NL8501988A

NL8501988A - Lichtontvanger voor electrofotografie.

Info

Publication number: NL8501988A
Application number: NL8501988A
Authority: NL
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1986-02-03
Also published as: DE3524606A1; US4778741A; JPH0514898B2; NL191498B; JPS6123158A; NL191498C; DE3524606C2

Description

* i -1- 2ft856/Vk/tj

Korte aanduiding: Lichtontvanger voor electrofotografie.

De uitvinding heeft betrekking op een lichtontvanger op basis van amorf silicium, voor electrofotografie. Meer in het bijzonder heeft 5 de uitvinding betrekking op een lichtontvanger voor electrofotografie waarbij een beschermende film is vervaardigd uit amorf silicium.

In 1976 is door Spear vermeld dat amorf silicium (niet-kris-tallijn silicium,dat hierna kortheidshalve wordt aangegeven als a-Si) is verkregen door het bewerken van gasvormige silaan (SiH^) door een plasma CVD 10 techniek (chemische dampopbrenging) een geschikt halfgeleider materiaal was, waarmee het mogelijk werd de geleidbaarheid te regelen en de dichtheid van de drager van de film doordat waterstofatomen die hierin aanwezig waren werden gekoppeld met vrije Si-bindingen waardoor het plaatselijke invang-niveau van de film voor elektronen werd verlaagd (Applied Physics Letter, 15 band 28, Mo. 2, Jan. 1976).

Ook door het daarop volgende laboratorium-onderzoek is gebleken dat a-Si het mogelijk maakt een grote film tegen lage kosten te verkrijgen, waardoor a-Si nu een onmisbaar materiaal is geworden voor het vervaardigen van een halfgeleider zoals een zonnebatterij en een transistor 20 van een dunne film. Verder geldt dat vanwege het feit dat deze a-Si film enkele zeer goede eigenschappen heeft zoals het feit dat hiermee geen verontreiniging wordt bewerkstelligd, een hoge bestandheid heeft en een lange bedrijfsduur is overwogen om deze film te gebruiken als lichtontvanger voor electrofotografie. Omdat dergelijke a-Si films, die in een vroeg stadium 25 van de ontwikkeling waren verkregen,weerstandswaarden vertoonden die niet voldoende hoog waren om te voldoen aan de eisen voor lichtontvangers,is er een vertraging ontstaan bij het in de praktijk toepassen van a-Si films voor lichtontvangers voor electrofotografie. Deze vertraging wordt toegeschreven aan het feit dat een lichtontvanger een zodanige fysische eigen-30 schap heeft dat wanneer de lichtontvanger zonder een hoge weerstand wordt belast met electrische lading op het oppervlak van de a-Si film door het toepassen van een corona ontlading, de lichtontvanger een aanzienlijke daling van de spanning in het donker geeft, hetgeen leidt tot een zwakke houdbaarheid van de lading. Teneinde voor dit nadeel te compenseren werd 35 overwogen de weerstand van de lichtontvangers te verhogen bijvoorbeeld door het vormen van een pn-verbinding in de nabijheid van de oppervlakte-laag van de a-Si film onder gebruik making van het regelen van het geleid-baarheidstype van de laag. Deze overweging is in de praktijk echter nog 855*?-:·" *1 . ^ -2- 24856/Vk/tj niet toegepast vanwege de verschillende hiermee samenhangende problemen.

