CN87102172A

CN87102172A - 电子照相用的光接收元件

Info

Publication number: CN87102172A
Application number: CN87102172.2A
Authority: CN
Inventors: 白井茂; 齐藤惠志; 新井孝; 加藤富; 藤冈靖
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-01-23
Filing date: 1987-01-23
Publication date: 1987-11-11
Also published as: JPS632067A; EP0249302A3; AU594267B2; DE3789522T2; JPH0719068B2; US4738913A; AU6796587A; DE3789522D1; CA1303408C; CN1014187B; ES2054659T3; EP0249302B1; EP0249302A2

Abstract

用于电子照相技术中的光接收元件，包括复印用基体和由电荷注入阻挡层、光导层和表面层组成的光接收层。其中电荷注入阻挡层由含硅原子作为主要成分的非晶态材料和一种电导率控制元素组成；光导层由含硅原子作为主要成分的非晶态材料和选自氢原子和卤素原子的至少一种元素组成；表面层由含硅原子、碳原子和卤素原子的非晶态材料组成，且表面层中氢原子的含量在(41-70)原子％范围之内。

Description

本发明涉及一种改进了的电子照相用的光接收元件。它对诸如光这样的电磁波是灵敏的（这里的光可广义地理解为诸如紫外线、可见光、红外线、X-射线和γ-射线）。

作为形成电子照相用的光接收元件中的光接收层的光导材料，它需要有高灵敏度，高S/N比〔光电流（Ip）/暗电流（Id）〕，能表征所发射电磁波的特征谱，响应快且具有所期望的暗电阻。它还需要对于像人这样的生物是无害的。

特别是当它作为办公室用的电子照相的光接收元件时，不造成污染是非常重要的。

从这些观点出发，人们的注意力已集中在含有硅原子（下称“a-Si”）的非晶态材料做成的光接收元件，譬如在西德公开说明书第2746967和第2855718中，它们报导了光接收元件用作电子照相中的图象成形元件。

对于现有的a-Si材料组成的光接收元件，已经从它们的光学、电学和诸如暗电阻、光灵敏度以及光响应度等光电导特性，应用范围特性，经久耐用性等方面做了改进。

不过，为了制造实用的光接收元件而进一步改善它们的综合特性，仍然存在一些有待解决的问题。

例如，当把现有的光接收元件用做电子照相中的光接收元件时，为提高其光灵敏度和暗电阻，总要关注现有的光接收元件在这种应用中的剩余电压。以及将它作长时间周期的反复使用时，会因反复使用，疲劳积累，从而引起所谓重影现象，这时出现残余图象。

进而，在用a-Si材料，氢原子，卤素原子例如氟原子和氯原子制备常规的电子照相用光接收元件的光接收层时，在这种层内有选择地加进用以控制导电类型的元素，例如硼原子或磷原子，或者其它种类的原子，来改善性质。

然而，这样得到的光接收层，在电学特性，光电导性质和/或击穿电压等方面，由于采用组分合并的方法，有时会随之产生一些缺点。也即，当使用带有这种光接收层的光接收元件时，由光辐射在这种层里产生的光载流子的寿命是不够长的;以及不能实现完全阻止在暗区内的电荷从基体一侧注入;以及类似于局部击穿现象（这种称为“半色调背景上的白色椭圆斑记）的图象缺陷;或者类似于由清洁用的叶片的磨损所引起的其它图象缺陷，即所谓“白线道”，这些缺陷在把图象转印到纸张上时会表现出来。

进而，当把上述光接收元件用于很潮湿的环境中，或是在这样的环境中存放过以后再用时，所谓的“图象流”有时也会在转印图象上出现。因此，不单要对a-Si材料本身做进一步的改进，更要得到一种不会带来任何上述问题的光接收元件。

本发明的目的在于提供一种电子照相用的光接收元件，它含有主要由a-Si组成的光接收层，不存在上面的问题，並能满足电子照相的各种要求。

也即，本发明的主要目的在于提供一种电子照相用的光接收元件。它含有一个由a-Si组成的光接收层，其电学的，光学的和光电导性质总是十分稳定地几乎不依赖于工作环境。也即能极好地防止光学疲劳，反复使用也不引起退化，有极好的耐用性和防潮性，並且不呈现或很少呈现出剩余电压。

本发明的另一个目的是要提供一种光接收元件，它含有由a-Si形成的光接收层，该层与基体很好地结合在一起。它可以直接沉积在基体上，也可以处在夹层之间;从结构的排列看，这种结合是密集的和稳定的;整个这一层是高质量的。

本发明的又一个目的在于提供一种电子照相用的光接收元件，它含有一个由a-Si组成的光接收层。在形成静电潜像的过程中，该层表现出一种充分的电荷维持作用;而当它被用于电子照相方法中，有着很好的电子照相特性。

本发明的再一个目的在于提供一种电子照相用的光接收元件，它含有由a-Si组成的光接收层。该层既不会引起图象的缺陷，在长时间周期的反复使用中，也不会在图片上引起可见图像的图象流，而且它能给出带有清晰的半色调的高分辨可见图象，这样的图象是高密度的，高质量的。

本发明的另外目的在于提供一种用于电子照相的光接收元件，它含有由a-Si组成的光接收层。该层具有光响应度高，S/N高和耐压高的特性。

发明人为了对现有的电子照相的光接收元件解决上述问题並要达到上述目的，做了认真的研究，最终，以下面所描述的研究为基础，做出了本发明。

这就是说，为了对现有的电子照相用的光接收元件解决上述问题和达到上述目的，发明人做了各种各样的研究，这些研究都集中在表面层上。结果，发明人发现，当表面层由一种含有硅原子，碳原子和氢原子的非晶态材料组成时，而且氢原子的含量控制在41-70原子%范围之间时，就可令人满意地消除现有的电子照相用光接收元件的那些问题，有效地达到上述目的。

因此，本发明就是要提供一种电子照相用的光接收元件。它的基本组成是：一个适用于电子照相的基体;一个由电荷注入阻挡层组成的光接收层（该接收层是由一种非晶态材料做成的，这种材料含有硅原子作为其主要组份原子，还有一种用来控制导电率的元素）;一个光导层，这层由硅原子为主要组份原子和至少一种选自氢原子和卤素原子的非晶态材料〔下称：“A-Si（H.X）”〕组成的;以及一个具有自由表面的表面层，这个自由表面是由一种含有硅原子、碳原子和氢原子的非晶态材料〔下称“A-Si∶C∶H”〕组成，其中氢原子的含量应控制在41-70原子%的范围内。

按照本发明的光接收元件，它可以有一个对长波长光的吸收层（下称“IR层”），该层由含有硅原子和锗原子的非晶态材料组成，而且如果需要，在基体和电荷注入阻挡层之间至少还有氢原子或是卤素原子〔下称“A-SiGe（H.X）”〕。

按照本发明的光接收元件，它还可以有一层接触层，该层由含有硅原子和至少从氮原子、氧原子和碳原子中选一种的非晶态材料组成，如果需要，至少还有氢原子或是卤素原子〔下称“A-Si（N，O，C）（H.X）”〕。这一层处于基体与IR层之间，或是基体与电荷注入阻挡层之间。

而且，上述光导层还可能含有氧原子或/和氮原子。上述电荷注入阻挡层还可能也含有这种元素，以便控制导电性。作为这层的成分，它可能沿着厚度方向均匀分布，或是大部分分布于靠近基体附近的局部层区。进而，电荷注入阻挡层可能至少含有一种从氮原子、氧原子和碳原子中选出的原子，作为组份原子可能沿着厚度方向均匀分布，或是大部分分布于靠近基体附近的局部层区。

