JPS63243955A - Electrophotographic sensitive body - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、帯電特性、暗減衰特性、光感度特性及び耐環
境性等が優れた電子写真感光体に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an electrophotographic photoreceptor having excellent charging characteristics, dark decay characteristics, photosensitivity characteristics, environmental resistance, etc.
(従来の技術)
水素(H) ’!に含有するアモルファスシリコン(以
下、a−8t : Hと略す)は、近年、光電変換材料
として注目されておシ、太陽電池、薄膜トランゾスタ、
及びイメージセンサ等のほか、電子写真プロセスの感光
体に応用されている。(Prior art) Hydrogen (H)'! Amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-8t: H) contained in
In addition to image sensors and other devices, it is also applied to photoreceptors in electrophotographic processes.
従来、電子写真感光体の光導電層を構成する材料として
、cds # ZnOp as p若しくは5e−Te
等の無機材料又はポリ−N−ビニルカルバゾール(PV
C2)若しくハトリニトロフルオレノン(TNF)吟の
有機材料が使用されていた。しかしながら、a−81:
Hはこれらの無機材料又は有機材料に比して、無公害物
質であるため回収処理の必要がないこと、可視光領域で
高い分光感度を有すること、並びに表面硬度が高く耐摩
耗性及び耐衝撃性が優れていること等の利点を有してい
る。このため、a−81:Hは電子写真プロセスの感光
体として注目されている。Conventionally, CDS #ZnOp asp or 5e-Te has been used as a material constituting the photoconductive layer of an electrophotographic photoreceptor.
or poly-N-vinylcarbazole (PV
Organic materials such as C2) or trinitrofluorenone (TNF) were used. However, a-81:
Compared to these inorganic or organic materials, H is a non-polluting substance, so it does not require recovery treatment, has high spectral sensitivity in the visible light region, and has a high surface hardness that makes it resistant to wear and impact. It has advantages such as excellent properties. For this reason, a-81:H is attracting attention as a photoreceptor for electrophotographic processes.
このa−8t:Hは、カールソン方式に基づく感光体材
料として検討が進められているが、この場合、感光体特
性として抵抗及び光感度が高いことが要求される。しか
しながら、この両特性全単一の感光体で満足させること
が困難であるため、光導電層と導電性支持体との間に障
壁層を設け、かつ光導電層上に表面電荷保持層金膜けた
積層型の構造にすることによシ、このような要求を満足
させている。This a-8t:H is being studied as a photoreceptor material based on the Carlson method, but in this case, high resistance and photosensitivity are required as photoreceptor characteristics. However, it is difficult to satisfy both of these characteristics with a single photoreceptor, so a barrier layer is provided between the photoconductive layer and the conductive support, and a gold film is formed as a surface charge retention layer on the photoconductive layer. These requirements are satisfied by creating a multi-layered structure.
(発明が解決しようとする問題点)
ところで、a−8t : Hは、通常、シラン系ガスを
使用したグロー放電分解法によ多形成されるが、この際
に、a−8i:H膜中に水素が取り込まれ、水素量の差
によシミ気的及び光学的特性が大きく変動する。即ち、
a−8t:H膜に侵入する水素の量が多くなると、光学
的バンドギャップが犬きくなシ、a−8t:Hの抵抗が
高くなるが、それにともない、長波長光に対する光感度
が低下してしまうので、例えば、半導体レーデを搭載し
次し−デビームグリンタに使用することが困難である。(Problems to be Solved by the Invention) By the way, a-8t:H is usually formed in large quantities by a glow discharge decomposition method using a silane-based gas, but at this time, a-8i:H in the a-8i:H film is Hydrogen is taken in, and the difference in the amount of hydrogen causes the stain's atmospheric and optical properties to vary greatly. That is,
As the amount of hydrogen that enters the a-8t:H film increases, the optical bandgap becomes narrower and the resistance of a-8t:H increases, but as a result, the photosensitivity to long wavelength light decreases. Therefore, for example, it is difficult to mount a semiconductor radar and then use it in a beam printer.
また、a−8i:H&中の水素の含有量が多くなると、
成膜条件によって、(SiH2)n及び5IH2等の結
合構造を有するものが膜中で大部分の領域を占める場合
がある。そうすると、ボイドが増加し、シリコンダング
リングがンドが増加する次め、光導電特性が劣化し、電
子写真感光体として使用不能になる。Also, when the hydrogen content in a-8i:H& increases,
Depending on the film forming conditions, those having bonding structures such as (SiH2)n and 5IH2 may occupy most of the area in the film. Then, voids increase, silicon dangling increases, and the photoconductive properties deteriorate, making it unusable as an electrophotographic photoreceptor.
逆に、a−8l二H中に取込まれる水素の量が低下する
と、光学的バンドギャップが小さくなり、その抵抗が小
さくなるが、長波長光に対する光感度が増加する。しか
し、水素含有量が少ないと、シリコンダングリングデン
ドと結合してこれを減少させるべき水素が少なくなる。Conversely, decreasing the amount of hydrogen incorporated into a-8l2H reduces the optical bandgap and reduces its resistance, but increases its photosensitivity to long wavelength light. However, the lower hydrogen content leaves less hydrogen to combine with and reduce the silicon dangling dends.
このため、発生するキャリアの移動度が低下し、寿命が
短くなると共に、光導電特性が劣化してしまい、電子写
真感光体として使用し難いものとなる。For this reason, the mobility of the generated carriers is reduced, the life span is shortened, and the photoconductive properties are deteriorated, making it difficult to use as an electrophotographic photoreceptor.
