JPS63292144A - Electrophotographic sensitive body - Google Patents

Electrophotographic sensitive body

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JPS63292144A
JPS63292144A JP62127718A JP12771887A JPS63292144A JP S63292144 A JPS63292144 A JP S63292144A JP 62127718 A JP62127718 A JP 62127718A JP 12771887 A JP12771887 A JP 12771887A JP S63292144 A JPS63292144 A JP S63292144A
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JP
Japan
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barrier layer
layer
electrophotographic photoreceptor
gas
photoconductive layer
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Application number
JP62127718A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideji Yoshizawa
吉澤 秀二
Tatsuya Ikesue
龍哉 池末
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Toshiba Corp
Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
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Publication date
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    • 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
    • G03G5/082Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited
    • G03G5/08214Silicon-based
    • G03G5/08264Silicon-based comprising seven or more silicon-based layers

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Abstract

PURPOSE:To obtain a photosensitive body not deteriorated in the mobility of carriers and life by increasing film thickness and good in electric chargeability to both polarities by alternately laminating 2 kinds of thin microcrystalline silicon films at least one of both containing conductivity governing element to form a barrier layer. CONSTITUTION:The photosensitive body is obtained by laminating on a conductive supporting body 1 the barrier layer 2 and on this layer a photoconductive layer 3, and further on this a protective layer 4, and the barrier layer 2 has a superlattice structure obtained by alternately laminating 2 kinds of thin microcrystalline silicon films at least one of both containing conductivity governing element, such as an element of III or V of the periodic table, and it may contain also one of C, O, and N. A preferable film thickness of the barrier layer 2 is 100Angstrom -10mum, and a preferable film thickness of each thin film is 30-500Angstrom , thus permitting the obtained electrophotographic sensitive body to be low in residual potential, good in adhesion between the barrier layer 2 and the conductive substrate, and good in chargeability.

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、しかも正負両帯電が可能な電子写真感光
体に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention provides an electrophotographic method that has excellent charging characteristics, dark decay characteristics, photosensitivity characteristics, environmental resistance, etc., and is capable of being charged both positively and negatively. Regarding photoreceptors.

(従来の技術) 水素(H) ヲ含有するアモルファスシリコン(以下、
a−Si;Hと略す)は、近年、光電変換材料として注
目されており、太陽電池、薄膜トランジスタ、及びイメ
ージセンサ等のほが、電子写真プロセスの感光体に応用
されている。
(Prior art) Amorphous silicon containing hydrogen (H) (hereinafter referred to as
a-Si (abbreviated as H) has recently attracted attention as a photoelectric conversion material, and has been applied to photoreceptors in electrophotographic processes, such as solar cells, thin film transistors, and image sensors.

従来、電子写真感光体の光導電層を構成する材料として
、Cd S、Zn O,Se、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(PVCz
  若しくはトリニトロフルオレノン(TNF)等の有
機材料が使用されていた。
Conventionally, materials constituting the photoconductive layer of electrophotographic photoreceptors include inorganic materials such as CdS, ZnO, Se, or 5e-Te, or poly-N-vinylcarbazole (PVCz).
Alternatively, organic materials such as trinitrofluorenone (TNF) have been used.

しかしながら、a−31: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−51:H
は電子写真プロセスの感光体として注目されている。
However, compared to these inorganic or organic materials, a-31:H is a non-polluting substance, so there is no need for recovery treatment, and it has high spectral sensitivity in the visible light region.
It also has advantages such as high surface hardness and excellent wear resistance and impact resistance. Therefore, a-51:H
is attracting attention as a photoreceptor for electrophotographic processes.

このa−31: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、この両特性を重工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を設けた
積層型の構造にすることにより、このような要求を満足
させている。
This a-31: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 photoreceptors manufactured by heavy industries, so a barrier layer is provided between the photoconductive layer and the conductive support, and a surface charge retention layer is provided on the photoconductive layer. These requirements are satisfied by using a layered structure.