De onderhavige uitvinders hebben geprobeerd de bescherming van de electrische lading van de film te verbeteren door het verhogen van de weerstand van de a-Si film zelf en zijn er in geslaagd een a-Si licht-5 ontvanger te verkrijgen met een dergelijke hoge weerstand in vergelijking met die van een Se-liohtontvanger en deze maatregel is beschreven in de Japanse octrooiaanvrage 57-37352. Deze publicatie vermeldt een a-Si film verkregen door middel van de CVD-techniek terwijl een hiertoe geschikte hoeveelheid M?-gas en BgHg-gas worden gemengd met gasvormige silaan (SiH^). 10 De aldus verkregen a-Si film heeft een uitgesproken hoge weerstand en ook een goede lichtontvangst en daarmee kan in de praktijk een voortreffelijk beeld worden gevormd. Uit praktisch oogpunt echter voldeed de bovenvermelde a-Si film echter niet met betrekking tot de bedrijfsduur. De reden hiervoor was de volgende. Binnen de apparatuur zoals een kopieerapparaat 15 of een printer wordt het oppervlak van een lichtontvanger onderworpen aan diverse stimuli. Deze stimuli omvatten chemische reakties door de adsorptie van ozon en nitriden, bereid door de corona ontlading, en ook door de afzetting van chemisch actieve stoffen, bereid door deze geadsorbeerde stoffen en vocht dat voorkomt in de lucht en tonors. Ook spelen daarbij fy-20 sische reakties een rol door de afslijting veroorzaakt door het reinigen van de plaat of door de wrijving tegen de papierlaag en de opbrenging en diffusie van Na door het aanraken met de vingers, hetgeen plaats heeft tijdens het gebruik. Deze stimuli zullen een meer of minder nadelige invloed hebben op de kwaliteit van het beeld dat moet worden verkregen en wanneer 25 deze stimuli gedurende een langere tijdsduur blijven bestaan kunnen ze bijvoorbeeld een aanmerkelijke kwaliteitsvermindering van het beeld veroorzaken, hetgeen wordt weergegeven door witte strepen, witte vlekken met een plaatselijk verlies aan beeld, blaarvorming op het beeld en ontwikkeling van mist.

30 In het kader van de verdere ontwikkelingen is dan ook voor gesteld amorf siliciumnitride (a-Si N. ) te bereiden in de vorm van een continue film op een a-Si film ter bescherming van de onderliggende a-Si film door uit te gaan van dezelfde gassen en onder toepassing van dezelfde apparatuur als toegepast voor het bereiden van een a-Si lichtontvangende 35 laag, doch door alleen de bewerkingsomstandigheden te wijzigen zoals de gasstroomsnelheid en de waarde van de uitgeoefende electrische kracht. Deze uitvoeringsvorm is vermeld in de Japanse octrooiaanvrage 58-145951. Door de vorming van deze beschermende laag voor het oppervlak werd een in de 8501988 ·** « -3- 24856/Vk/tj praktijk toepasbare a-Si lichtontvanger verkregen met betrekking tot zowel de beeldvorming als de bedrijfsduur. Tegenwoordig is deze beschermende laag voor het oppervlak niet beperkt tot alleen amorf siliciumnitride, doch er is ook onderzoek verricht naar vergelijkbare films zoals van amorf silicium-5 oxide en amorf siliciumcarbide.

Het verband tussen de bovenvermelde beschermende laag voor het oppervlak en de eigenschap van de lichtontvanger zullen nader worden besproken met betrekking tot de inrichting met een conventionele structuur met verwijzing naar de fign. 1A tot 1D. In fig. 1A is op een geleidend sub- 10 straat 1 zoals aluminium een a-Si lichtontvangende laag 2 gevormd van 1-5 jam die waterstofatomen bevat door ontleding, onder toepassing van een plasma CVD-techniek, ^ ?asj gasvormig B^Hg en gasvormig SiH^ en deze gassen worden gemengd, indien vereist, met PH_. Deze a-Si film2 heeft een hoge weerstand 1P «3 van 10 ifc.cm of hoger. Op deze a-Si lichtontvangende laag 2 wordt continu 15 een isolerende laag 3 gevormd met een dikte van 0,01-1 jum met een verboden bandbreedte groter dan die van de a-Si lichtontvangende laag. De structuur van de energieband van deze a-Si lichtontvanger van fig. 1A is in de evenwichtstoestand voor de fotografische werking weergegeven in fig. 1B. Ook is de structuur van de energieband hiervan wanneer het oppervlak van de 20 lichtontvanger positief wordt geladen met behulp van een corona-ontlading, weergegeven in fig. 1C. Het symbool Ep geeft daarbij het Fermi-niveau aan,