このように、電子写真感光体の光導電層を単一のa−8
l:H層のみで構成したのでは、a−8t:HJuの製
造条件によって特性が大きく変化し、望ましい特性が得
られないという問題がある。In this way, the photoconductive layer of the electrophotographic photoreceptor can be formed into a single a-8
If it is composed of only the l:H layer, there is a problem that the characteristics change greatly depending on the manufacturing conditions of a-8t:HJu, and desired characteristics cannot be obtained.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、
帯電能が優れておシ、残留電位が低く、近赤外領域まで
の広い波長領域に亘って感光が高く、基板との密着性が
良く、耐環境性が優れた電子写真感光体を提供すること
を目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and
To provide an electrophotographic photoreceptor with excellent charging ability, low residual potential, high photosensitivity over a wide wavelength range up to the near infrared region, good adhesion to a substrate, and excellent environmental resistance. The purpose is to
[発明の構成]
(問題点を解決する九めの手段)
本発明者らは、種々研究金玉ねた結果、1子写真感光体
の光導電層を電荷保持層と電荷発生層とにより構成し、
電荷保持層を炭素等を含み、かつその濃度が異なる複数
の半導体膜の積;−即ち超格子構造により構成し、それ
ら半導体膜の界面近傍における炭素等の濃度を連続して
変化させることにより上記氏目的を達成し得ることを見
出し、本発明を完成するに至ったものである。[Structure of the Invention] (Ninth Means for Solving Problems) As a result of extensive research, the present inventors have discovered that the photoconductive layer of a single-child photographic photoreceptor is composed of a charge retention layer and a charge generation layer. ,
By constructing the charge retention layer as a product of a plurality of semiconductor films containing carbon, etc. and having different concentrations; that is, a superlattice structure, and continuously changing the concentration of carbon, etc. near the interface of these semiconductor films, the above-mentioned The inventors discovered that the object could be achieved and completed the present invention.
即ち、本発明の電子写真感光体は、導電性支持体と光導
電層とを具備する電子写真感光体であって、前記光導電
層は電荷発生層と電荷保持層とを有し、前記電荷発生層
は、非晶質シリコン薄膜と微結晶シリコン薄膜とを交互
に積層して構成され、前記電荷保持層は、炭素、酸素、
および窒素から選ばれた元素の少なくとも一種を含む非
晶質シリコン薄膜と微結晶シリコン薄膜とを交互に積層
して構成され、かつ前記元素の濃度が前記非晶質シリコ
ン薄膜の界面近傍で連続的に変化していることを特徴と
する。That is, the electrophotographic photoreceptor of the present invention is an electrophotographic photoreceptor comprising a conductive support and a photoconductive layer, wherein the photoconductive layer has a charge generation layer and a charge retention layer, and the photoconductor has a charge generation layer and a charge retention layer. The generation layer is composed of alternating layers of amorphous silicon thin films and microcrystalline silicon thin films, and the charge retention layer is composed of carbon, oxygen,
and amorphous silicon thin film and a microcrystalline silicon thin film containing at least one element selected from nitrogen, and the concentration of the element is continuous near the interface of the amorphous silicon thin film. It is characterized by a change in.
前記非晶質シリコン薄膜中に含まれる炭素、酸素、窒素
の濃度は、好ましくは、0.1〜40原子チ、よシ好ま
しくは0.5〜30原子チである。The concentration of carbon, oxygen, and nitrogen contained in the amorphous silicon thin film is preferably 0.1 to 40 atoms, more preferably 0.5 to 30 atoms.
本発明において用いる微結晶シリコン(μc−8t)は
、粒径が約数十オングストロームの微結晶シリコンと非
晶質シリコンとの混合相によシ形成されているものと考
えられ、以下のような物性上の特徴を有している。第一
に、X線回折測定では2θが28〜28.5°付近にあ
る結晶回折パターンを示し、ハローのみが現れる無定形
のa−8iから明確に区別される。第二に、μc−8i
の暗抵抗に1010Ω・備以上に調整することができ、
暗抵抗に1o5Ω・鋸のポリクリスタリンシリコンから
も明確に区別される。The microcrystalline silicon (μc-8t) used in the present invention is thought to be formed by a mixed phase of microcrystalline silicon and amorphous silicon with a grain size of about several tens of angstroms, and has the following properties. It has physical characteristics. First, X-ray diffraction measurements show a crystal diffraction pattern with 2θ in the vicinity of 28 to 28.5°, which is clearly distinguishable from amorphous a-8i in which only a halo appears. Second, μc-8i
The dark resistance can be adjusted to 1010Ω or more,
It can also be clearly distinguished from polycrystalline silicon, which has a dark resistance of 105Ω.
本発明で用いる上記μc−8tの光学的バンドギャップ
(Eg’ )は、例えば1.55eVとするのが望まし
い。しかし、一定の範囲で任意に設定することができる
。望ましいEgOを得るため夫々に所定量の水素を添加
し、μc−8i : Hとして使用するのが好ましい。The optical bandgap (Eg') of the μc-8t used in the present invention is desirably 1.55 eV, for example. However, it can be set arbitrarily within a certain range. In order to obtain the desired EgO, it is preferable to add a predetermined amount of hydrogen to each and use it as μc-8i:H.
これにより、シリコンのダングリングはンドが補償され
、暗抵抗と明抵抗の調和がとれ、光導電特性が向上する
。This compensates for silicon dangling, balances dark resistance and bright resistance, and improves photoconductive properties.
(作用)
本発明の電子写真感光体では、電荷保持層に前記超格子
構造が設けられているため、この領域では発生したキャ
リアの寿命が長く、移動度も大きくなる。その理論につ
いては未だ充分に確立しているとは言えないが、超格子
構造に特徴的な周期的井戸型ポテンシャルによる量子効
果であることは疑いがなく、これは特に超格子効果とい
われる。(Function) In the electrophotographic photoreceptor of the present invention, since the charge retention layer is provided with the superlattice structure, carriers generated in this region have a long lifetime and a high mobility. Although the theory has not yet been fully established, there is no doubt that this is a quantum effect due to the periodic well potential characteristic of the superlattice structure, and this is particularly referred to as the superlattice effect.
こうして電荷保持層でのキャリアの移動度が大きくなυ
、またキャリアの寿命が長くなることによって電子写真
感光体の感度は著しく向上することになる。In this way, carrier mobility in the charge retention layer increases υ
Furthermore, the sensitivity of the electrophotographic photoreceptor is significantly improved due to the longer life of the carrier.