(発明が解決しようとする問題点) ところで、従来、障壁層としては高抵抗の絶縁性単一層
が用いられているが、このような障壁層では、膜厚が厚
いと光導電層から支持体へ流れるキャリアが障壁層を通
過出来ず、その結果、残留電位が高くなってしまう。一
方、膜厚が薄いと現像バイアスにより絶縁破壊を生じて
しまう。また、障壁層としてp型又はn型の半導体を用
いた場合には、膜厚が厚いとダングリングボンド等の構
造欠陥にキャリアがトラップされ、残留電位が高くなり
、一方、膜厚が薄い場合には支持体からのキャリアをブ
ロックできず、帯電能が低下してしまう。
(Problems to be Solved by the Invention) Conventionally, a high-resistance insulating single layer has been used as a barrier layer, but when such a barrier layer is thick, it separates from the photoconductive layer to the support. Carriers flowing to the barrier layer cannot pass through the barrier layer, and as a result, the residual potential becomes high. On the other hand, if the film is thin, dielectric breakdown will occur due to the development bias. In addition, when a p-type or n-type semiconductor is used as a barrier layer, if the film is thick, carriers will be trapped in structural defects such as dangling bonds, resulting in a high residual potential, whereas if the film is thin, the residual potential will be high. In this case, carriers from the support cannot be blocked, resulting in a decrease in charging ability.

一方、二色カラーコピーや、プリンタとコピーとの兼用
使用等の目的のため、正負両帯電が可能な感光体が望ま
れている。このような感光体を非晶質シリコンで形成す
る場合、非晶質シリコンに酸素を添加することや、光導
電層と支持体との間に絶縁層をもうけることが考えられ
る。しかし、前者の場合には、酸素の添加により膜の欠
陥が増大し、感度、残留電位等が悪化してしまう。また
、後者の場合には、絶縁層が厚いとキャリアがトラップ
されて残留電位が上昇してしまい、逆に薄いと画像の現
像時に絶縁破壊を生じ、好ましくない。
On the other hand, for purposes such as two-color copying and dual use as a printer and a copy, a photoreceptor that can be charged both positively and negatively is desired. When such a photoreceptor is formed of amorphous silicon, it is conceivable to add oxygen to the amorphous silicon or to provide an insulating layer between the photoconductive layer and the support. However, in the former case, the addition of oxygen increases film defects and deteriorates sensitivity, residual potential, etc. In the latter case, if the insulating layer is thick, carriers will be trapped and the residual potential will increase, whereas if it is thin, dielectric breakdown will occur during image development, which is not preferable.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、
帯電能が優れており、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、かつ正負両帯電ともに良好な帯
電能を有する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
Excellent charging ability, low residual potential, high photosensitivity over a wide wavelength range up to the near-infrared region, good adhesion to the substrate, excellent environmental resistance, and good charging performance in both positive and negative charging. The purpose of the present invention is to provide an electrophotographic photoreceptor having the following functions.

[発明の構成] (問題点を解決するた′めの手段) 本発明者らは、種々研究を重ねた結果、電子写真感光体
の障壁層として超格子構造を用いることにより、上記目
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] (Means for Solving the Problems) As a result of various studies, the present inventors have achieved the above object by using a superlattice structure as a barrier layer of an electrophotographic photoreceptor. They have discovered that it is possible to do so, and have 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
電層と障壁層とを具備する電子写真感光体であって、前
記障壁層は、少なくとも一方が伝導型を支配する原子を
含む二種類の微結晶シリコン薄膜を交互に82層してな
り、かつ前記薄膜の膜厚は、30〜500人であること
を特徴とする正負両帯電可能な電子写真感光体を提供す
るものである。
That is, the electrophotographic photoreceptor of the present invention is an electrophotographic photoreceptor comprising an electrically conductive support, a photoconductive layer, and a barrier layer, wherein at least one of the barrier layers contains atoms dominating the conductivity type. To provide an electrophotographic photoreceptor capable of being charged both positively and negatively, characterized in that 82 layers of two types of microcrystalline silicon thin films are alternately formed, and the thickness of the thin film is 30 to 500. .