Ey. de bovenzijde van de valentie-elektronenband en E„ de bod an van de ge-leidingsband. Fig. 1D geeft de toestand weer dat dragers worden geproduceerd wanneer een lichtstraal van een beeld op de film is gebotst. Door dit in-25 vallende licht worden elektronpositieve holteparen geproduceerd binnen de lichtontvangende laag en stromen elektronen naar de oppervlaktezijde hiervan terwijl positieve gaten naar de substraatzijde 1 hiervan stromen zodat respectievelijke electrische ladingen van het substraat en het oppervlak worden geneutraliseerd. Wanneer een isolerende laag 3 is aangebracht bij 30 het oppervlak zullen elektronen bewegen en wanneer ze de isolerende laag 3 passeren door de tunnelwerking en het oppervlak bereiken kunnen ze de elec-trisehe oppervlaktelading neutraliseren. Wanneer de isolerende laag echter te dik is om de elektronen door te laten via de grenslaag van de isolerende laag worden ze ingevangen bij het tussenvlak tussen de a-Si laag 2 en de 35 isolerende laag 3 en zodoende wordt het niveau van de restpotentiaal bepaald door de oppervlaktelading die niet is geneutraliseerd.

In een eerste stadium van de ontwikkeling op dit gebied werd de isolerende laag als van belang beschouwd met betrekking tot de aard 35 0-1 33 8 » Tl -4- 24856/Vk/tj als een oppervlakte beschermende laag van lichtontvangers. Toen was het echter niet mogelijk een a-Si film te verkrijgen met een hoge weerstand waarbij de rol van de isolerende laag als blokkeringslaag belangrijk was ook ter blokkering van het verschijnsel dat de oppervlaktelading wordt 5 geneutraliseerd door zowel het lopen als de injectie van dragers uit de lichtontvangende laag. Daarom geldt dat wanneer de isolerende laag voor het oppervlak wordt gevormd tot een aanzienlijke dikte er geen tunnel voor dragers wordt ontwikkeld, hetgeen hierin resulteert dat de restpotentiaal zeer hoog wordt zodat er een gebied wordt gevormd met ruimtelading in de 10 nabijheid van het tussenvlak tussen de lichtontvangende laag 2 en de isolerende laag 3, welk gebied dienst doet voor de verdere blokkering van de beweging van de dragers. Daarom moet de dikte van de isolerende laag zeer klein zijn te weten enkele tientallen Sngstrom, en minder dan ten hoogste 1.0008. Wanneer daarom de functie van de oppervlaktebescherming wordt 15 bekeken is het niet mogelijk een lange bedrijfsduur te verzekeren. Wanneer anderzijds de isolerende laag een voldoende dikte wordt gegeven is het niet langer mogelijk zich te baseren op de Carlson methode en daarbij ontstaat het probleem dat men in zijn totaliteit een verschillend copieer-systeem moet overwegen zoals de MP-methode.

20 Zodoende is de belangrijkste doelstelling volgens de onder havige uitvinding het verkrijgen van een lichtontvanger voor electrofoto-grafie met een isolerende en beschermende laag bestaande uit amorf silicium-nitride met een samenstelling en een structuur die in staat is tot het op stabiele wijze beschermen van de lichtontvangende laag zelfs na toepassing 25 hiervan over een langere tijdsduur zonder dat een kwaliteitsvermindering van het beeld optreedt.

De lichtontvanger voor electrofotografie volgens de onderhavige uitvinding, hetgeen een lichtontvanger is van amorf silicium met een beschermende laag voor het oppervlak vormt op een lichtontvangende laag van 30 amorf silicium, maakt.de rangschikking mogelijk dat de verboden bandbreedte van de beschermende laag voor het oppervlak progressief naar de buitenzijde van de lichtontvanger toeneemt vanaf het oppervlak van de lichtontvangende laag. Meer in het bijzonder bepaalt deze lichtontvanger de structuur zodanig dat de bovenvermelde beschermende laag voor het oppervlak is samenge-35 steld uit een film van amorf siliciumnitride en de samenstellende verhouding Si/N progressief afneemt naar de buitenzijde van het oppervlak van de lichtontvangende laag.