また、本発明においては、a−8i薄膜に炭素、酸素、
窒素のうちの少なくとも一種を含有させているので、前
記のようにバンドギャップを調整するだけでなく、光導
電層の抵抗を増大して表面の電荷保持能力を高めること
ができる。In addition, in the present invention, carbon, oxygen,
Since it contains at least one type of nitrogen, it is possible not only to adjust the band gap as described above, but also to increase the resistance of the photoconductive layer and enhance the charge retention ability of the surface.
(実施例)
第1図は、本発明の一実施例に係る電子写真感光体の断
面構造を示す図である。同図において、導電性支持体1
の上に障壁層2が形成され、その上に電荷保持層5およ
び電荷発生層6からなる光導電hj3が形成されている
。また、電荷発生層6の上に表面層4が形成されている
。なお、電荷保持層5および電荷発生層6は超格子構造
を有している。(Example) FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of an electrophotographic photoreceptor according to an example of the present invention. In the same figure, conductive support 1
A barrier layer 2 is formed on the barrier layer 2, and a photoconductive layer hj3 consisting of a charge retention layer 5 and a charge generation layer 6 is formed thereon. Further, a surface layer 4 is formed on the charge generation layer 6. Note that the charge retention layer 5 and the charge generation layer 6 have a superlattice structure.
以下、第1図に示す電子写真感光体の構成について、よ
り詳細に説明する。Hereinafter, the structure of the electrophotographic photoreceptor shown in FIG. 1 will be explained in more detail.
導電性支持体1は、通常はアルミニウム製のドラムで構
成される。The conductive support 1 usually consists of a drum made of aluminum.
障壁層2はμc−8tやa−8l:Hを用いて形成して
もよく、またa−BN : H(窒素および水素を添加
したアモルファス硼素)を使用してもよい。更に、絶縁
性の膜を用いてもよい。例えば、μc−8i : H及
びa−8l:Hに炭素C1窒素N及び酸素Oから選択さ
れた元素の一種以上を含有させることにより、高抵抗の
絶縁性障壁層を形成することができる。The barrier layer 2 may be formed using .mu.c-8t or a-8l:H, or a-BN:H (amorphous boron to which nitrogen and hydrogen are added). Furthermore, an insulating film may be used. For example, by incorporating one or more elements selected from carbon C1 nitrogen N and oxygen O into μc-8i:H and a-8l:H, a high-resistance insulating barrier layer can be formed.
障壁層2の膜厚は100X〜10μmが好ましい。The thickness of the barrier layer 2 is preferably 100X to 10 μm.
上記障壁ノー2は、導電性支持体1と電荷発生JWI5
との間の電荷の流れを抑制することによシ感光体表面の
電荷保持機能を高め、感光体の帯電能を高めるために形
成されるものである。従って、半導体層を障壁層に用い
てカールソン方式の感光体を構成する場合には、表面に
帯電させた電荷の保持能力を低下させないために、障壁
層2をP型またはN型とする。即ち、感光体表面を正帯
電させる場合には障壁層2をP型どじ、表面電荷を中和
する電子が電荷発生層に注入されるのを防止する。The above barrier No. 2 consists of a conductive support 1 and a charge generating JWI 5.
It is formed to enhance the charge retention function of the surface of the photoreceptor by suppressing the flow of charge between the photoreceptor and the charging ability of the photoreceptor. Therefore, when a Carlson type photoreceptor is constructed using a semiconductor layer as a barrier layer, the barrier layer 2 is made to be P type or N type in order not to reduce the ability to retain charges charged on the surface. That is, when the surface of the photoreceptor is positively charged, the barrier layer 2 is changed to P-type to prevent electrons that neutralize the surface charge from being injected into the charge generation layer.
逆に表面を負帯電させる場合には障壁層2を8世とし、
表面電荷を中和するホールが電荷発生層へ注入されるの
を防止する。障壁層2から注入されるキャリアは光の入
射で電荷発生層6内に発生するキャリアに対してノズル
となるから、上記のようにしてキャリアの注入を防止す
ることは感度の向上をもたらす。なお、μc−8i :
Hやa−8t:HをP型にするためには、周期律表の
第■族に属する元素、例えば硼素B、アルミニウムAt
、ガリウムGa、インジウムIn、及びタリウムTt等
をドーピングすることが好ましい。また、μc−8i
: Hやa−81:HをN型にするためには周期律表の
第V族に属する元素、例えば窒素、燐P、砒素As、ア
ンチモンsb、及びビスマスBi等をドーピングするこ
とを好ましい。On the other hand, when the surface is negatively charged, barrier layer 2 is made of 8th layer,
This prevents holes that neutralize surface charges from being injected into the charge generation layer. Since carriers injected from the barrier layer 2 act as a nozzle for carriers generated in the charge generation layer 6 upon incidence of light, preventing carrier injection as described above improves sensitivity. In addition, μc-8i:
In order to make H or a-8t:H P-type, elements belonging to Group Ⅰ of the periodic table, such as boron B, aluminum At
, gallium Ga, indium In, thallium Tt, etc. are preferably doped. Also, μc-8i
: In order to make H or a-81:H N-type, it is preferable to dope it with an element belonging to Group V of the periodic table, such as nitrogen, phosphorus P, arsenic As, antimony sb, and bismuth Bi.
電荷発生層6は、光の入射によりキャリアを発生し、こ
のキャリアは、一方の極性のものが感光体表面の帯電電
荷と中和し、他方のものが電荷保持層5内を走行して導
電性支持体1に到達する。The charge generation layer 6 generates carriers when light is incident thereon, and carriers of one polarity neutralize the charges on the surface of the photoreceptor, and the other carriers travel within the charge retention layer 5 and become conductive. The sexual support 1 is reached.
電荷保持層5および電荷発生層6は、2種類の薄層を交
互に積層して構成されている。これら薄層は光学的バン
ドギャップが相違し、それぞれ厚みが30〜500Xの
範囲にある。The charge retention layer 5 and the charge generation layer 6 are constructed by alternately laminating two types of thin layers. These thin layers have different optical bandgaps and each have a thickness in the range of 30-500X.