本発明の電子写真感光体において、障壁層を構成する微
結晶シリコン薄膜に含まれる伝導型を支配する元素とは
、例えば周期律表第■族又は第■族に属する元素である
。これら元素の含有量は、好ましくは10−3〜1原子
%、より好ましくは104〜10−1原子%である。
In the electrophotographic photoreceptor of the present invention, the element controlling the conductivity type contained in the microcrystalline silicon thin film constituting the barrier layer is, for example, an element belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table. The content of these elements is preferably 10-3 to 1 atomic %, more preferably 104 to 10-1 atomic %.

微結晶シリコン(μc−8i)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
相により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。
Microcrystalline silicon (μc-8i) is thought to be formed from a mixed phase of microcrystalline silicon and amorphous silicon with a grain size of approximately several tens of angstroms, and has the following physical properties. are doing.

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−Stから明確に区別される。第二に、μc−
31の暗抵抗は1010Ω・測量上に調整することがで
き、暗抵抗が105Ω・(1)のポリクリスタリンシリ
コンからも明確に区別される。
First, X-ray diffraction measurements show a crystal diffraction pattern with a 2θ of around 28 to 28.5@, which is clearly distinguishable from amorphous a-St in which only a halo appears. Second, μc-
The dark resistance of No. 31 can be adjusted to 10 10 Ω, and is clearly distinguished from polycrystalline silicon, which has a dark resistance of 10 5 Ω (1).

本発明で用いる上記μc−Slの光学的バンドギャップ
(Eg″′)は、例えば1.55e V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E、”を得るため夫々に所定量の水素を添
加し、μc−81:Hとして使用するのが好ましい。こ
れにより、シリコンのダングリングボンドが補償され、
暗抵抗と明抵抗の調和がとれ、光導電特性が向上する。
The optical bandgap (Eg'') of the μc-Sl used in the present invention is preferably 1.55 e V, for example. However, it can be set arbitrarily within a certain range. It is preferable to add a predetermined amount of hydrogen to each to obtain μc-81:H. This compensates for silicon dangling bonds and
Dark resistance and bright resistance are balanced, and photoconductive properties are improved.

(作 用) 本発明の電子写真感光体では、障壁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 barrier 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.

こうして障壁層でのキャリアの移動度が大きくなり、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, the mobility of carriers in the barrier layer increases and the lifetime of the carriers increases, resulting in a marked improvement in the sensitivity of the electrophotographic photoreceptor.

(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、その上に光導電層3が形成
されている。また、光導電層3の上に表面層4が形成さ
れている。
(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 figure, conductive support 1
A barrier layer 2 is formed thereon, and a photoconductive layer 3 is formed thereon. Further, a surface layer 4 is formed on the photoconductive layer 3.

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、二種の微結晶シリコン薄膜からなる超格子
構造により構成される。これらのうちの少なくとも一方
は、伝導型を支配する原子、例えば周期律表第■族又は
第V族に属する原子を含んでいる。周期律表第■族に属
する元素としては、例えば硼素B1アルミニウムAI!
、ガリウムGa。
The barrier layer 2 has a superlattice structure composed of two types of microcrystalline silicon thin films. At least one of these contains an atom that dominates the conductivity type, for example, an atom belonging to Group I or V of the Periodic Table. Examples of elements belonging to Group Ⅰ of the periodic table include boron B1 aluminum AI!
, gallium Ga.

インジウムIn、及びタリウムT、ff等がある。また
、周期律表第V族に属する元素としては、例えば窒素、
燐P1砒素A s sアンチモンSb1及びビスマス8
1等がある。障壁層を構成するμC−81は7に素が添
加されたもの(μc−31:H)とすることが出来る。
There are indium In, thallium T, ff, etc. In addition, examples of elements belonging to Group V of the periodic table include nitrogen,
Phosphorus P1 Arsenic A s s Antimony Sb1 and Bismuth 8
There is a first prize. μC-81 constituting the barrier layer can be one in which element 7 is added (μc-31:H).

更に、障壁層2には、炭素、酸素および窒素から選ばれ
た少なくとも1種が含まれていてもよい。障壁層2の膜
厚は100人〜10μmが好ましい。
Furthermore, the barrier layer 2 may contain at least one selected from carbon, oxygen, and nitrogen. The thickness of the barrier layer 2 is preferably 100 to 10 μm.