Volgens de onderhavige uitvinding is het mogelijk de weer- 8501988 « « -5- 24856/Vk/tj stand van de lichtontvangende laag van amorf silicium voldoende te verhogen. Zelfs wanneer zodoende een isolerende laag van het oppervlak is gevormd met een relatief grote dikte zoals 0,01-1 jum en zelfs wanneer er zodoende een lichte restpotentiaal wordt verkregen is het mogelijk een voldoende ver-5 houding te verzekeren met name kan zodoende een voldoende S/N verhouding worden verzekerd. Als resultaat hiervan kan de doelstelling met de opper-vlaktebescherming volgens de methode van Carlson worden bereikt en gelijktijdig een verlenging van de bedrijfsduur worden gerealiseerd. Deze en andere doelstellingen volgens de uitvinding zullen nader worden toegelicht 10 aan de hand van de volgende beschrijving waarbij is verwezen naar de bij-gevoegde tekening waarbij: fig. 1A schematisch een dwarsdoorsnede is van een bekende a-Si lichtontvanger, fign. 1B, 1C en 1D weergaven zijn die de structuren van de 15 energieband weergeven in de a-Si lichtontvanger weergegeven in fig. 1A, fig. 2A een weergave is van de golfvorm om de ladingseigen-schap toe te lichten de scheidende kracht en de resterende potentiaal van de a-Si lichtontvanger volgens de uitvinding, fig. 2B een weergave is van een golfvorm voor het toelich-20 ten van de ladingseigenschap, de scheidende kracht en de restpotentiaal van een conventionele lichtontvanger, fign. 3 en 4 afbeeldingen zijn die de gelijktijdige verschillende toestanden weergeven van veranderingen van de verboden bandbreedten van a-Si lichtontvangers volgens de onderhavige uitvinding en 25 fig. 5 een afbeelding is die de structuur weergeeft van de energieband van een a-Si lichtontvanger volgens de uitvinding wanneer een p-type laag is aangebracht tussen de lichtontvangende laag en de isolerende en beschermende laag.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van 30 de volgende uitgevoerde experimenten.

Wanneer amorf siliciuranitride (Si N. )wordt beschouwd X I ·Λ als materiaal voor de beschermende film van het oppervlak wordt als meest geschikte en stabiele film zowel chemisch als structureel Si^Njj beschouwd van een stoechiometrische samenstelling. Het is echter moeilijk een per-35 fecte Si^ samenstelling te verkrijgen met name wanneer men de plasma CVD-techniek toepast. Het is gebruikelijk dat Si^ waterstof bevat en dat deSi/N verhouding hiervan is gelegen tussen 0,8-1,5, hetgeen wijst op een lichte overmaat van Si in vergelijking met de stoechiometrische samen- 8501988 » -6- 24856/Vk/tj stelling waarbij Si/N = C,75. Teneinde deze samenstelling zo goed mogelijk Si^N^ te doen zijn is het noodzakelijk de verhouding van de gasverhouding stikstof-tot-silaan te verhogen evenals de kracht van de radiofrequentie en ook de temperatuur van het substraat zo hoog mogelijk te doen 5 zijn. Hierdoor wordt het mogelijk een film te verkrijgen die zo dicht mogelijk is gelegen bij de samenstelling Si^. Daarbij wordt, door eerste geschikte volumes van SiH^-gas, Ng-gas en B^Hg-gas samen te mengen en na vorming van een a-Si laag tot een bepaalde dikte op een substraat onder bepaalde omstandigheden, een amorfe film van siliciumnitride gevormd als 10 laag op de a-Si laag met een bepaalde dikte, door het wijzigen van de pro-duktieomstandigheden. Het aldus gevormde geheel werd onderzocht met betrekking tot de kopieerfunctie, met het hierna vermelde resultaat.