上述的IR层含有至少一种选自氮原子、氧原子、碳原子的原子和一种用来控制导电性的元素作为该层的组成成分。

根据本发明，这种含有上述光接收层的光接收元件用于电子照相，避开了上述关于现有的电子照相用光接收元件的问题。它具有实用意义的非常好的电学、光学和光电导特性，而且还有极好的耐用性和良好的使用环境特性。

尤其是，按照本发明的电子照相用光接收元件，具有显著的，与工作环境无关的稳定的电学特性，达到光响应度高，S/N比高，甚至当反复地长时间周期使用时，也不引起任何不希望有的因剩余电压带来的影响。此外，它具有足够的耐潮湿和抗光学疲劳的特性。而且，反复使用时，既不退化，也不存在击穿电压的缺点。

由于这个原因，按照本发明的用于电子照相的这种光接收元件，即使在长时间周期的反复使用情况下，也可获得具有较为清晰的半色调的高分辨可见光学图象，这样的图象是高密度、高质量的。

附图的简要描述

图1（A）到图1（D）表示根据本发明的电子照相用的典型光接收元件的层结构示意图。

图2到图7为表征IR层中锗原子沿厚度方向分布的视图。

图8到图12为表征Ⅲ族原子或Ⅴ族原子在电荷注入阻挡层中沿厚度方向分布的视图。

图13到图19为表征自氮原子、氧原子和碳原子中至少选用一种在电荷注入阻挡层中沿厚度方向分布的视图。

图20（A）到图20（C）是一些按照本发明的电子照相用的光电接收元件中基体的表面形状实例的示意图。

图21是根据本发明的电子照相用光接收元件的典型实例简图。该元件具有图1（C）所示的光接收层，这一层是形成在具有较好表面的基体上的。

图22到图23是一个典型方法的示意说明图，这个方法是制备用于图21所示的光接收元件的有较好表面的基体的方法。

图24是一个用来制备根据本发明的电子照相用光接收元件的制造设备示意说明图。

图25和图26分别是表示例如在图7、17和28以及例8、18和29中光接收元件基体表面形状的示意图。

图27是一个表示例2的电荷注入阻挡层中硼原子和氧原子沿厚度方向分布的视图。

图28是一个表示例10和20中硼原子和氧原子在电荷注入阻挡层及锗原子在IR层中沿厚度方向分布的视图。

发明的详细描述

按照本发明的电子照相用光接收元件的典型实例，可用专门的参考图来说明。这种描述並不意味着限制了本发明的范围。

本发明用的典型的光接收元件，如图1（A）到1（D）所示。图示出光接收层、基体101、电荷注入阻挡层102，光电导层103、表面层104、自由表面105、IR层和接触层107。

图1（A）为简图，它表示本发明典型的层结构，该光接收元件由基体101和光接收层100组成。其中光接收层是由电荷注入阻挡层102，光电导层103和表面层104构成。

图1（B）是简图，它表示本发明的又一个典型的层结构，该光接收元件由基体101和光接收层100组成。其中光接收层由IR层106，电子注入阻挡层102，光电导层103和表面层104构成。

图1（C）表示本发明的另一个典型层结构，它是由基体101和光接收层100组成的。其中光接收层由接触层107，IR层106，电荷注入阻挡层102，光电导层103和表面层104构成。

图1（D）表示本发明的另一个典型层结构，它是由基体101和光接收层100组成的。其中光接收层由接触层107，电荷注入阻挡层102，光电导层103和表面层104构成。

下面将对本发明的光接收元件的基体和各组成层加以说明。

基体101：

本发明所用的基体101可为导电体或绝缘体。导电的支撑体可采用，如：Nicr、不锈钢、Al、Cr、Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt和Pb等金属或他们的合金。

绝缘支撑体可采用胶片或合成树脂板，如：聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、纤维素、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、玻璃、陶瓷材料和纸张。需指出，这些绝缘性基体是其至少一个表面上有导体，而把光接收层就置于这样的面上。

如：对于玻璃的情况，在他的表面上设有一层用Nicr、Al、Cr、Mo、Au、Ir、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pd、In₂O₃、SnO₂、ITO（In₂O+SnO₂）等制成的膜层。对于绝缘树脂膜，比如：聚酯膜片的情况，其导电性可通过真空沉积、电子束喷镀、溅射等方法，来设置一层金属膜层，如：Nicr、Al、Ag、Pd、Zn、Ni、Au、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、Tl和Pt。这种基体可以有任意的外形，如：圆柱体形，带状或板状，可按使用的需要而定。例如图1所示的光接收元件用在连续高速复制时，其合适的外形为环带状或园柱体状。

支撑物的厚度可按所需制成的光接收元件的具体要求来适当地确定。

在光接收元件需有柔软性时，可做得很薄，使其在一定的范围内发挥一个基体的作用。不过，从制备和处理的角度，或从基体的机械强度着眼，厚度通常要大于10微米。

而且，作为基体的表面可能是不平坦的，为的是不出现所谓边缘结构的效应所引起的图形缺陷。这种边缘结构可能出现在利用单色相干光（如激光）所获得的图象过程中。

对于这种情况，基体的不平坦表面可以利用合适的切削工具，如：V形夹钳，研磨而成。即，先把所说的切削工具安装在研磨机或车床上予定的位置，然后沿着一定的方向有规则地移动圆柱形基体，使之按予定的要求转动。从而，得到表面经处理的，具有合乎要求的斜度和深度的倒V型不平坦表面的圆柱形基体。

这种不平坦性是由沿着圆柱形基体的中心轴线形成一种螺旋结构，这种螺旋结构可能是双重的，或是三重的。在相反的情况下，也可能是反向的螺旋结构。

此外，园柱形基体的这种不平坦性，在由形成所说的螺旋结构的同时，还沿着圆柱状基体的中心轴形成一条滞后带。在基体表面形成的不规则凸起造成的一种倒V形，由此能很精细地控制层厚的不均匀性，並在基体与其上所形成的层之间取得紧密的约束和电接触。

而且，关于倒V形，可以是等边三角形，直角三角形或不等边三角形。其中选用等边三角形和直角三角形为好。

通过控制条件，基于下述几点考虑而适当地确定基体表面各个方向上形成的这种不平坦性。

首先，由a-Si（H，X）组成的光接收层，这层的性能可能随着基体表面的状况有较大的变化。

所以，对基体表面各个方向形成的不平坦性，必须要不导致影响a-Si（H，X）组成的层的性能。

其次，如果在光接收层的自由表面存在着极端的不平坦，则在可见图象形成之后的表面处置过程中，要想做到充分的处理是困难的。此外，在用叶片清洁的过程中，叶片将很快受到损坏。

从避免在层形成和电子照相过程中出现的种种问题，也从要阻止因干涉图形所引起的各种问题的出现，这种基体表面形成的不平坦的节距，以0.3到500微米为好，更好是1.0到200微米，最好是5.0到50微米。

至于不平坦的最大深度，较为优选的是0.1到5.0微米，更好些是0.3到3.0微米，最好是0.6到2.0微米。

尤其，当不平坦的节距和深度在上述区域内时，这种不平坦的凹痕（或是线性的凸起）的倾斜度以1到30度为好，更好是3到15度，而最好是4到10度。

另外，由于这种基体表面上形成的各层层厚的不均匀所造成的最大厚度的差值，在相同节距含义下，以0.1到2.0微米为好，更好是0.1到1.5微米，最好是0.2到100微米。