電荷保持層5を構成する超格子構造は、理想的には第2
図に示すように、例えば光学的バンドギャップの異なる
薄膜が不連続な周期ポテンシャルを形成することが望ま
しい。The superlattice structure constituting the charge retention layer 5 ideally has a second
As shown in the figure, for example, it is desirable that thin films with different optical band gaps form discontinuous periodic potentials.
しかし、このような超格子構造を成膜するには、各薄膜
の成膜ごとに反応室内のがスを74−ジし、次の成膜の
際に薄膜に不純物が混入しないようにする必要があるた
め、成膜時間が非常に長くなり、量産性に乏しいという
欠点がある。また、プラズマCVDにより成膜する場合
には、成膜面に絶えずイオンの衝突(イオンボンバード
)が生ずるため、それによって不純物が薄膜内に拡散し
てしまい、第2図に示す不連続の周期ポテンシャルは形
成できない。However, in order to form such a superlattice structure, it is necessary to evacuate the atmosphere in the reaction chamber after each thin film is formed to prevent impurities from entering the thin film during the next film formation. Therefore, the film formation time is extremely long, and there is a drawback that mass productivity is poor. In addition, when forming a film by plasma CVD, ion bombardment occurs constantly on the film forming surface, which causes impurities to diffuse into the thin film, resulting in the discontinuous periodic potential shown in Figure 2. cannot be formed.
これに対し、本発明に係る超格子構造では、第3図に示
すように、各薄膜の界面近傍における元素濃度即ち光学
的バンドギャップを連続的に変化させている。このよう
な超格子構造は、イオンボンバードを弱めるために高周
波電力を若干下げ、H2がスを多めに導入し、高周波電
力を一定にしたまま不純物等を含むガスの流量を適宜変
化させることによりて、又はガス流量を一定にしたまま
高周波電力を変化させることによって得ることが可能で
ある。このような方法で成膜することによシ、イオンボ
ンバードが弱められ、界面近傍の特性が連続的に変化し
た第3図の示すような周期的ポテンシャルが得られる。In contrast, in the superlattice structure according to the present invention, as shown in FIG. 3, the element concentration, that is, the optical band gap, near the interface of each thin film is continuously changed. Such a superlattice structure is created by slightly lowering the radio frequency power to weaken ion bombardment, introducing a large amount of H2, and changing the flow rate of gas containing impurities while keeping the radio frequency power constant. Alternatively, it can be obtained by changing the high frequency power while keeping the gas flow rate constant. By forming a film using such a method, ion bombardment is weakened, and a periodic potential as shown in FIG. 3, in which the characteristics near the interface change continuously, can be obtained.
このように、薄膜の界面近傍において、炭素等の謎度、
従りて光学的バンドギャップを連続的に変化させた超格
子構造を採用することにより、その成膜に際しては成膜
条件の安定を待たずに次々と成膜を行なうことができる
ため、成膜時間を著しく短縮でき、量産性に優れた結果
となる。また、成膜の連続化の故に、各薄膜間の密着性
が良好となる。In this way, near the interface of the thin film, the degree of mystery of carbon, etc.
Therefore, by adopting a superlattice structure in which the optical bandgap is continuously changed, films can be deposited one after another without waiting for the deposition conditions to become stable. The time can be significantly shortened, resulting in excellent mass productivity. Furthermore, since the film formation is continuous, the adhesion between each thin film is improved.
以上説明したように、光学的バンドギャップが相互に異
なる薄層を積層することによって、光学的バンドギャッ
プの大きさ自体に拘りなく、光学的バンドギャップが小
さい層の基準にして光学的バンドギャップが大きな層が
バリアとなる周期的なポテンシャルバリアを有する超格
子構造が形成される。この超格子構造においては、バリ
ア薄膜が極めて薄いので、薄層におけるキャリアのトン
ネル効果により、キャリアはバリアを通過して超格子構
造中を走行する。また、このような超格子構造において
は、光の入射により発生するキャリアの数が多い。従っ
て、光感度が高い。なお、超格子構造の薄層のバンドギ
ャップと層厚を変更することにより、ヘテロ接合超格子
構造を有する層のみかけのバンドギャップを自由に調整
することができる。As explained above, by stacking thin layers with mutually different optical bandgaps, the optical bandgap can be set as a standard for a layer with a small optical bandgap, regardless of the size of the optical bandgap itself. A superlattice structure is formed with a periodic potential barrier in which the large layer acts as a barrier. In this superlattice structure, since the barrier thin film is extremely thin, carriers pass through the barrier and travel through the superlattice structure due to the carrier tunneling effect in the thin layer. Furthermore, in such a superlattice structure, a large number of carriers are generated by incident light. Therefore, it has high photosensitivity. Note that by changing the bandgap and layer thickness of the thin layer of the superlattice structure, the apparent bandgap of the layer having the heterojunction superlattice structure can be freely adjusted.
電荷保持層5および電荷発生層6を構成するa−8i:
Hおよびμc−8t : Hにおける水素の含有量は、
0.01〜30原子チが好ましく、1〜25原子チがよ
り好ましい。このような水素の含有量により、シリコン
のダングリング〆ンドが補償され、暗抵抗と明抵抗とが
調和のとれたものとなり、光導電特性が向上する。a-8i constituting the charge retention layer 5 and charge generation layer 6:
H and μc-8t: The content of hydrogen in H is
It is preferably 0.01 to 30 atoms, more preferably 1 to 25 atoms. Such hydrogen content compensates for the dangling bonds of silicon, brings the dark resistance and bright resistance into balance, and improves the photoconductive properties.
a−8t S H層をグロー放電分解法により成膜する
には、原料としてSiH4及びS1□H6等のシラン類
ガスを反応室に導入し、高周波によりグロー放電するこ
とにより薄層中にHを添加することができる。To form a-8t S H layer by glow discharge decomposition method, silane gases such as SiH4 and S1□H6 are introduced into the reaction chamber as raw materials, and H is generated in the thin layer by glow discharge using high frequency. Can be added.