上記障壁層2は、導電性支持体1と光導電層3との間の
電荷の流れを抑制することにより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型とし、表面電荷を中和する電子
が光導電層に注入されるのを防止する。逆に表面を負帯
電させる場合には障壁層2をN型とし、表面電荷を中和
するホールが光導電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光導電層3内
に発生するキャリアに対してノイズとなるから、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。
The barrier layer 2 is formed in order to suppress the flow of charges between the conductive support 1 and the photoconductive layer 3, thereby increasing the charge retention function of the photoreceptor surface and increasing the charging ability of the photoreceptor. It is something. Therefore, when forming a Carlson type photoreceptor using a semiconductor layer as a barrier layer, the barrier layer 2 must be made of
type or N type. That is, when the surface of the photoreceptor is positively charged, the barrier layer 2 is made of P type to prevent electrons that neutralize the surface charge from being injected into the photoconductive layer. Conversely, when the surface is negatively charged, the barrier layer 2 is made of N type to prevent holes that neutralize the surface charge from being injected into the photoconductive layer. Since the carriers injected from the barrier layer 2 become noise with respect to the carriers generated in the photoconductive layer 3 upon incidence of light, preventing carrier injection as described above improves the sensitivity.

光導電層3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?I!
電荷と中和し、他方のものが光導電層3内を走行して導
電性支持体1に到達する。
The photoconductive layer 3 generates carriers by the incidence of light, and these carriers are of one polarity and form a band on the surface of the photoreceptor. I!
The charge is neutralized and the other one travels within the photoconductive layer 3 and reaches the conductive support 1 .

光導電層3は、μc−8l  :H,a−Sl  :H
により構成することが出来る。また、光導電層3は、炭
素、酸素および窒素から選ばれた少なくとも1種が含ま
れていてもよい。
The photoconductive layer 3 has μc-8l:H, a-Sl:H
It can be configured by Further, the photoconductive layer 3 may contain at least one selected from carbon, oxygen, and nitrogen.

障壁層2および光導電層3を構成するa−8l:Hおよ
びμc−8l:Hにおける水素の含有量は、0、O1〜
30原子%が好ましく、1〜25原子%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
ングボンドが補償され、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。
The hydrogen content in a-8l:H and μc-8l:H constituting the barrier layer 2 and the photoconductive layer 3 is 0, O1~
30 atom % is preferable, and 1 to 25 atom % is more preferable. 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−SlrH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512H6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
より薄膜中にHを添加することができる。必要に応じて
、シラン類のキャリアガ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、Si F4ガス及びs
i CJ!。
To form the a-SlrH layer by the glow discharge decomposition method, silane gases such as SiH4 and 512H6 are introduced into the reaction chamber as raw materials, and H can be added into the thin film by glow discharge using high frequency. . If necessary, hydrogen or helium gas can be used as a carrier gas for silanes. On the other hand, SiF4 gas and s
iCJ! .

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
−Sl: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
方法によってもこれ等の薄膜を形成することができる。
Silicon halide such as gas can be used as the source gas. In addition, even if the reaction is performed with a mixed gas of silane gas and silicon halide gas, H-containing a
-Sl:H can be formed into a film. Note that these thin films can be formed not only by the glow discharge decomposition method but also by a physical method such as sputtering.

μc−Si層も、a−5i:Hと同様に、高周波グロー
放電分解法により、シランガスを原料として、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−
St:Hの場合よりも高く設定すると、μc−Si: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。また、原料ガスのSiH4及びSi
2H6等の高次のシランガスを水素で希釈したガスを使
用することにより、μC−5i:Hを一層高効率で形成
することができる。
Similarly to a-5i:H, the μc-Si layer can also be formed by high-frequency glow discharge decomposition using silane gas as a raw material. 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-
When set higher than the case of St:H, μc-Si:H
becomes easier to form. 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. In addition, SiH4 and Si of the raw material gas
By using a gas obtained by diluting a high-order silane gas such as 2H6 with hydrogen, μC-5i:H can be formed with higher efficiency.