另一个方案是，基体表面的这种不平坦性，可由许多精细的球形小坑组成。这种小坑能有效地消除因使用单色相干光（如激光束），由干涉环结构形成有缺陷的图象。

在这种情况下，由精细的球形小坑构成的各个不平坦的R度要小于电子照相中光接收元件所要求的分辨能力。

一种典型的利用多个精细的球形小坑组成基体表面不平坦的方法，可用图22和图23说明。图22是一个示意图，它是本发明电子照相用的光接收元件中基体表面上具有这种形状的典型例子，放大其中一段不平坦表面的形状，可见一个支撑体2201，一个支撑面2202，一个标准的刚性球2203和一个球形小坑2204。

图22还表示一个用上述方法制成表面形状的典型例子，即刚性球2203从一个予定的位置自由下落，碰在基体的表面2202上，结果形成球形小坑2204。在基体表面上许多具有基本上相等曲率半径R和相同宽D的刚性球形小坑2204是由许多直径R′基本相等的标准刚性球2203，同时或依次从同一个高度落下而形成的。

图23表示一个如同上述那样，由许多球形小坑形成表面不平坦形状的基体的典型实例。其中，大量的，而且基本上重量相等的小球2303，2303…，有规律地落到支撑件2301的表面2302的不同位置，形成大量的小坑2304、2304…。这些小坑是彼此紧密搭接的，在这种情况下，基本上等曲率半径和等宽度，以形成互相交错的小坑2304、2304…。这就要求球体2303，2303…自由落下，並使多个球2303在与支撑体2302碰撞时，有个相对的位移。

顺便提及，利用球形小坑在本发明的电子照相中用的光接收元件基体上形成不平坦形状的曲率半径为R和宽度为D的小坑，对于有效地防止光接收元件中干涉环的出现是一个重要的因素。

本发明做过多种实验，结果发现下面的事实，即：如果曲率半径R和宽度D满足下列关系式：

(D)/(R) ≥0.035

则，每个小坑中会因球形干涉而出现半个或更多个牛顿环。而且，如果它们满足下述关系：

(D)/(R) ≤0.055

则，每个小坑中就会因球形干涉出现一个或更多个牛顿环。

从以上所述，由于色散在整个光接收元件的各个小坑中引起的干涉环，从而可防止在光接收元件中发生干涉环。优选的 (D)/(R) 比为大于0.035，而更可取的为大于0.055。

此外，还要求由这种球形小坑形成不平坦的宽度D最大约为500μm，较为可取的是小于200μm，最好是小于100μm。

图21是一个简图，它图示出光接收元件的一个最佳实施例。它表示由上述基体和光接收层100组成的光接收元件。该接收层由接触层2107，IR层2106，电荷注入阻挡层2102，光导电层2103，和带有自由表面2105的表面层2104构成。

接触层107（或2107）

本发明的接触层107（或2107）由一种含有硅原子和至少一种选自氮原子、氧原子和碳原子的非晶态材料形成，如果需要还可含有氢原子或/和卤素原子。

此外，接触层可含有一种用来控制电导性的元素。

本发明的光接收元件中设置接触层的主要目的是为了在基体和电荷注入阻挡层之间，或是在基体和IR层之间增加束缚力。在接触层中加入控制电导性的元素时，可有效地改善基体和电荷注入阻挡层之间的电荷输送。

作为用来控制电导性所必须的元素，可以是把多种原子加入接触层中，至少可从氮原子、氧原子或碳原子中任选一种，它们可以是均匀地分布在整个层内，也可是不均匀地顺着厚度方向分布。

本发明的光接收元件中，加入到接触层里的氮原子、氧原子或碳原子的数量可按使用目的适当地确定。

其优选的量是5×10^-4到7×10原子%，更好的是1×10^-3到5×10原子%，最佳的是2×10^-3到3×10原子%。

对于接触层的厚度，可予先根据所需的束缚力、电荷输运效率以及生产的可能性来适当地确定。

其优选的量是1×10^-2到1×10μm，最好是2×10^-2到5μm。

就在接触层中加入氢原子和卤素原子而言，氢原子数量或卤素原子的数量，或是氢原子与卤素原子数量的总和，其优选值为1×10^-1到7×10原子%，更好的是5×10^-1到5×10原子%，最佳值为1到3×10原子%。

IR层106（或2106）

本发明的电子照相用的光接收元件中，IR层是由A-SiGe（H.X）形成的，将它直接沉积在上述基体或接触层上。

至于IR层中包含的锗原子，可以均匀地分布在整个层区内，也可以是在整个层的厚度方向不均匀地分布着。

不过，在任何情况下，锗原子沿着与基体表面平行方向的分布必需是均匀的，以便取得均匀的特性。

（这里或下面所指的均匀分布意味着锗原子在层内的分布，既在沿基体表面平行的方向上是均匀的，在厚度方向上也是均匀的。不均匀分布意味着层内锗原子的分布在沿基体表面平行的方向上分布是均匀的，而在厚度方向分布是不均匀的。）

也就是说，当沿着整个层的厚度方向锗原子为不均匀地分布时，加入的锗原子处于这样一种（分布）状态，即在基体附近的层区比远离基体的层区（即光接收层的自由表面附近的层区）分布得要多，或者是相反的分布状态。

在最佳实施例中，锗原子是沿着整个IR层的厚度方向不均匀地分布着。

在其中一个最佳实施例中，所含的锗原子处于这样的（分布）状态，即它们是按从基体附近层区向电荷注入阻挡层附近层区减少的方式变化着的。在这种情况中，在IR层和电荷注入阻挡层之间，亲合性变得非常好。而且，如同后面的详细叙述，当锗原子的分布浓度在邻近基体的层区成为有明显增大时，这种IR层变得对长波长光能显著地、完全地吸收，而这种光是很难被光导电层吸收的，尤其是在用半导体激光做光源的情况下。这样做的最终结果是，可以有效地防止出现由基体表面的反射光所引起的干涉。

参照表示锗原子分布的图2到图7，可以对所包含的锗原子沿IR层厚度方向分布不均匀的这种典型实例加以说明。当然，本发明不仅仅限于这些实例所规定的方式。

在图2到图7中，横坐标代表锗原子的浓度C，纵坐标代表IR层的厚度，t_B则代表从t_B向t_T含有锗原子的IR层的二个终端位置。

图2所示第一个典型的IR层中锗原子沿厚度方向分布的例子。在这个例子中，锗原子是这样分布的：在从位置t_B（IR层与基体接触的位置）到位置t₁的范围内，浓度C维持常数值C₁，在从位置t₁到位置t_T的区域内浓度C逐渐连续地从C₂减少，在t_T位置锗原子的浓度为C₃。

在图3所示的例子中，IR层中所含锗原子的浓度C是这样分布的：从位置t_B的浓度C₄连续地减小到位置t_T处的浓度C₅。

在图4所示的例子中，锗原子的浓度分布C是：在从位置t_B到位置t₂的区域内，浓度C₆维持常数，在从位置t₂到位置t_T的区域内，它逐渐地连续减小，在位置t_T处，浓度基本上为零。（“基本上为零”意思是浓度低于可检测的极限）

在图5所示的例子中，锗原子的浓度C是这样分布的，在从位置t_B到位置t_T的区域内，浓度C_B逐渐地连续减小，在t_T处浓度基本为零。

图6所示的例子中，锗原子的浓度C是这样分布的，在位置t_B到位置t₃的区域中，浓度C₉维持常数，在从位置t₃到位置t_T的区域中，浓度C₉线性地减小，直到浓度为C₁₀。