必要に応じて、シラン類のキャリアがスとして水素又は
ヘリウムガスを使用することができる。一方、SiF4
がス及び5ICt4ガス等のハロゲン化ケイ素を原料ガ
スとして使用することができる。また、シラン類ガスと
ハロゲン化ケイ素ガスとの混合ガスで反応させても、同
様にHを含有するa−8t : Hを成膜することがで
きる。なお、グロー放電分解法によらず、例えば、スパ
ッタリング等の物理的な方法によりでもこれ等の薄膜を
形成することができる。If necessary, hydrogen or helium gas can be used as a carrier for the silanes. On the other hand, SiF4
Silicon halides such as gas and 5ICt4 gas can be used as source gases. Furthermore, a-8t:H containing H can be similarly formed by reacting with a mixed gas of silane gas and silicon halide gas. Note that these thin films can be formed not by the glow discharge decomposition method but also by a physical method such as sputtering.
μc−8i層も、a−8t:Hと同様に、高周波グロー
放電分解法により、シランがスを原料として、成膜する
ことができる。この場合に、支持体の温度をa−8l:
Hを形成する場合よりも高く設定し、高周波電力もa−
81:Hの場合よシも高く設定すると、μc−81:
Hを形成しやすくなる。また、支持体温度及び高周波電
力を高くすることにより、シランガスなどの原料ガスの
流量を増大させることができ、その結果、成膜速度を早
くすることができる。Similarly to a-8t:H, the μc-8i layer can also be formed using silane gas as a raw material by the high-frequency glow discharge decomposition method. In this case, the temperature of the support is a-8l:
The high frequency power is set higher than when forming H, and the high frequency power is also a-
In the case of 81:H, if the value is set high, μc-81:
It becomes easier to form H. Furthermore, by increasing the support temperature and high frequency power, the flow rate of source gas such as silane gas can be increased, and as a result, the film formation rate can be increased.
また、原料ガスのSiH4及び512H6等の高次のシ
ランガスを水素で希釈したガスを使用することによシ、
μc−8i : Hを一層高効率で形成することができ
る。In addition, by using gas obtained by diluting high-order silane gas such as SiH4 and 512H6 as raw material gas,
μc-8i: H can be formed with higher efficiency.
μc−8i : H及びa−8t:Hをpm、にするた
めには、周期律表の第■族に属する元素、例えば、ホウ
素B1アルミニウムAA、ガリウムG&、インジウムI
n。μc-8i: H and a-8t: In order to make H into pm, elements belonging to Group Ⅰ of the periodic table, such as boron B1 aluminum AA, gallium G&, indium I
n.
及びタリウムTt等をドーピングすることが好ましく、
fia−8l:H及びa−81:Hをn型にするために
は、周期律表の第■族に属する元素、例えば、窒IN、
りンP1ヒgAs、アンチモンSb、及びビスマスB1
等をドーピングすることが好ましい。このp型不純物又
はn型不純物のドーピングによシ、支持体側から光導電
層へ電荷が移動することが防止される。一方、μc−8
l : H及びa−8i:Hに、炭素C1窒素N及び酸
素0から選択された少なくとも1種の元素を含有させる
ことにより、高抵抗とし、表面電荷保持能力を増大させ
ることができる。It is preferable to dope with thallium Tt, etc.
In order to make fia-8l:H and a-81:H n-type, elements belonging to group Ⅰ of the periodic table, such as nitride IN,
Phosphorus P1 HgAs, Antimony Sb, and Bismuth B1
It is preferable to dope. This doping with p-type impurities or n-type impurities prevents charges from moving from the support side to the photoconductive layer. On the other hand, μc-8
By incorporating at least one element selected from carbon C1 nitrogen N and zero oxygen into l:H and a-8i:H, high resistance can be achieved and the surface charge retention ability can be increased.
電荷発生層6の上に表面層4が設けられている。A surface layer 4 is provided on the charge generation layer 6.
電荷発生層6のa−8i:H等は、その屈折率が3乃至
3.4と比較的大きいため、表面での光反射が起きやす
い。このような光反射が生じると、電荷発生層に吸収さ
れる光量の割合いが低下し、光損失が大きくなる。この
ため、表面層4を設けて反射を防止することが好ましい
。また、表面層4を設けることにより、電荷発生層6が
損傷から保護される。さらに、表面層を形成することに
より、帯電能が向上し、表面に電荷がよくのるようにな
る。Since a-8i:H and the like of the charge generation layer 6 has a relatively large refractive index of 3 to 3.4, light reflection easily occurs on the surface. When such light reflection occurs, the ratio of the amount of light absorbed by the charge generation layer decreases, and light loss increases. For this reason, it is preferable to provide the surface layer 4 to prevent reflection. Further, by providing the surface layer 4, the charge generation layer 6 is protected from damage. Furthermore, by forming the surface layer, the charging ability is improved, and the charge can be easily deposited on the surface.
表面層を形成する材料としては、a−stN: H、a
−8iO: Hl及びa−8IC: H等の無機化合物
並びにポリ塩化ビニル及びポリアミド等の有機材料があ
る。Materials forming the surface layer include a-stN: H, a
There are inorganic compounds such as -8iO:Hl and a-8IC:H, and organic materials such as polyvinyl chloride and polyamide.
このように構成される電子写真感光体の表面を、コロナ
放電により約5oovの正電圧で帯電させると、?テン
シャルバリアが形成される。この感光体に光(hりが入
射すると、電荷発生層6で電子と正孔のキャリアが発生
する。この伝導帯の電子は、感光体中の電界により、表
面層4側に向けて加速され、正孔は導電性支持体1側に
向けて加速される。この場合に、電荷保持層ではポテン
シャルの井戸層において、量子効果のために、超格子構
造でない単一層の場合に比して、キャリアの寿命が5乃
至10倍と長い、更に、超格子構造においては、バンド
ギャップの不連続性により、周期的なバリア層が形成さ
れるが、キャリアはトンネル効果で容易にバイアス層を
通り抜けるので、キャリアの実効移動度はバルクにおけ
る移動度と同様であり、キャリアの走行性が優れている
。以上のごとく、光学的バンドギャップが相違する薄層
を積層した超格子構造によれば、高光導電特性を得るこ
とができ、従来の感光体よりも鮮明な画像を得ることが
できる。When the surface of the electrophotographic photoreceptor constructed in this way is charged with a positive voltage of about 5 oov by corona discharge, what happens? A tensile barrier is formed. When light (h) is incident on this photoreceptor, carriers of electrons and holes are generated in the charge generation layer 6.The electrons in the conduction band are accelerated toward the surface layer 4 by the electric field in the photoreceptor. , holes are accelerated toward the conductive support 1 side.In this case, in the charge retention layer, in the potential well layer, due to the quantum effect, compared to the case of a single layer without a superlattice structure, Furthermore, in a superlattice structure where the lifetime of carriers is 5 to 10 times longer, a periodic barrier layer is formed due to discontinuity in the band gap, but carriers easily pass through the bias layer due to the tunnel effect. , the effective mobility of carriers is similar to that in the bulk, and carrier mobility is excellent.As described above, a superlattice structure consisting of laminated thin layers with different optical band gaps has a high photoconductivity. It is possible to obtain clearer images than conventional photoreceptors.