1tc−Sl :H及びa−St:Hをp型にするため
には、周期律表の第1族に属する元素、例えば、ホウ素
B、アルミニウムA、17、ガリウムGa1インジウム
Ins及びタリウムTJ等をドーピングすることが好ま
しく、μc−St:H及びa −8i: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
素N1リンP、ヒ素A8.アンチモンSb1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り、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、p
c−Sl:H及びa−Sl:Hに、炭素C1窒素N及び
酸素O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。
In order to make 1tc-Sl:H and a-St:H p-type, elements belonging to Group 1 of the periodic table, such as boron B, aluminum A, 17, gallium Ga1 indium Ins, and thallium TJ, are added. Doping is preferable, and in order to make μc-St:H and a-8i:H n-type, elements belonging to Group Ⅰ of the periodic table, such as nitrogen N1 phosphorus P, arsenic A8. It is preferable to dope with antimony Sb1, bismuth B1, etc. 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, p
By incorporating at least one element selected from carbon C1 nitrogen N and oxygen O into c-Sl:H and a-Sl:H, high resistance can be achieved and the surface charge retention ability can be increased.

光導電層3の上に表面層4が設けられている。A surface layer 4 is provided on the photoconductive layer 3.

光導電層3を構成するμc−Sl: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、光導電層に
吸収される光量の割合いが低下し、光損失が太き(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、光導電層
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。表面層を形成する材料としては、a−SI N:
H,a−810:H,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。
Since μc-Sl:H and the like constituting the photoconductive layer 3 have 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 photoconductive layer decreases, resulting in increased light loss.For this reason, it is preferable to provide the surface layer 4 to prevent reflection. By providing the surface layer 4, the photoconductive layer is protected from damage.Furthermore, by forming the surface layer, the charging ability is improved and the charge is better placed on the surface.Formation of the surface layer The material used is a-SI N:
These include inorganic compounds such as H, a-810:H, 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500vの正電圧で帯電させると、ポテン
シャルバリアが形成される。この感光体に光(hν)が
入射すると、光導電層3において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、従来の高抵抗の
絶縁性単一層からなる障壁層を用いると、前述のように
、膜厚が厚いと光導電層から支持体へ流れるキャリアが
陣Si2層を通過出来ず、その結果、残留電位が高くな
ってしまう。一方、膜厚が薄いと現像バイアスにより絶
縁破壊を生じてしまう。また、障壁層としてp型又はn
型の半導体を用いた場合には、膜厚が厚いとダングリン
グボンド等の構造欠陥にキャリアがトラップされ、残留
電位が高くなり、一方、膜厚が薄い場合には支持体から
のキャリアをブロックできず、帯電能が低下してしまう
。これに対し、本発明の感光体のように、障壁層を超格
子構造とすると、ポテンシャルの井戸層においては、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。
When the surface of the electrophotographic photoreceptor constructed in this manner is charged with a positive voltage of about 500 V by corona discharge, a potential barrier is formed. When light (hv) is incident on this photoreceptor, carriers of electrons and holes are generated in the photoconductive layer 3. Electrons in the conduction band are accelerated toward the surface layer 4 side, and holes are accelerated toward the conductive support 1 side by the electric field in the photoreceptor. In this case, if a conventional barrier layer consisting of a single high-resistance insulating layer is used, as mentioned above, if the film is thick, carriers flowing from the photoconductive layer to the support cannot pass through the Si2 layer. As a result, the residual potential becomes high. On the other hand, if the film is thin, dielectric breakdown will occur due to the development bias. Also, as a barrier layer, p-type or n-type
When using a type semiconductor, if the film is thick, carriers will be trapped in structural defects such as dangling bonds, resulting in a high residual potential, whereas if the film is thin, carriers from the support will be blocked. Otherwise, the charging ability will decrease. On the other hand, when the barrier layer has a superlattice structure as in the photoreceptor of the present invention, carriers in the potential well layer are less concentrated due to quantum effects than in the case of a single layer without a superlattice structure. The lifespan is 5 to 10 times longer. Furthermore, in the superlattice structure, due to bandgap discontinuity,
Although a periodic barrier layer is formed, carriers easily pass through the bias layer due to the tunnel effect, so the effective carrier mobility is similar to that in the bulk, and carrier mobility is excellent.

以上のごとく、光学的バンドギャップが相違する薄膜を
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。
As described above, the superlattice structure in which thin films with different optical band gaps are laminated can provide high photoconductivity and provide clearer images than conventional photoreceptors.