图7所示的例子中，锗原子的浓度C是这样分布的，在从位置t_B到位置t_T（在此浓度基本为零）的区域内，浓度C₁₁线性地减小。

图2到图7表示锗原子在IR层内厚度状态分布。在本发明的光接收元件中，IR层内锗原子的浓度（C）可优选成：在靠近基体的位置处高，而在靠近界面的t_T位置处则大大地减少。

含于IR层内的锗原子的厚度状态分布是这样的：锗原子的最大浓度Cmax优选为大于1×10³原子ppm，更好的是大于5×10³原子ppm，最优选的是大于1×10⁴原子ppm，这些都是以硅原子和锗原子的总数量为基础。

对于IR层中所含的锗原子的数量，可按予定的要求适当地确定。不过，它的优选值是1到1×10⁶原子ppm，更好的是10²到9.5×10⁵原子ppm，最优选的是5×10²到8×10⁵原子ppm，这些也是以硅原子和锗原子的总数量为基础的。

此外，IR层还可能含有至少一种从氮原子，氧原子和碳原子中选出的控制导电率的元素。

在这种情况中，其量被优选为1×10²到4×10原子%，较好的选择是5×10^-2到3×10原子%，最佳的则是1×10^-1到25原子%。

至于用来控制导电性的元素-在半导体内被称作杂质，可以用d表示，这里能够使用的元素可包括属于周期表中第Ⅲ族的原子，它们提供P-型导电性（下面简称为“Ⅲ族原子”），或者是属于周期表中第Ⅴ族的原子，它们提供n-型导电性（以下简称为“Ⅴ族原子”）。具体地讲，Ⅲ族原子可包括B（硼），Al（铝），Ga（镓），In（铟）和Tl（铊），其中B和Ga是特别优选的，Ⅴ族原子可包括P（磷），As（砷），Sb（锑），和Bi（铋），其中P和Sb是特别优选的。

至于用来控制导电性的元素的数量，其优选值为1×10^-2到5×10⁵原子ppm，较好的是5×10^-1到1×10⁴原子ppm，最佳的是1到5×10³原子ppm。

至于IR层的厚度，其优选值是30

到50μm，更优选是40 到40μm，最好的优选是50

到30μm。

电荷注入阻挡层102

在本发明的电子照相用光接收元件中，电荷注入阻挡层102，是由A-Si（H.X）形成的，其中所含的元素控制成在整个层区内均匀地分布着，或是在基体一侧元素分布量较大。

至于所说的膜层，可以含有从氮原子，氧原子以及碳原子中挑选的至少一种原子，而且均匀地分布在整个层区内，或者部分层区内。然而，大部分是在基底内。

而电荷注入阻挡层102安排在基底101，IR层106，或者接触层107上。

包含在电荷注入阻挡层内的卤素原子（X），最好是包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）和碘（I），特别以氟和氯为最佳。

包含在层102中的氢原子所占的量，卤素原子所占的量，或者氢原子和卤素原子的和所占量的比值，最好是1%-40%的原子，而最佳比值是5-30原子%。

至于包含在层102，控制导电性的元素，类似于如前所述的IR层的情况，可以使用第Ⅲ族或第Ⅴ族的原子。

作为典型的例子，在电荷注入阻挡层中，Ⅲ族原子或Ⅴ族原子在层厚度方向上的分布情况，参照图8到图10，将予以说明。

在图8-12中，横座标表示Ⅲ族原子或者Ⅴ族原子的浓度C的分布，纵轴表示电荷注入阻挡层的厚度;t_B表示相邻于基底的层的极端位置，t_T表示远离基底的层的另一极端位置。由t_B端到t_T端，构成了该电荷注入阻挡层。

图8表示在电荷注入阻挡层中Ⅲ族原子或Ⅴ族原子浓度状态分布的第一个典型例子。在此例中，Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的分布情况是，在位置t_B-t₄范围内，其浓度C保持常数值C₁₂，而在位置t₄-t_T范围内，该浓度值C由C₁₃逐渐地，连续地减少，直到浓度值为C₁₄，在t_T处Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的浓度为C₁₄。

在图9所示的例子中，在光接收层中Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的浓度C的分布是，由位置t_B的浓度C₁₅，连续地减少到位置t_T处的浓度C₁₆。

在图10所示的例子中，Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的浓度C分布是，在位置t_B到t₃范围内，浓度C₁₇保持常数，而在t₅到t_T范围内，浓度C₁₇线性地减少到浓度C₁₈。

在图11所示的例子中，Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的浓度C的分布是，在位置t_B到t_b范围内，浓度C₁₉保持常数，而在位置t_b到t_T范围内，浓度由C₂₀线性地减少到浓度C₂₁。

在图12所示的例子中，Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的浓度C的分布是，在位置t_p到t_T范围内，使浓度C₂₂保持常数。

在电荷注入阻挡层中，含有Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的情况，在该层靠近基底区域，在层厚度方向原子浓度分布是更高。Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的稠密度分布方式，最好是控制Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的最大浓度大于50ppm的原子，大于80ppm的原子为更好，而大于10²原子ppm为最好。

包含在电荷注入阻挡层中的Ⅲ族原子或Ⅴ族原子所占总量的比值，按照需要予以适当地确定。然而，较好的是3×10-5×10⁵ppm原子，更好是5×10-1×10⁴ppm原子，而最佳是1×10²-5×10³原子ppm。

在从氮原子，氧原子和碳原子中，至少选用一种原子加到电荷注入阻挡层时，在IR层和电荷注入阻挡层之间的粘着力，以及在电荷注入阻挡层和光导层之间的粘着力都有效地得到了提高。

典型的例子是，从氮原子、氧原子和碳原子中，至少选用一种原子，其分布在电荷注入阻挡层的厚度方向的情况，参照图13-19将予以说明。

在图13-19中，横座标表示从氮原子、氧原子和碳原子中，选用的至少一种原子浓度C的分布，而纵座标表示电荷注入阻挡层的厚度：t_B表示该层靠近基底的极端位置，t_T表示该层区远离基底的另一极端位置。由t_B端到t_T端构成了电荷注入阻挡层。

图13表示在电荷注入阻挡层中，从氮原子、氧原子和碳原子中，选用至少一种原子的浓度状态分布的第一个典型例子。在此例子中，由氮原子、氧原子和碳原子中选用的至少一种原子的浓度分布状况是，在位置t_B到t₇范围内，浓度C保持常数值C₂₃，而在位置t₇到t_T范围内，该浓度值由C₂₄逐渐地、连续减少到浓度值C₂₅。

在图14所示的例子中，包含在电荷注入阻挡层中的氮原子，氧原子和碳原子中选用的至少一种原子，其浓度分布状况是，在位置t_B的浓度值是C₂₆，连续地减少到位置t_T的浓度值C₂₇。

在图15所示的例子中，在由氮原子、氧原子和碳原子中选用的至少一种原子，其浓度C的分布状况是，在位置t_B到t₈范围内浓度值C₂₈保持常数。而在位置t₈到t_T之间，浓度值由位置t₈处的C₂₈逐渐地，连续减少，到位置t_T处浓度值实际上变为零。

在图16所示的例子中，从氮原子，氧原子和碳原子中选用的至少一种原子，其浓度分布状况是，由位置t_B处的浓度C₃₀逐渐地、连续减少，而在t_B和t_T之间，实际上浓度值逐渐变为零。