以下に第4図を参照し、上記実施例の電子写真感光体を
グロー放電法によ#)iJi造する装置、並びに製造方
法を説明する。同図において、ガスボンベ21,22,
23.24には、例えば、夫々SiH4,B2H6,H
2,CH4等の原料ガスが収容されている。これらガス
ボンベ内のガスは、流量調整用のバルブ26及び配管2
7を介して混合器28に供給されるようになっている。Referring to FIG. 4, an apparatus and manufacturing method for manufacturing the electrophotographic photoreceptor of the above embodiment by a glow discharge method will be described below. In the figure, gas cylinders 21, 22,
23.24, for example, SiH4, B2H6, H
2, raw material gas such as CH4 is accommodated. The gas in these gas cylinders is controlled by a valve 26 for flow rate adjustment and piping 2.
7 to a mixer 28.
各ボンベには圧力計25が設置されておシ、該圧力計2
5を監視しつつパルプ26を調整することによシ混合器
28に供給する各原料ガスの流量及び混合比を調節でき
る。混合器28にて混合されたガスは反応容器29に供
給される。反応容器29の底部31には、回転軸30が
鉛直方向の回りに回転可能に取付けられている。該回転
軸30の上端に、円板状の支持台32がその面を回転軸
30に垂直にして固定されている。反応容器29内には
、円筒状の電極33がその軸中心を回転軸30の軸中心
と一致させて底部31上に設置されている。感光体のド
ラム基体34が支持台32上にその軸中心を回転軸30
の軸中心と一致させて載置されておυ、このドラム基体
34の内側にはドラム基体加熱用のヒータ35が配設さ
れている。電極33とドラム基体34との間には高周波
電源36が接続されており、電極33およびドラム基体
34間に高周波電流が供給されるようになっている。回
転軸30はモータ38によシ回転駆動される。反応容器
29内の圧力は圧力計37により監視され、反応容器2
9はダートパルプ38を介して真空デンゾ等の適宜の排
気手段に連結されている。A pressure gauge 25 is installed in each cylinder.
By adjusting the pulp 26 while monitoring 5, the flow rate and mixing ratio of each raw material gas supplied to the mixer 28 can be adjusted. The gases mixed in the mixer 28 are supplied to a reaction vessel 29. A rotating shaft 30 is attached to the bottom 31 of the reaction vessel 29 so as to be rotatable around the vertical direction. A disk-shaped support 32 is fixed to the upper end of the rotating shaft 30 with its surface perpendicular to the rotating shaft 30. Inside the reaction vessel 29, a cylindrical electrode 33 is installed on the bottom 31 with its axial center aligned with the axial center of the rotating shaft 30. The drum base 34 of the photoreceptor is placed on the support base 32 with its axial center being the rotation axis 30.
A heater 35 for heating the drum base is disposed inside the drum base 34. A high frequency power source 36 is connected between the electrode 33 and the drum base 34, so that a high frequency current is supplied between the electrode 33 and the drum base 34. The rotating shaft 30 is rotationally driven by a motor 38. The pressure inside the reaction vessel 29 is monitored by a pressure gauge 37, and the pressure inside the reaction vessel 29 is monitored by a pressure gauge 37.
9 is connected to a suitable exhaust means such as a vacuum denso via a dirt pulp 38.
上記製造装置によシ感光体を製造する場合には、反応容
器29内にドラム基体34を設置した後、y−トバルプ
39を開にして反応容器29内を約Q、 l Torr
の圧力以下に排気する。次いで、ボンベ21.22,2
3,24から所要の反応ガス金所定の混合比で混合して
反応容器29内に導入する。When manufacturing a photoreceptor using the above-mentioned manufacturing apparatus, after installing the drum base 34 in the reaction vessel 29, the Y-tower valve 39 is opened and the inside of the reaction vessel 29 is heated to approximately Q, l Torr.
Evacuate to below pressure. Next, cylinder 21.22,2
3 and 24, the required reaction gases are mixed at a predetermined mixing ratio and introduced into the reaction vessel 29.
この場合に、反応容器29内に導入するガス流量は反応
容器29内の圧力が0.1乃至1.0Torrになるよ
うに設定する。次いで、モータ38を作動させてドラム
基体34を回転させ、ヒータ35によりドラム基体34
を一定温度に加熱すると共に、高周波電源36によシミ
極33とドラム基体34との間に高周波′電流を供給し
て、両者間にグロー放電を形成する。これにより、ドラ
ム基体34上にa−8t:Hが堆積する。なお、原料ガ
ス中にN20゜NH5,No2. N2. CH4,0
2H4,0□ガス等を使用することにより、これらの元
素をa−8t:H中に含有させることができる。In this case, the flow rate of the gas introduced into the reaction vessel 29 is set so that the pressure within the reaction vessel 29 is 0.1 to 1.0 Torr. Next, the motor 38 is operated to rotate the drum base 34, and the heater 35 rotates the drum base 34.
is heated to a constant temperature, and a high frequency electric current is supplied between the stain electrode 33 and the drum base 34 by the high frequency power source 36 to form a glow discharge between them. As a result, a-8t:H is deposited on the drum base 34. Note that N20°NH5, No2. N2. CH4,0
These elements can be contained in a-8t:H by using 2H4,0□ gas or the like.