Experiment 1

Eerst werd amorf siliciumnitride Si N1 met een samenstel-

XI «X

15 ling die zo dicht mogelijk is gelegen bij die van Si^M^ gevormd. Het had een oppervlakte beschermende laag met een dikte van 1.500¾. De aldus gevormde film had een verhouding van de samenstelling Si/N van 0,8, een weerstand van 10 15& .cm en Eg=5eV. Deze film werd gebruikt als lichtontvanger en kopieën werden gemaakt onder toepassing van deze film. Daarbij bleek 20 dat de eerste kopie een helder beeld gaf. De tweede en daarop volgende vellen voor een kopie bleken echter afbeeldingen te zijn die duidelijk blaar-vorming vertoonden en verdere kopieën waren nauwelijks nog acceptabel. Deze lichtontvanger werd vervolgens geladen met electriciteit van tegengestelde polariteit om de oppervlaktepotentiaal nul te maken en het kopiëren 25 werd opnieuw uitgevoerd. Daarbij bleek dat de tweede en daarop volgende kopieën verschijnselen vertoonden die vergelijkbaar zijn met de bovenvermelde. In zijn totaliteit bleek dat ondanks het feit dat een beschermende laag voor het oppervlak kon worden verkregen het niet mogelijk was kopieën van een beeld te verkrijgen met een hoge kwaliteit.

30 Experiment 2

Vervolgens werd een film van amorf siliciumnitride gevormd met een samenstelling die verder was verschoven van Si^N^ met een zelfde dikte van 1,500¾ als aangegeven in experiment 1, terwijl de gasstroomsnelheid en de kracht van de radiofrequentie werden gewijzigd. Deze film bleek 35 een samenstellingsverhouding te hebben van Si/N = 1,2, een weerstand van 14 2x10 fl.cm en Eq s 3,8eV. De kopiërende functie van deze film was zodanig dat een helder beeld werd verkregen vanaf de eerste kopie er geen bijzondere problemen optraden bij de daarop volgende kopieën. Wanneer de duurtest

Q A 1 Q ö Q

i*:' ««- - w i»/ w « -7- 24856/Vk/tj echter herhaaldelijk werd onderbroken werden witte strepen en ongelijkmatigheden bij het verschijnen van het beeld verkregen, hetgeen met name duidelijk werd bij de 20.000ste kopie en volgende, zodat deze film nog niet perfect bleek te zijn met betrekking tot de lengte van de bedrijfsduur.

5 Uit de resultaten van de experimenten 1 en 2 bleek hoe dichter de samenstelling gelegen was bij S^H^, waarmee een stabiele beschermende film wordt verkregen, hoe nadeliger de vereiste eigenschap van een lichtontvanger werd beinvloed.Qe -oorzaak hiervan werd aangetoond bij het uitvoeren van andere experimenten en deze oorzaak bleek de volgende 10 te zijn.

Een a-Si laag die dienst doet als lichtontvanger heeft een verboden bandbreedte van 1,7 - 1,9eV in tegenstelling tot de verboden bandbreedte van een amorfe siliciumnitride film die groter is dan de breedte van de a-Si laag. Wanneer zodoende deze film van amorf siliciumnitride 15 wordt gevormd als beschermende laag op het oppervlak van de lichtont- vangende laag kan een grenslaag worden gevormd tussen de oppervlakken zoals weergegeven in de fign. 1A tot 1C. Wanneer daarom dergelijke dragers die worden gevormd in de lichtontvangende laag bewegen en komen te liggen in de nabijheid van het oppervlak zal het duidelijk zijn dat teneinde 20 deze dragers via de tunnelwerking door de isolerende laag bewegen om de oppervlaktelading te neutraliseren de hoogte en de breedte van deze grenslaag zodanige waarden moet hebben dat deze niet groter zijn dan bepaalde waarden. Wanneer de dragers problemen hebben met het snel passeren door de isolerende laag worden ze verzameld bij het tussenvlak tussen de 25 lichtontvangende laag en de beschermende laag als resultaat van herhaaldelijke bestraling van het invallende licht. Zodoende wordt een ruimte gevormd van een ladingsgebied zoals weergegeven in fig.1D. Dit gebied dient om de energieband te doen buigen en deze gebogen band zal een nieuwe grenslaag vormen om de dragers te blokkeren die bewegen naar het opper-30 vlak waardoor een verhoging wordt verkregen van de restpotentiaal een verlaging van de lichtgevoeligheid en een verlaging van de ladingspotentiaal.