在图17所示的例子中，由氮原子，氧原子和碳原子中选用的至少一种原子，其浓度C的分布状况是，在位置t_B到t₉范围内，浓度C₃₁保持常数，而在位置t₉到t_T范围内，浓度C₉线性地减少到浓度C₃₂。

在图18所示的例子中，由氮原子，氧原子和碳原子中选用的至少一种原子，其浓度C的分布状况是，在位置t_B到t₁₀范围内，浓度C₃₃保持常数，而在位置t₁₀到t_T范围内，其浓度从C₃₄线性地下降到C₃₅。

在图19所示的例子中，从氮原子，氧原子和碳原子中选用的至少一种原子，其浓度分布状况是，在位置t_B到t_T范围内，浓度C₃₆保持常数。

在电荷注入阻挡层中，包含有氮原子，氧原子和碳原子中选用的至少一种原子的情况下，在该层中这些原子的浓度分布状况是，在靠近基底层区，浓度是较高的。氮原子、氧原子和碳原子中选用的至少一种原子，其稠密度状况分布是，由氮原子，氧原子和碳原子中所选用的至少一种原子的最大浓度，控制在大于5×10²ppm原子较好，控制在大于8×10²ppm原子更好，而最好控制在大于1×10³原子ppm。

至于由氮原子，氧原子和碳原子中选用的至少一种原子的量，将按照所希望的要求予以适当地确定。然而，该值较好是1×10^-3%到50%原子，更好是2×10^-3%到40%原子，而最好是3×10^-3到30原子%。

对于电荷注入阻挡层厚度，从充分利用电子照相的特性和经济效益的观点来看，采用1×10^-2到10μm较好，采用5×10^-2到8μm更好，而采用1×10^-1到5μm最好。

光导层103（或2103）

光导层103（或2103）安排在基底101（或2102）的上面。如图1（或图21）所示。

光导层由一种a-Si（H，X）材料，或者一种a-Si（H，X）（O，N）材料制成。

光导性具有半导体特性，正如以下叙述的，並且对于照射光显示了光导性。

（1）P-型半导体特性：仅含有受主，或者含有受主和施主，其中受主的相对含量较高;

（2）P-型半导体特性：受主（Na）含量较低，或者在情况（1）中，受主的相对含量较低;

（3）n-型半导体特性：只含有施主或者施主和受主，其中施主的相对含量较高;

（4）n-型半导体特性：施主（Nd）含量较低或者在情况（3）中，受主的相对含量更低;

（5）i-型半导体特性：Na≈Nd≈0，或者Na≈Nd。

为了使光导层做成上述型式（1）-（5）中所希望的型式，通过掺杂一种P型杂质，一种n型杂质，或者两种都掺进需形成的光导层。在光导层形成过程中，同时控制此种杂质的含量，就能实现所希望要的光导层型式。

所谓杂质是指半导体领域中所用的含义，用作包含在光导层中的这样的杂质元素，可以包括属于第Ⅲ族的原子，或者周期表中能提供P-型导电性的原子，（此后简称Ⅲ族原子），或者属于能提供n-型导电性的Ⅴ族原子，（简称Ⅴ族原子）。典型的Ⅲ族原子可以包括：硼（B），铝（Al），镓（Ga），铟（In）和铊（Tl）。Ⅴ族原子包括：磷（P），砷（As），锑（Sb）和铋（Bi）。在这些元素中，B、Ga、P和As最佳。

在光导层中，Ⅲ族原子或者Ⅴ族原子的量，以1×10³-3×10ppm原子为好，更好是5×10³-1×10²ppm原子，而最好是1×10²-50原子ppm。

在光导层中，可把某个范围内的氧原子或/和氮原子加入，只要不使该层所需的特性受到阻止即可。

在氧原子或/和氮原子掺入整个光导层区的情况下，它的暗电阻以及与基底的密合粘着力由此得到了改善。

掺入光导层中的氧原子或/和氮原子的量，希望相对地少一些，而不至于破坏光导层的光导性。

在光导层中掺入氮原子的情况下，在氮原子和硼原子一起包含在光导层中时，除了上述的优点之外，还可改善它的光灵敏性。

包含在光导层中，从氮原子和氧原子中选用的一种原子的总量，或者这些原子的两种总量之和所占的比值，较好是5×10^-4%到30%原子，更好是1×10^-2到20%原子，而最好是2×10^-2到15原子%。

加入光导层中的氢原子（H）所占的量，卤素原子（X）所占的量，或者氢原子和卤素原子之和所占的量，较好是1%到40原子%，更好是5到30原子%。

具体地说，卤素原子有氟、氯、溴和碘。在这些卤素原子中，氟和氯较好。

为了利用具有所希望光谱特性的光照射所产生的光载体能有效地传送，光导体的厚度是一个重要的因素，而且它是完全根据要求而确定的。

然而，该层的厚度也需要从相对的和有机的关系出发，根据包含在该层的卤素原子和氢原子的总量所占的比值，或者其它层厚度的关系所需要的特性来加以确定。更进一步地说，层厚度也应决定于经济观点，例如生产率，或者成批生产率。基于以上的观点，光导层的厚度以1到100微米为好，1到80微米更好，而最好是2到50微米。

表面层104（或者2104）

具有自由表面105（或者2105）的表面层104（或者2104）建立在光导层103（或者2103）之上，以便具有防潮性，在反复使用时能抗磨损，耐电压，适宜环境特性，以及用在本发明的电子照相中使光接收元件具有耐用性等主要目的。

该表面层是由含硅原子作为组分原子的非晶态材料构成，而该组分元素也包含在形成光导层用的非晶态材料中。因此，在表面层和光导层之间的交界面的化学稳定性是充分得到保证的。

典型地，表面层是由包硅原子，碳原子和氧原子的非晶态物质所构成。（在此以后表示为“A-（Si_xC_1-x）_yH_1-y”x＞0和y＜1）。

按照本发明，用于电子照相的光接收元件的表面层，需要仔细地形成以便取得该层所需要的特性。这就要求，含有组分元素的硅原子，碳原子和氢原子的某种材料，在结构上，以一种结晶态扩展到非晶态，其电物理性质呈现为从导电性到半导电性和绝缘性，以及其它根据材料种类不同而异的光导性能。

所以在形成表面层的过程中，构成合适的层所需要的条件必需严格地选择，在这样的条件下，一种由A-Si_xC_1-x组成的具有所需特性的，满意的表面层能够有效地形成。

例如，在为了改善耐电压性质而处置由A-（Si_xC_1-y）：H_1-y所组成的表面层时，使形成的表面层在所用的环境中显示出明显的电绝缘性能。

在处置表面层的目的在于改善反复使用的特性和适用于外围环境特性时，由A-Si_xC_1-x所组成的表面层形成后，尽管电绝缘性质有所降低，但是它对照射光具有一定的灵敏度。

除了使表面层具有达到本发明目的所希望的特性，以及形成表面层的条件是重要的因素外，按照本发明用于电子照相的光接收元件表面层其分别含有的碳原子量和氢原子量也是重要的因素。

加入表面层中碳原子总量对于硅原子和碳原子总量的和所占比值，以1×10^-3%到90%原子为好，而最好是10到80原子%。

加入表面层的氢原子总量对于加入表面层所有原子总量的和所占的比值，以41%到70%原子为好;更好是41%到65%原子，而最好是45到60原子%。

只要加入表面层内的氢原子的量位于上述范围之内，所得到的任何一个光接收元件，用于电子照相就具有非常丰富的，能实际应用的特性。而且，从各方面来看，都超过了用于电子照相的常规的光接收元件。