以下に第2図を参照し、上記実施例の電子写真感光体を
グロー放電法により製造する装置、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St H4、B2 H6、H2
、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27
を介して混合器28に供給されるようになっている。各
ボンベには圧力計25が設置されており、該圧力計25
を監視しつつバルブ26を調整することにより混合器2
8に供給する各原料ガスの流量及び混合比を:AwJ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3oの上端に、円板状の支持台32がその面を回転
軸3o1;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3oの軸
中心と一致させて底部31上に設置されている。
Referring to FIG. 2, an apparatus and a 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, St H4, B2 H6, H2, respectively.
, CH4, and other raw material gases are contained therein. The gas in these gas cylinders is controlled by a valve 26 and piping 27 for adjusting the flow rate.
The water is supplied to the mixer 28 via the mixer 28. A pressure gauge 25 is installed in each cylinder, and the pressure gauge 25
mixer 2 by adjusting valve 26 while monitoring
The flow rate and mixing ratio of each raw material gas supplied to 8 can be set as: AwJ. The gases mixed in the mixer 28 are supplied to a reaction vessel 29. A rotating shaft 30 is provided at the bottom 31 of the reaction vessel 29.
is mounted rotatably around the vertical direction. A disk-shaped support 32 is fixed to the upper end of the rotating shaft 3o with its surface perpendicular to the rotating shaft 3o1. 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 3o.

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り、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3
5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により回転駆動される
。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29はゲートバルブ38を介して真空ポンプ等
の適宜の排気手段に連結されている。
A drum base 34 of a photoreceptor is placed on a support base 32 with its axial center aligned with the axial center of the rotating shaft 30, and a heater 3 for heating the drum base is installed inside the drum base 34.
5 are arranged. 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,
The reaction vessel 29 is connected via a gate valve 38 to a suitable exhaust means such as a vacuum pump.

上記製造装置により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、ゲートバルブ
39を開にして反応容器29内を約0.1 orrの圧
力以下に排気する。次いで、ボンベ21.22,23.
24から所要の反応ガスを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, the drum base 34 is placed in the reaction container 29, and then the gate valve 39 is opened to exhaust the inside of the reaction container 29 to a pressure of about 0.1 orr or less. Next, cylinders 21, 22, 23.
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.Oorr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により電
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−Sl:Hが堆積する。なお、原料ガス
中にN20.NH,、No2.N2.CH,。
In this case, the flow rate of the gas introduced into the reaction container 29 is such that the pressure inside the reaction container 29 ranges from 0.1 to 1. Set it so that it is Oorr. 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 current is supplied between the electrode 33 and the drum base 34 by the high frequency power supply 36 to form a glow discharge between them. As a result, a-Sl:H is deposited on the drum base 34. Note that N20. NH,,No2. N2. CH.

C2H4,02ガス等を使用することにより、これらの
元素をa−81:H中に含有させることができる。
These elements can be contained in a-81:H by using C2H4,02 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80 mva
 s幅が350 +*mのアルミニウム製ドラム基体を
反応容器内に装着し、反応容器を約1O−5T orr
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ガスを305C
CM、H2ガスを9008CCMという流量で反応容器
内に導入し、反応容器内の圧力を1Torrに調節した
。そして、13.58MHzの高周波電力を印加してプ
ラズマを生起させ、ドラム基体上に100人のμc−8
i:H薄III(結晶化度=80%)を形成した。次に
、B2H6ガスをSiH4ガス流量に対して5x10−
2という流量比で導入し、100人のp型μC−8l薄
膜(結晶化度:65%)を形成した。
Test Example 1 A diameter of 80 mva was subjected to acid treatment, alkali treatment, and sandblasting treatment to prevent interference as necessary.
An aluminum drum base with a width of 350 + * m is installed in the reaction vessel, and the reaction vessel is heated to approximately 1O-5T orr.
It was evacuated to a degree of vacuum. Heating the drum base to 250°C,
While rotating at 10 rpm, SiH4 gas was heated to 305C.
CM and H2 gases were introduced into the reaction vessel at a flow rate of 9008 CCM, and the pressure inside the reaction vessel was adjusted to 1 Torr. Then, 13.58 MHz high frequency power was applied to generate plasma, and 100 μc-8
i:H thin III (crystallinity = 80%) was formed. Next, B2H6 gas was added to the SiH4 gas flow rate at 5x10-
100 p-type μC-8l thin films (crystallinity: 65%) were formed.

