ャップの異なる３層構造の光導電体層を金属電極と透光
   性電極とで挟持し、感度領域を広域化するようにした光
   電変換素子の透光性電極側に色フィルターを具えたこと
   を特徴とするカラー原稿読み取り素子。