用于电子照相的常规光接收元件，众所周知，当用A-（Si_xC_1-x）_y∶H_1-y形成的表面层内存在着某种缺陷时，（主要是由于硅原子和碳原子的悬空键所引起的），这种缺陷对电子照相特性产生不良的影响。

例如：因为这些缺陷，即由于电荷从自由表面的一侧注入而引起的充电特性的变坏;由于在某种使用环境（如高湿度）下因表面结构的改变所引起的充电特性的改变;以及由于重复使用电荷在电晕放电时或在光照射时从光导层注入表面层所引起的残留图象的出现，他们均使电荷受陷。

然而，用于电子照相的常规光接收元件表面层中所存在的上述缺陷（如前所述而引起的许多问题），可以通过控制加入表面层氢原子总量所占比值大于41%原子，而予以明显地清除。因此，上述问题几乎可以完全解决。此外，由此所得的光接收元件，用于电子照相将使上述缺点得到非常大的改善，特别是在电特性方面和在高速率重复使用性能方面与常规光接收元件相比较具有显著的优点。

至于，加入表面层最大的氢原子总量所占的比值，需要是70原子%。在氢原子总量所占的比值超过70原子%时，表面层的硬度会产生不希望的降低，使得所得的光接收元件不能长时期的，反复地使用。

由此，用于电子照相的本发明的光接收元件，其表面层含有氢原子总量的范围，保持在上述范围之内，这是一个基本的因素。

为了按照所述的特有的量，把氢原子加入到表面层中，可以通过适当地控制相对条件，如：气态原材料的流速，基体温度，放电功率以及气压来予以实现。

尤其是，由A-（Si_xC_1-x）_y∶H_1-y构成表面层的情况，该“x”值较好是0.1-0.99999，更好是0.1到0.99，而最好是0.15到0.9。而该“y”值较好是0.3到0.59，而最好是0.4到0.55。

按照本发明，在光接收元件中，表面层的厚度完全根据要求而定。

然而，决定表面层的厚度也需要依据包含在该层中的卤素原子，氢原子和其它原子总量所占比值的相对的和有机的关系，以及与其它层厚度关系中所要求的特性来确定。此外，表面层的厚度也应该取决于经济观点，如生产率和成批生产率。

按照上述的观点，表面层的厚度以0.003微米到30微米为好，更好是0.004到20微米，而最好是采用0.005微米到10微米。

另外，由光导层103（即图21中的2103）和按发明用于电子照相中的光接收元件的表面层104（图21中的2104）所构成的光接收层100的厚度，相应地根据要求而定。

在任何情况中，所说的厚度应取决于在光导层厚度和表面层厚度之间相对的和有机的关系。因此，对于使用在电子照相中光接收元件的每一个光导层和表面层，要充分体现各种所希望的特性，以便在使用时能有效地达到本发明所述的目的。

而且，光导层和表面层的厚度确定，最好使前者对于后者的比值在几百倍到几千倍的范围之内。

具体地，光接收层100的厚度，是以3微米到100微米为好，更好是5微米到70微米，而最好是5微米到50微米。

层的制备：

下面将述说形成光接收元件的光接收层的方法。

构成本发明光接收元件的光接收层的每一层都是用真空沉积方法制备而成的。

通过利用放电现象，如辉光放电的真空沉积方法、溅射方法以及离子喷镀方法，其中有选择地使用了不同的气体原材料。根据制造条件，所需费用，生产规模以及欲制备的光接收元件所需有的性能等因素来适当地，有选择地使用这些制备方法。由于控制欲制备的光接收元件使其具有所希望的性质的条件相对来说比较容易，而且氢原子、卤素原子以及其它原子能够很容易地引入，並与硅原子掺和在一起。因此，辉光放电或溅射方法是合宜的。这两种方法可以在同一系统中一起作用。

光导层、电荷注入阻挡层、接触层的制备：

基本上，在用辉光放电方法形成以A-Si（H，X）构成的层时，把能供给硅原子（Si）的原材料和能引入氢原子（H）和/或卤素原子（X）的气态原材料一起加入到沉积室，减少沉积室内的压力，在沉积室中产生辉光放电，于是就在设置于沉积室中的基体表面上形成一层A-Si（H，X）层。

提供硅用的气体原材料可以包含气态的或能气化的氢化硅（硅烷），如：SiH₄，Si₂H₆，Si₃H₈，Si₄H₁₀等，而从容易形成工作层和高效率供给硅的观点来看，最好是采用SiH₄和Si₂H₆。

此外，作为引入卤素原子的气态原材料，可以是各种卤素化合物，而气态的或可气化的卤素化合物，如：气态卤素、卤化物、卤间化合物以及取代硅烷的卤素衍生物是最好的。特别是卤素气体，如：氟、氯、溴和碘;卤间化合物如：BrF、ClF、ClF₃、BrF₃、IF₇、Icl、IBr等等;以及卤化硅如：SiF₄、Si₂H₆、SiCl₄和SiBr₄等。由于不用附加使用氢化硅气态原材料来供给硅，能够构成以含有A-Si∶H卤素原子组成的该层，所以如上所述，使用气态或可气化的卤化硅是特别具有优点的。

在以一种含有卤素原子的非晶态材料形成某一层的情况下，典型地，以一种卤化硅气态混合物作为供给硅的原材料，並用一种气体，如：氩、氢和氦，以予定的混合比例，以及在予定的气体流速下，引入具有某一基底的沉积室，而且这些引入的气体，处在辉光放电作用下，从而产生气体等离子体区，导致在基体上形成所说的层。

而且，为了在所说的层中加入氢原子，能附加地使用一种适宜供给氢原子的气态原材料。

目前，能供给氢原子的气态原材料，可以包括气体的或可气化的材料，如：氢（H₂）;卤化物，如：HF、HCl、HBr和HI;氢化硅，如：SiH₄、Si₂H₆、Si₃H₈和Si₄H₁₀或卤代氢化硅，如：SiH₂F₂、SiH₂I₂、SiH₂Cl₂、SiHCl₃、SiH₂Br₂和SiHBr₃。由于控制氢原子（H）的含量很容易（从控制电或光电性能观点来看是十分有效的），所以使用这些气体原材料是有利的。

然而，由于氢原子（H）也和卤素原子一起引入。所以，如上所述使用卤化氢或卤代氢化硅是特别有利的。

通过控制相对条件，如：基体温度，提供氢原子或卤素原子进入沉积室的气体原材料的量，以及放电功率，就可适当地调节在层中所含有的氢原子（H）和/或卤素原子的量。

在利用反冲溅射工艺形成一层A-Si（H，X）的情况中，采用一个硅靶和在等离子体气氛中溅射硅靶，使该层形成在基体上。

对于采用离子喷镀工艺形成所说的层的情况，硅蒸气可以通过一种所希望的气体等离子气氛，靠加热盛在蒸发皿中的多晶硅、或单晶硅产生硅蒸气。利用电阻加热或电子束方法（E、B方法）来实现加热。

在使用溅射工艺或离子喷镀工艺的情况下，通过把上述的气态卤化物或包含卤素的硅化物的一种引入沉积室。在该室中，产生气体等离子体气氛，就可以把卤素原子掺入该层中。

在依据溅射工艺，把氢原子掺入该层的情况下，把用以释放氢气的气体引入到沉积室，在该室中，产生气体等离子体气氛。用以释放卤素原子的气体，包括上述的含有卤素的硅化合物。