このような操作を繰返して、3000人の超格子構造か
らなる障壁層を形成した。
These operations were repeated to form a barrier layer having a superlattice structure of 3000 members.

次に、5IH4ガスを500SCCMSH2ガスを50
0SCCMという流量で、B2H6ガスを5IH4ガス
流量に対してI X 10−’という流量比で導入し、
400Wの高周波電力を印加して、30μmの光導電層
を形成した。
Next, add 500 SCCMSH2 gas to 500 IH4 gas.
At a flow rate of 0 SCCM, B2H6 gas was introduced at a flow rate ratio of I x 10-' to 5IH4 gas flow rate,
A high frequency power of 400 W was applied to form a 30 μm photoconductive layer.

最後に、a−8iC:Hからなる0、5μmの表面層を
形成した。
Finally, a 0.5 μm surface layer consisting of a-8iC:H 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、この光は光導電層で吸収さ
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り、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 photoconductive 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, and the durability such as corona resistance, moisture resistance, and abrasion resistance was also improved. It has been proven that the properties are excellent.

試験例2 障壁層を以下のように形成したことを除いて、実施例1
と同様にして電子写真感光体を形成した。
Test Example 2 Example 1 except that the barrier layer was formed as follows.
An electrophotographic photoreceptor was formed in the same manner as described above.

5IHaガスを30SCCM、H2ガスを900SCC
Mという流量で、B2H6ガスを5IH4ガス流量に対
して10−3という流量比で反応容器内に導入し、反応
容器内の圧力をITorrに調節し、1.2kWの高周
波電力を印加して、100人のp型μc−81:H薄膜
(結晶化度ニア0%)を形成した。次に、B2H6ガス
を5IH4ガス流量に対して5 X 10−2という流
量比で導入し、100人のp型μc−31薄膜(結晶化
度:65%)を形成した。このような操作を繰返して、
3000人の超格子構造からなる障壁層を形成した。
5IHa gas 30SCCM, H2 gas 900SCC
At a flow rate of M, B2H6 gas was introduced into the reaction vessel at a flow rate ratio of 10-3 to 5IH4 gas flow rate, the pressure in the reaction vessel was adjusted to ITorr, and a high frequency power of 1.2kW was applied. 100 p-type μc-81:H thin films (crystallinity near 0%) were formed. Next, B2H6 gas was introduced at a flow rate ratio of 5×10 −2 to 5IH4 gas flow rate to form a 100 p-type μC-31 thin film (crystallinity: 65%). Repeat these operations,
A barrier layer consisting of a superlattice structure of 3000 members was formed.

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.

試験例3 障壁層を以下の゛ように形成したことを除いて、実施例
1と同様にして電子写真感光体を形成した。
Test Example 3 An electrophotographic photoreceptor was formed in the same manner as in Example 1, except that the barrier layer was formed as follows.

5IH4ガスを30SCCM、H2ガスを6008CC
Mという流量で反応容器内に導入し、反応容器内の圧力
をITorrに調節し、600Wの高周波電力を印加し
て、60人のμc−Si:H薄膜(結晶化度:60%)
を形成した。次に、PH3ガスを5IH4ガス流量に対
して10りという流量比で導入し、100人のn型μc
−3l薄膜(結晶化度:80%)を形成した。このよう
な操作を繰返して、2000人の超格子構造からなる障
壁層を形成した。
5IH4 gas 30SCCM, H2 gas 6008CC
A flow rate of M was introduced into the reaction vessel, the pressure inside the reaction vessel was adjusted to ITorr, and a high frequency power of 600 W was applied to form a 60 μc-Si:H thin film (crystallinity: 60%).
was formed. Next, PH3 gas was introduced at a flow rate ratio of 10 to 5IH4 gas flow rate, and 100 n-type μC
-3L thin film (crystallinity: 80%) was formed. These operations were repeated to form a barrier layer having a superlattice structure of 2000 members.