このように、この発明に係る電子写真感光体は、クロー
ズドシステムの製造装置で製造することができるため、
人体に対して安全である。As described above, since the electrophotographic photoreceptor according to the present invention can be manufactured using a closed system manufacturing apparatus,
Safe for humans.
次に、この発明に係る電子写真感光体を成膜し、電子写
真特性を試験した結果について説明する。Next, the results of testing the electrophotographic properties of an electrophotographic photoreceptor according to the present invention formed into a film will be described.
試験例1
必要に応じて、干渉防止のために、酸処理、アルカリ処
理及びサンドブラスト処理を施した直径が80mm、幅
350mのアルミニウム裂ドラム基体を反応容器内に装
着し、反応容器を約10 トルの真空度に排気した。ド
ラム基体を250℃に加熱し、10 rpmで自転させ
つつ、SiH4がスを500 SCCM、 B2H6が
スをSiH4がスに対する流量比で10 という流量で
反応容器内に導入し、反応容器内の圧力をlトルに調節
した。そして、13.56MHzの高周波電力を印加し
てノ2スマを生起させ、ドラム基体上にp壓のa−8t
:H障壁層を形成した。Test Example 1 An aluminum split drum base with a diameter of 80 mm and a width of 350 m, which has been subjected to acid treatment, alkali treatment, and sandblasting as necessary, is installed in a reaction vessel to prevent interference, and the reaction vessel is heated to approximately 10 torr. It was evacuated to a degree of vacuum. While heating the drum base to 250 °C and rotating it at 10 rpm, SiH4 was introduced into the reaction vessel at a flow rate of 500 SCCM, B2H6 was introduced into the reaction vessel at a flow rate of 10 SCCM to SiH4, and the pressure inside the reaction vessel was increased. was adjusted to 1 torr. Then, a high frequency power of 13.56 MHz is applied to generate a noise, and a p.
:H barrier layer was formed.
次に、5IH4,ガスおよびH2ガスの流量をそれぞれ
50SCCMおよび500 SCCMとし、反応容器内
の圧力をITorrとして、1 kWの高周波電力を5
分間印加し、μc−8t : H薄膜を形成した。次い
で、流量15SCCMのCH4ガスを2分間導入し、a
−8iC: H薄膜(炭素濃度:2原子チ)を形成した
。このような操作を繰返して、a−8iC: H薄膜の
界面近傍の炭素濃度が連続的に変化する、20μmの電
荷保持層を形成した。Next, the flow rates of 5IH4 gas and H2 gas were set to 50SCCM and 500SCCM, respectively, the pressure inside the reaction vessel was set to ITorr, and the high frequency power of 1 kW was set to 5
The voltage was applied for 1 minute to form a μc-8t:H thin film. Next, CH4 gas with a flow rate of 15 SCCM was introduced for 2 minutes, and a
-8iC: A thin H film (carbon concentration: 2 atoms) was formed. Such operations were repeated to form a charge retention layer of 20 μm in which the carbon concentration near the interface of the a-8iC:H thin film was continuously changed.
その後、SiH4ガスを400 SCCM、H2ガスを
500SCCMとし、300Wの高周波電力を印加して
、50人のa−81: H薄膜を形成した。次いで、5
IH4ガスを50 SCCM、 H2ガスを500 S
CCMとし、800Wの高周波電力を印加して、100
Xのμc−8i:H薄膜を形成した。このような操作を
繰返して、5μmの電荷発生層を形成した。After that, SiH4 gas was set to 400 SCCM, H2 gas was set to 500 SCCM, and a high frequency power of 300 W was applied to form 50 a-81:H thin films. Then 5
50 SCCM of IH4 gas, 500 S of H2 gas
CCM, applying high frequency power of 800W,
A μc-8i:H thin film of X was formed. These operations were repeated to form a charge generation layer of 5 μm.
最後に0.5μmのa−81:Hからなる表面層を形成
した。Finally, a surface layer consisting of a-81:H with a thickness of 0.5 μm was formed.
このようにして形成した感光体表面を約500Vで正帯
電し、白色光を露光すると、この光は電荷発生層で吸収
され、電子正孔対のキャリアが発生する。この試験例に
おいては、多数のキャリアが発生し、キャリアの寿命が
高く、高い走行性が得られた。これにより、鮮明で高品
質の画像が得られた。また、この試験例で製造された感
光体を、繰返し帯電させたところ、転写画像の再現性及
び安定性は極めて良好であシ、更に、耐コロナ性、耐湿
性、及び耐磨耗性等の耐久性が優れていることが実証さ
れた。When the surface of the photoreceptor thus formed is positively charged at about 500 V and exposed to white light, this light is absorbed by the charge generation layer and carriers of electron-hole pairs are generated. In this test example, a large number of carriers were generated, the carriers had a long life, and high running performance was obtained. This resulted in clear, high-quality images. In addition, when the photoreceptor manufactured in this test example was repeatedly charged, the reproducibility and stability of the transferred image were extremely good. It has been proven that it has excellent durability.
試験例2
電荷保持層を構成するa−8iC: H薄膜の代わりに
a−8iN : H薄膜(窒素濃度:2原子チ)を形成
したことを除き、試験例1と同様にして電子写真感光体
を製造した。なお、1−8iN : H薄膜は、高周波
電力を印加したまま20SCCMのN2ガスを導入する
ことによって得られた。Test Example 2 An electrophotographic photoreceptor was prepared in the same manner as Test Example 1, except that an a-8iN:H thin film (nitrogen concentration: 2 atoms) was formed instead of the a-8iC:H thin film constituting the charge retention layer. was manufactured. Note that the 1-8iN:H thin film was obtained by introducing 20 SCCM of N2 gas while applying high frequency power.
この感光体を用いて、試験例1と同様にして画像を形成
したところ、鮮明で高品質の画像が得られた。When an image was formed using this photoreceptor in the same manner as in Test Example 1, a clear and high quality image was obtained.