例如，在反冲溅射工艺中，通过使用一个硅靶，並且把卤素原子气体和氢气，如果需要的话，把他们和惰性气体（如氦和氩）一起引入沉积室，形成一种等离子体气氛。然后，溅射硅靶，于是就在基体上构成了A-Si（H.X）层。

为了采用辉光放电，溅射或离子喷镀工艺形成一层由a-Si（H.X）加上第Ⅲ族原子或第Ⅴ族原子组成的非晶态材料所构成的膜层，要把用于引入第Ⅲ族或第Ⅴ族原子的原材料与用于在形成a-Si（H.X）层时所采用的形成a-Si（H.X）的原材料结合在一起使用，同时控制他们在所形成的层中的含量。

例如，在构成含有Ⅲ族或Ⅴ族原子的由A-Si（H.X）组成的层，把所形成的层称作A-SiM（H，X），其中M代表Ⅲ族或Ⅴ族原子。通过使用辉光放电，把用于形成a-SiM（H，X）的气体原材料，引入沉积室，在该室中，放置一个基体，可选择地以一定的混合比混合惰性气体，如：氩和氦，由此引入的气体受到辉光放电作用，从而引起体等离子体区，导致在基体上形成由a-SiM（H，X）组成的膜层。

在此特别介绍硼原子引入材料作为引进Ⅲ族原子的原材料。他们可以包括氢化硼，如：B₂H₆、B₄H₁₀、B₅H₉、B₅H₁₁、B₆H₁₀、B₆H₁₂和B₆H₁₄，以及卤化硼，如：BF₃、BCl₃和BBr₃。此外还有，AlCl₃、CaCl₃、Ga（CH₃）₂、InCl₃、TlCl₃及类似物。

有关引入Ⅴ族原子的原材料，特别是引入磷原子的材料，他们可以包括，例如：氢化磷，如：PH₃和P₂H₆以及卤化磷，如：PH₄I、PF₃、PF₅、PCl₃、PCl₅、PBr₃、PBr₅和PI₃。此外，作为引入Ⅴ族原子的有效原材料，还有AsH₃、AsF₅、AsCl₃、AsBr₃、AsF₃、SbH₃、SbF₃、SbF₅、SbCl₃、SbCl₅、BiH₃、SiCl₃和BiBr₃。

为了利用辉光放电工艺，形成含有氮原子的层，把引入氮原子的原材料，加到从形成如上述层的原材料中根据需要所选择的材料中。作为引入氮原子的原材料，能够使用至少含有氮原子作为组分原子的大部分气态或可气化的材料。

例如，可使用，含有硅原子（Si）作为组分原子的气体原材料，和含有氮原子（N）作为组分原子的气体原材料，以及含有氢原子（H）和/或卤素原子（X）选择性地作为组分原子的气体原材料，由他们以一定的混合比例组成的混合物。或者可使用，含有硅原子作为组分原子的气体原材，和含有氮原子（N）和氢原子（H）作为组分原子的气体原材料，他们也是以一定的混合比例组成的混合物。

此外，也有可能使用，含有氮原子（N）作为组分原子的气体原材料，和含有硅原子（Si）和氢原子（H）作为组分原子的气体原材料组成的一种混合物。

用于构成含有氮原子的层，也能有效地用作引入氮原子（N）的气体原材料，可以包括气态的或可气化的氮、氮化物，以及氮的混合物。如以氮原子（N）作为组分原子或以氮和氢作为组分原子所组成的叠氮化合物，如：氮（N₂）、氨（NH₃）、肼（H₂NNH₂）、叠氮化氢（HN₃）以及叠氮化氨（NH₄N₃）。此外，还可以用卤氮化合物，如：三氟化氮、和四氟化氮（F₄N₂）。在那种情况下，除了能引入氮原子（N）外，还可以引入卤素原子（X）。

通过溅射工艺，采用单晶或多晶的Si₃N₄晶片的硅片，或者包含硅和Si₃N₄混合物的晶片作为靶，並且在各种气氛中对他们进行溅射，可以形成含有氮原子的膜层。

在使用硅片作为靶的情况下，如：对用于引入氮原子，以及在需要时引入氢原子或/和卤素原子的气体原材料，用一种稀释气体，有选择地进行稀释，並引入到一个溅射沉积室内，可以形成具有这些气体的气体等离子区，並且使硅片受到溅射。

此外，硅（Si）和Si₃H₄也可用作独立的靶，或者作为包括Si和Si₃N₄混合物的单一靶。然后，在稀释气体气氛中，或者至少在含有氢原子和/或卤素原子作为溅射气体的组分原子的气氛中进行溅射。如以前在辉光放电实例中所述的，用于引入氮原子的那些气体原材料，在溅射情况中，也能用作有效的气体。

为了利用辉光放电形成含有碳原子的膜层，把引入碳原子的气态原材料按照需要加到如上所述的用于形成所说层的原材料中。

作为引入碳原子的原材料，能使用含有碳原子作为组分的气体或可气化的材料。並且，有可能使用混合物，它是由含有硅原子作为组分原子的气体原材料，如含有碳原子作为组分原子的气体原材料，以及可选择地选用含有氢原子和/或卤素作为组分原子的气态原材料，由他们以所希望的混合比例组成的混合物。也可使用含有硅原子作为组分原子的气体原材料，及含有碳原子和氢原子作为组分原子的气体原材料以所希望的混合比例所组成的混合物。或者使用一种混合物，即含有硅原子作为组分原子的气体原材料，和如上述辉光放电工艺中所用的含有硅原子的气体原材料所组成的混合物。

在此，能有效地使用的气态原材料，可能包括：含有碳原子（C）和氢原子（H）作为组分原子的气态氢化硅，如：硅烷：SiH₄、Si₂H₆、Si₃H₈和Si₄H₁₀，以及含有碳原子（C）和氢原子（H）作为组分原子的那些化合物，如：含有1-4个碳原子的饱和烃，含有2-4个碳原子的烯烃，以及含有2-3个碳原子的炔烃。

尤其，饱和烃可以包括：甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、丙烷（C₃H₈）、n-丁烷（n-C₄H₁₀）和戊烷（C₅H₁₂）;烯烃可包括：乙烯（C₂H₄）、丙烯（C₃H₆）、丁烯-1（C₄H₈）丁烯-2（C₄H₈）、异丁烯（C₄H₈）、以及戊烯（C₅H₁₀）;炔烃可包括：乙炔（C₂H₂）、丙炔（C₃H₄）和丁炔（C₄H₆）。

含有硅原子（Si）、碳原子（C）和氢原子（H）作为组分原子的气体原材料，可包括：烷基硅化物，如：Si（CH₃）₄和Si（C₂H₅）₄。除了这些之外，当然氢也能作为引入氢原子（H）的气体原材料。

在使用溅射方法，形成含有碳原子的膜层情况下，使用单晶硅或多晶硅晶片，一种碳（石墨）晶片，或一种含有硅（Si）和碳（C）混合物的晶片作为靶，並在某种所希望的气氛中对他们进行溅射，形成包含碳原子的膜层。

例如，在使用硅晶片作靶的情况下，把一种用于引入碳原子（C）的气体原材料，同时以一种溶解气体、如氩或氦，可选择地进行稀释，然后，引入沉积室。于是，用这些气体形成气体等离子体，並对硅晶片进行溅射。