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.

試験例4 障壁層を以下のように形成したことを除いて、実施例1
と同様にして電子写真感光体を形成した。
Test Example 4 Example 1 except that the barrier layer was formed as follows.
An electrophotographic photoreceptor was formed in the same manner as described above.

実施例3と同様にしてn型μc−8i薄膜を形成した後
、PH3ガスをSiH4ガス流量に対して10−3とい
う流量比で導入し、100人のn型μc−Si薄膜(結
晶化度=70%)を形成した。
After forming an n-type μc-8i thin film in the same manner as in Example 3, PH3 gas was introduced at a flow rate ratio of 10-3 to the SiH4 gas flow rate, and the n-type μc-Si thin film (crystallinity =70%).

このような操作を繰返して、1000人の超格子構造か
らなる障壁層を形成した。
These operations were repeated to form a barrier layer having a superlattice structure of 1000 members.

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、障壁層の超格子構造を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。
Above, we have explained the test example in which the superlattice structure of the barrier layer is composed of two types of thin films, but the invention is not limited to this, and three or more types of thin films may be laminated. Just form a boundary.

[発明の効果] 本発明によれば、障壁層に、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、膜厚を厚く
してもキャリアの移動度や寿命が落ちることがない、正
負両帯電ともに良好な帯電能を有する感光体が得られる
[Effects of the Invention] According to the present invention, since a superlattice structure formed by laminating thin films with different optical band gaps is used for the barrier layer, carrier mobility is high and the film thickness can be reduced. It is possible to obtain a photoreceptor having good charging ability in both positive and negative charging without deteriorating carrier mobility or life even if the thickness is increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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図はこの発明の実施例に係る電子写真感光
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。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1rs 第 2囚
FIG. 1 is a sectional view showing an electrophotographic photoreceptor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an apparatus for manufacturing an electrophotographic photoreceptor according to an embodiment of the invention. 1: Conductive support, 2: Barrier layer, 3: Photoconductive layer, 4: Surface layer. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue 1st rs 2nd prisoner

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)導電性支持体と光導電層と障壁層とを具備する電
子写真感光体において、前記障壁層は、少なくとも一方
が伝導型を支配する原子を含む二種類の微結晶シリコン
薄膜を交互に積層してなり、かつ前記薄膜の膜厚は、3
0〜500Åであることを特徴とする、正負両帯電可能
な電子写真感光体。
(1) In an electrophotographic photoreceptor comprising a conductive support, a photoconductive layer, and a barrier layer, the barrier layer is made of two types of microcrystalline silicon thin films, at least one of which contains atoms dominating the conductivity type. The thin film is laminated, and the thickness of the thin film is 3
An electrophotographic photoreceptor capable of being charged both positively and negatively, characterized in that it has a thickness of 0 to 500 Å.
(2)前記障壁層は、周期律表第III族又は第V族に属
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1項記載の電子写真感光体。
(2) The electrophotographic photoreceptor according to claim 1, wherein the barrier layer contains at least one element selected from elements belonging to Group III or Group V of the periodic table.
(3)前記障壁層は、炭素、酸素および窒素からなる群
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1または2項記載の電子写真感
光体。
(3) The electrophotographic photoreceptor according to claim 1 or 2, wherein the barrier layer contains at least one element selected from the group consisting of carbon, oxygen, and nitrogen.
(4)前記光導電層は、非晶質材料および/または少な
くとも一部が微結晶した半導体材料からなることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の電子写真感光体。
(4) The electrophotographic photoreceptor according to claim 1, wherein the photoconductive layer is made of an amorphous material and/or a semiconductor material that is at least partially microcrystalline.
(5)前記光導電層は、炭素、酸素および窒素からなる
群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1〜4項のうちのいずれか1
項記載の電子写真感光体。
(5) Any one of claims 1 to 4, wherein the photoconductive layer contains at least one element selected from the group consisting of carbon, oxygen, and nitrogen.
The electrophotographic photoreceptor described in .
(6)前記光導電層の上に表面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) The electrophotographic photoreceptor according to claim 1, further comprising a surface layer on the photoconductive layer.
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