Er zal bovendien een geleidend kanaal worden gevormd in de richting evenwijdig aan het oppervlak door deze dragers die zijn verzameld in de nabijheid van het tussenvlak waardoor het makkelijk mogelijk wordt voor de dra-35 gers on te worden verstrooid. Ook wanneer het beeld wordt overgebracht en geladen met el.ectriciteit, dus wanneer de film wordt geladen in het patroon overeenkomend met het beeld worden de dragers verstrooid zodat er ook een ontwikkeling zal zijn van een koppeling van ladingen via de iso- 3 $ 8 ^ * V ^ ^ -8- 24856/Vk/tj lerende laag, met het resultaat dat de oplossende kracht zal dalen, waardoor een gebladderd beeld zal verschijnen.

Het is gebleken dat met het oog op de voorafgaande bevindingen het mogelijk is het totale oppervlak van de lichtontvanger te la-5 den met een gelijkmatige potentiaal Vg en zodanig te rangschikken dat wanneer de gelijkmatige potentiaal wordt gesplitst in heldere gebieden en donkere gebieden door een bepaalde ruimtefrequentie de potentiaal een scherpe verandering zal vertonen zoals weergegeven in fig. 2A en dat dit een voortreffelijke oplossende kracht zal geven, waardoor de blaarvorming van 10 het beeld wordt voorkomen. Wanneer echter de beschermende laag van het oppervlak niet voldoende is zal de verandering tussen het heldere en donkere gebied een overgangspatroon vertonen zoals weergegeven in fig. 2B, hetgeen leidt tot een verminderde oplossende kracht en dit geeft aanleiding tot de ontwikkeling van een restpotentiaal waardoor blaarvorming van 15 het beeld ontstaat.

Wanneer de beschermende laag wordt toegepast met de samenstelling zoals vermeld, bij experiment 1 zal het nodig zijn te vertrouwen op een methode waarmee de ruimtelading voor elke fotografische bewerking kan worden geneutraliseerd. Zo zal het nodig zijn een lading met tegen-20 gestelde polariteit of een alternerende ladingstroom of gelijktijdige aanbrenging van zowel een spanning met omgekeerd signaal toe te passen tijdens het bestralen met licht. In een dergelijk geval zal de nauwkeurige regeling van de omstandigheden voor de electrofotografische apparatuur ook ingewikkeld worden en dit is niet praktisch. Teneinde dergelijke gecorapli-25 ceerde bewerkingen zoals boven aangegeven te vermijden kunnen ook de omstandigheden die heersen bij de isolerende en beschermende laag zoals vermeld in experiment 2 worden aangepast en de hoogte van de grenslaag kan worden verlaagd teneinde de isolerende en beschermende laag enige mate van geleidbaarheid te geven en deze techniek zal slechts tijdelijk goed werken. 30 In een dergelijk geval zal de mogelijkheid van de laag om het oppervlak van de a-Si film te beschermen minder worden en de laag zal niet in staat zijn bestand te zijn tegen het gebruik hiervan gedurende een langere tijdsduur.

Zoals boven aangegeven liggen de problemen samenhangende 35 met de conventionele lichtontvangers bij factoren samenhangende met de hoogte van de grenslaag door het verschil tussen de verboden bandbreedte van de lichtontvanger en de verboden bandbreedte van de beschermende laag van het oppervlak, de scherpe veranderingen ontwikkeld in de grenslaag en os 0 i 9 8 ö .9- 24856/Vtftj de produktie van een gebied van ruimtelading veroorzaakt door dergelijke dragers die worden geblokkeerd en verzameld bij het tussenvlak tussen de lichtontvangende laag en het oppervlak van de beschermende laag. Op basis hiervan is in het kader van de uitvinding gevonden dat door het zodanig 5 rangschikken dat de verboden bandbreedte van de beschermende laag van het oppervlak zodanig te veranderen dat deze progressief groter wordt wanneer o men gaat van het tussenvlak naar het oppervlak van de lichtontvanger, de grenslaag aangebracht bij het tussenvlak in hoogte zal afnemen en gelijktijdig de verandering minder wordt en dat zodoende de breedte van het ge-10 bied van de ruimtelading groter wordt zodat de dichtheid van de verzamelde lading kan worden verlaagd en dat als resultaat hiervan het geleidende kanaal niet makkelijk wordt gevormd.