以上、電荷保持層を2種類の薄膜により構成した試験例
について説明したが、それに限らず、3種類以上の薄膜
を積層してもよく、要するに、光学的バンドギャップが
相違する薄膜の境界を形成すれば良い。The above describes a test example in which the charge retention layer is composed of two types of thin films. However, the present invention is not limited to this, and three or more types of thin films may be laminated. In short, a boundary between thin films with different optical band gaps is formed. Just do it.
[発明の効果コ
本発明によれば、光導電層に、光学的バンドギャップが
相互に異なる薄膜を積層して構成される超格子構造を使
用するため、キャリアの走行性が高いと共に、高抵抗で
帯電特性が優れた電子写真感光体を得ることができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, since the photoconductive layer uses a superlattice structure composed of laminated thin films with mutually different optical band gaps, carrier mobility is high and the resistance is high. An electrophotographic photoreceptor with excellent charging characteristics can be obtained.
特に、電荷保持層を構成する非晶質シリコン薄膜の界面
近傍における炭素等の濃度を連続的に変化させる構造を
採用しているため、撤産性に優れ、また、成膜の連続化
の故に、各薄膜間の密着性が良好である。更に、本発明
の電子写真感光体においては、薄膜を形成する材料を適
宜組み合わせることにより、任意の波長帯の光に対して
最適の光導電特性を有する感光体を得ることができると
いう利点がある。In particular, it adopts a structure that continuously changes the concentration of carbon, etc. near the interface of the amorphous silicon thin film that makes up the charge retention layer, making it easy to remove. , the adhesion between each thin film is good. Furthermore, the electrophotographic photoreceptor of the present invention has the advantage that by appropriately combining materials forming the thin film, a photoreceptor having optimal photoconductive properties for light in any wavelength band can be obtained. .
第1図はこの発明の実施例に係る電子写真感光体を示す
断面図、第2図および第3図は超格子構造のエネルギバ
ンドを示す図、第4図はこの発明の実施例に係る電子写
真感光9体の製造装置を示す図である。
1:導電性支持体、2:障壁層、3:光導電層、4:表
面層、5:を荷保持層、6:電荷発生層。
出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 音楽1図
第2図 第3図FIG. 1 is a sectional view showing an electrophotographic photoreceptor according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are diagrams showing energy bands of a superlattice structure, and FIG. FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing apparatus for nine photographic photosensitive bodies. 1: conductive support, 2: barrier layer, 3: photoconductive layer, 4: surface layer, 5: charge-retaining layer, 6: charge generation layer. Applicant's agent Patent attorney Takeshi Suzue Music Figure 1 Figure 2 Figure 3
Claims (9)
光体において、前記光導電層は電荷発生層と電荷保持層
とを有し、前記電荷発生層は非晶質シリコン薄膜と微結
晶シリコン薄膜とを交互に積層して構成され、前記電荷
保持層は、炭素、酸素、および窒素から選ばれた元素の
少なくとも一種を含む非晶質シリコン薄膜と微結晶シリ
コン薄膜とを交互に積層して構成され、かつ前記元素の
濃度が前記非晶質シリコン薄膜の界面近傍で連続的に変
化していることを特徴とする電子写真感光体。(1) In an electrophotographic photoreceptor comprising a conductive support and a photoconductive layer, the photoconductive layer has a charge generation layer and a charge retention layer, and the charge generation layer is composed of an amorphous silicon thin film and a microstructure. The charge retention layer is formed by alternately laminating amorphous silicon thin films and microcrystalline silicon thin films containing at least one element selected from carbon, oxygen, and nitrogen. 1. An electrophotographic photoreceptor, characterized in that the concentration of the element changes continuously near the interface of the amorphous silicon thin film.
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子写真感光体
。(2) The electrophotographic photoreceptor according to claim 1, wherein the thin film has a thickness of 30 to 500 Å.
属する元素から選択された少なくとも1種を含むことを
特徴とする特許請求の範囲第1又は2項記載の電子写真
感光体。(3) The electrophotographic photosensitive material according to claim 1 or 2, wherein the photoconductive layer contains at least one element selected from elements belonging to Group III or V of the periodic table. body.
晶シリコン薄膜は、炭素、酸素、および窒素から選ばれ
た元素の少なくとも一種を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第1〜3項のうちのいずれか1項記載の電子写
真感光体。(4) Claims 1 to 3, wherein the microcrystalline silicon thin film constituting the charge generation layer and the charge retention layer contains at least one element selected from carbon, oxygen, and nitrogen. The electrophotographic photoreceptor according to any one of the above.
傍において連続的に変化していることを特徴とする特許
請求の範囲第1〜4項のうちのいずれか1項記載の電子
写真感光体。(5) In the charge generation layer, the crystallinity of each thin film changes continuously in the vicinity of the interface of each thin film. Photographic photoreceptor.
料又は少なくとも一部が微結晶した半導体材料からなる
障壁層を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の電子写真感光体。(6) A barrier layer made of an amorphous material or at least a partially microcrystalline semiconductor material is provided between the conductive support and the photoconductive layer. electrophotographic photoreceptor.
する元素から選択された少なくとも一種を含むことを特
徴とする特許請求の範囲第6項記載の電子写真感光体。(7) The electrophotographic photoreceptor according to claim 6, wherein the barrier layer contains at least one element selected from elements belonging to Group III or V of the periodic table.
から選択された元素の少なくとも一種を含むことを特徴
とする特許請求の範囲第6項記載の電子写真感光体。(8) The electrophotographic photoreceptor according to claim 6, wherein the barrier layer contains at least one element selected from the group consisting of carbon, oxygen, and nitrogen.
する特許請求の範囲第1項記載の電子写真感光体。(9) The electrophotographic photoreceptor according to claim 1, further comprising a surface layer on the photoconductive layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62076196A JPS63243955A (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Electrophotographic sensitive body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62076196A JPS63243955A (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Electrophotographic sensitive body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63243955A true JPS63243955A (en) | 1988-10-11 |
Family
ID=13598392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62076196A Pending JPS63243955A (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Electrophotographic sensitive body |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63243955A (en) |
-
1987
- 1987-03-31 JP JP62076196A patent/JPS63243955A/en active Pending
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