Daarom is in het kader van de uitvinding geprobeerd de sa-menstellingsverhouding Si/N van amorf siliciumnïtride zodanig te verkrij-15 gen dat deze kleiner wordt wanneer men gaat van het tussenvlak naar het oppervlak. De structuren van de energieband van de lichtontvanger op basis van deze methode zijn weergegeven in de fign. 3 en 4. Fig. 3 geeft de toestand weer dat de verboden bandbreedte van de beschermende laag van het oppervlak continu toeneemt wanneer men gaat van het oppervlak van de licht-20 ontvangende laag naar het oppervlak van de lichtontvanger. Anderzijds geeft fig. 4 de toestand weer dat de breedte van de verboden band stapsgewijs toeneemt. Door deze opstelling benadert de samenstelling van de film van amorf siliciumnitride aangebracht in de nabijheid van het oppervlak van de lichtontvanger sterk Si^Njj, zodat de doelstelling van de bescherming van het 25 oppervlak goed kan worden bereikt. Zoals ook weergegeven in fig. 5 is het effectief een verdere p-type geregelde laag 4 aan te brengen tussen de lichtontvangende laag 2 en de isolerende en beschermende laag 3 om de vorming van een gebied met ruimtelading en een geleidend kanaal te vermijden. Teneinde de p-type laag 4 te verkrijgen is het alleen noodzakelijk een 30 stof te gebruiken zoals gasvormig B^Hg als onzuiverheid in het gas. Hierbij moet echter worden opgemerkt dat een intensief p-type de verlaging van de weerstand van het oppervlak zal veroorzaken, hetgeen op zijn beurt de aantasting van de kwaliteit van het beeld zal veroorzaken. Zodoende moet de p-type laag een geschikte weerstand hebben en een geschikte dikte. Als 35 resultaat van het experiment moet de dikte hiervan bij voorkeur zijn gelegen in het gebied van 30 - 1.000¾.

Het resultaat van dit experiment, uitgevoerd volgens de uitvinding, is als volgt. Hierbij moet worden begrepen dat de methode ter 1 988 -10- 24856/Vk/tj vorming van een a-Si lichtontvangende laag en de dikte van de laag precies gelijk zijn aan de omstandigheden zoals vermeld in de experimenten 1 en 2. Bij het onderhavige experiment werd de vorming van de film van amorf sili-ciumnitride echter uitgevoerd onder de omstandigheden zoals vermeld in ex-5 periment 2 in de beginperiode van de filmvorming en door het continu veranderen van de omstandigheden wanneer de vorming van de film voortduurde zodat de samenstelling werd veranderd totdat uiteindelijk de omstandigheden gelijk waren aan die vermeld in experiment 1 en zodoende de film werd gevormd met een dikte van 1.500¾. De verhouding van de samenstelling Si/N 10 van dit siliciumnitride bleek nagenoeg continu te zijn verschoven van 1,2 tot 0,8 wanneer men gaat naar het oppervlak van de film.

Het resultaat van de kopieertest onder toepassing van deze aldus verkregen lichtontvanger was zodanig dat een helder beeld werd verkregen uitgaande van het eerste vel van de kopie en er geen problemen op-15 traden bij het daaropvolgend continu kopiëren. Ook bij de met tussenpozen werkende duurtest die werd uitgevoerd gedurende een lange periode onstonden geen problemen tot de 100.000ste kopie. Zodoende voldeed de lichtontvanger van dit experiment volledig met betrekking tot de langere bedrijfsduur.

Als resultaat van de diverse experimenten bleek dat door 20 de rangschikking van de film van amorf siliciumnitride deze een dikte had tussen 500-10.000¾ en door het aanbrengen van een vergroting van de bandopening tussen 2,O-5,0eV werd een werking verkregen die vergelijkbaar is met het bovenvermelde.

Zoals duidelijk zal zijn uit de voorafgaande beschrijving 25 wordt de lichtontvanger volgens de onderhavige uitvinding zodanig gevormd dat de verboden bandbreedte van de beschermende laag van het oppervlak geleidelijk aan toeneemt wanneer men gaat van het oppervlak van de licht-ontvangende laag naar het oppervlak van de lichtontvanger. Zodoende kan de lichtontvanger volgens de onderhavige uitvinding voldoende bestand zijn 30 tegen het gebruik gedurende een langere tijdsduur en bovendien kan een voldoende mate van kopiëren worden verkregen zonder dat dit gepaard gaat met een achteruitgang van de kwaliteit van het beeld. Ook kan de lichtontvangende laag voldoende stabiel beschermd zijn door de beschermende laag van het oppervlak en zodoende de bedrijfsduur van de lichtontvanger worden 35 verlengd.

De bovenvermelde beschrijving is geconcentreerd op het amorfe siliciumnitride in de beschreven uitvoeringsvormen, waarbij het echter ook mogelijk is om op vergelijkbare en effectieve wijze andere öj31938 -11- 24856/Vk/tj soorten isolerende en beschermende lagen aan te brengen zoals amorf silicium oxide en amorfsiliciumcarbide in een laag. Zodoende wordt dan ook een licht-ontvanger van amorf silicium verkregen voor electrofotografie met een beschermende laag voor het oppervlak aangebracht aan de bovenkant van een licht 5 ontvangende laag van amorf silicium en met een verboden bandbreedte zodanig aangebracht dat een progressieve toeneming plaats heeft wanneer men gaat van het oppervlak van de lichtontvangende laag naar het oppervlak van de beschermende laag van het oppervlak. Een laag van p-type amorf silicium kan zijn aangebracht tussen de lichtontvangende laag van amorf silicium en 10 de beschermende laag van het oppervlak.

-CONCLUSIES- 8 ö ü 1 S 8 8

Claims

1. Lichtontvanger op basis van amorf silicium voor electrofoto-grafie, met het kenmerk, dat deze bestaat uit een lichtontvangende laag 5 van amorf silicium en een het oppervlak beschermende laag aangebracht op de lichtontvangende laag van amorf silicium, welke oppervlakte beschermende laag met een verboden bandbreedte zodanig is aangebracht dat deze progressief toeneemt wanneer deze loopt van een oppervlak van de lichtontvangende laag van amorf silicium naar een oppervlak van de beschermende laag 10 van het oppervlak.

2. Lichtontvanger op basis van amorf silicium voor electrofoto-grafie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de beschermende laag van het oppervlak een dikte heeft van 500 tot IO.OOoS.

3. Lichtontvanger op basis van amorf silicium voor electrofoto-15 grafie, volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de laag ter bescherming van het oppervlak is samengesteld uit amorf siliciumnitride dat waterstof 'bevat en waarvan de verhouding van de samenstelling Si/N is gelegen tussen 0,75 en 10 en de verhouding van de samenstelling zodanig is dat deze progressief afneemt wanneer men gaat van het oppervlak van de lichtontvangen-20 de laag van amorf silicium naar het oppervlak van de beschermende laag van het oppervlak.

4. Lichtontvanger op basis van amorf silicium voor electrofoto-« grafie volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de dikte van de beschermende laag van het oppervlak is gelegen tussen 500 en 10.0008. 25 5. Lichtontvanger op basis van amorf silicium voor electrofoto- grafie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze verder omvat een laag van het p-type amorf silicium met een dikte van 30 tot 1,0002 en aangebracht tussen de lichtontvande laag van amorf silicium en de laag ter bescherming van het oppervlak. 30 6. Lichtontvanger op basis van amorf silicium voor electrofoto- grafie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de lichtontvangende laag van amorf silicium wordt gevormd door het toepassen van de plasma CVD-tech- niek en onder gebruik making van gasvormig SiH^, N2-gas en gasvormig BgHg 12 en met een weerstand van ten minste 10 fl.om in het donker. 35 7, Lichtontvanger op basis van amorf silicium voor electrofoto- grafie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de lichtontvangende laag van amorf silicium wordt gevormd onder toepassing van plasma CVD-techniek 8501988 _13- 24856/Vlc/tj en onder gebruik making van gasvormig SiH^, gasvormige stikstof, gasvormig en gasvorming PH^ en met een weerstand van ten minste 10^ Si.cm in het donker.

5 9 λ ™ Λ «1 Λ " Λ ^ H s >» ·* , ·