另外，在使用硅和碳作为独立靶，或者以含有碳和硅的混合物作为单一靶的情况下，用于引入氢原子作为溅射气体的原材料，可选择性地用某种稀释气体予以稀释，並把他们引入溅射沉积室，在那里形成气体等离子体，並实现溅射。作为在溅射工艺中用于引入每种原子的气体原材料，可以使用，如上所述的用于辉光放电工艺中的那些气体原材料。

为了用辉光放电的方法形成含有氧原子的膜层，把用于引入氧原子的气体原材料按需要加到由上述的形成所说膜层的原材料中。

作为引入氧原子的原材料，这些气态或可气化材料的大多数，至少含有作为组分原子的氧原子。

例如：可以使用含有以硅原子作为组分原子的气体原材料，含有以氧原子作为组分原子的气体原材料，以及如果需要，与一种含有氢（H）原子和/或卤素原子（X）作为组分原子的气态原材料，由他们以所希望的混合比例构成的混合物。也可使用，含有以硅原子作为组分原子的气体原材料，含有氧原子和氢原子作为组分原子的气体原材料，由他们以一种所希望的混合比例所组成的混合物。或者可以使用，含有硅原子作为组分原子的气体原材料，和含有硅原子、氧原子和氢原子作为组分原子的气体原材料，由他们组成的混合物。

此外，也可能使用含有硅原子和氢原子作为组分原子的气体原材料，和含有氧原子作为组分原子的气体原材料所组成的混合物。

具体地说，这里可能提出来的有，例如：氧（O₂），臭氧（O₃），一氧化氮（NO），二氧化氮（NO₂），氧化亚氮（N₂O），三氧化二氮（N₂O₃），四氧化二氮（N₂O₄），五氧化二氮（N₂O₅），三氧化氮（NO₃），含硅原子（Si）、氧原子（O）和氢原子（H）作为组份原子的低硅氧烷，例如：双硅氧烷（H₃SiOSiH₃）和三硅氧烷（H₃SiOSiH₂OSiH₃）等。

在采用溅射方法以形成含有氧原子的膜层的情况下，可用单晶或多晶硅片或二氧化硅（SiO₂）片，或含硅（Si）和二氧化硅（SiO₂）混合物的萡片作基靶，在各种不同气体环境下对它们进行溅射来实现。

例如，在采用硅片作基靶的情况下，一种为导入氧原子的气态原材料和按要求用稀释气体稀释了的氢原子（H）和/或卤素（X）原子被导入溅射沉积室，形成了带有这些气体的气态等离子体并对硅片作溅射。

另外，溅射可以在一稀释气体环境下，或在一种至少含有氢原子（H）和/或卤素原子（X）作为组成原子的气体环境下作溅射气体，分别采用Si和SiO₂基靶或一单一的Si和SiO₂混合基靶来进行。作为导入氧原子的气态原材料，上述辉光放电方法例子中所指出的导入氧原子的气态原材料，也可在溅射中作为有效的气体而采用。

为了形成光导层，电荷注入阻挡层，或光接收元件的接触层，本发明采用辉光放电方法，溅射方法或离子喷镀方法，以控制进入沉积室的气体流速和各种原材料的气体流速的比值来控制导入a-Si（H.X）上的氧原子，碳原子，氮原子或第Ⅳ族或第Ⅴ族原子的含量。

关于形成这些膜层的条件，例如基体的温度、沉积室中的气体压力和放电功率，对于获得有满意性能的理想光接收器件说来，是重要的因素。当考虑到所形成萡层功能时，要对这些条件作适当的选择。另外，由于这些膜层形成的条件可能随膜层中所含原子的种类和数量而变化，因此，这些条件也必须考虑到所含原子的种类和数量来确定。

明确地说，载体的温度以50℃至350℃较好，最好是100至250℃。沉积室中气压以0.01至1托为好，最好是0.1至0.5托。而放电功率以0.005至50W/Cm²为好，0.01至30W/Cm²更好，最好是0.01至20W/Cm²。

但是，形成这些膜层的条件，如基体温度，放电功率和沉积室中气压，通常是不能用简单的、互相独立的方法来确定的。由此，形成这些膜层的最佳条件，应根据形成这些具有所希望性质的非晶形材料层的相互而有机的关系来合理的确定。

IR层的制备

基本上，当采用如辉光放电这样的方法形成由A-SiGe（H，X）构成的IR层时，将能提供硅原子（Si）的气态原材料和能提供锗原子（Ge）的气态原材料，如必要时还有导入氢原子（H）和/或卤素原子（X）的气态原材料一起导入到一个能降低内压力的沉积室中，在沉积室中产生辉光放电，而在置于沉积室的基体表面上形成由A-SiGe（H，X）构成的膜层。当形成所包含的锗原子在膜层厚度方向上成不均匀的分布密度的，由A-Si（H，X）所组成的IR膜层的情况下，采用沿一合适的变动系数曲线来控制锗原子的分布密度的方法，来形成的由A-SiGe（H，X）构成的膜层。

为了用溅射方法形成A-SiGe（H，X）层，提出一个由硅构成的单一标靶，或两个标靶（所述的标靶和一个由锗构成的标靶），以及一个由硅和锗构成的标靶，在惰性气体例如：He或Ar的环境中溅射。并且如果需要，可将用惰性气体，例如He或Ar稀释了的能供给锗原子的气态原材料，和/或用于引进氢原子（H）和/或卤素原子（X）的气态原材料引进溅射沉积室中，以便形成带有该气体的等离子体的环境。在形成包含有锗原子的A-Si（H，X）所构成的IR层，而锗原子又成不均匀分布密度时，建议采用沿一种合适的变动系数曲线以控制能够供给锗原子的气态原材料的气体流速的方法对标靶进行溅射。

为了采用离子喷镀的方法来形成A-SiGe（H，X）层，将多晶硅、或单晶硅和多晶锗或单晶硅盛在舟皿上作为蒸发源，而蒸发源用加热的方法蒸发，可以用相同的方法形成IR层。加热可用电阻加热法或电子束方法（E.B.方法）来完成。

在任何一种情况下，提供硅的气态原材料可包括气态或可气化的硅氢化物（硅烷），例如HiS₄，Si₂H₆，Si₃H₈，Si₄H₁₀，等等，从容易形成工作层和有良好的提供硅的效率的观点来看，SiH₄和SiH₆是特别好的。

提供锗的气态原材料可包括气态或可气化的锗氢化物、例如GeH₄，Ge₂H₆，Ge₃H₈，Ge₄H₁₀，Ge₅H₁₂，Ge₆H₁₄，Ge₇H₁₆，Ge₈H₁₈和Ge₉H₂₀等等，从容易作用成层和有良好的Ge添加效率的观点来看，Ge₄H₄，Ge₂H₆，和Ge₃H₈是特别好的。

此外，可以提出各种卤素的化合物来作为引进卤素原子的气态原材料，气态或可气化的卤素化合物，例如：气态卤素，卤化物，卤间化合物和取代了卤素的硅烷衍生物可优先选用。具体地说，它们可能包括诸如氟，氯、溴、碘的卤素气体;卤间化合物如BrF，ClF，ClF₃，BrF₂，BrF₃，IF₇，ICl，IBr，等等;以及硅卤化物，例如SiF₄，Si₂H₆，SiCl₄和SiBr₄。使用如上述的气态或可气化的硅卤化物是特别有利的，因为这样就能形成由卤素原子构成的并包含有a-SiGe的IR层，而不用另外采用提供Ge的气态原材料作为提供Si的气态原材料。

基本上，在采用辉光放电方法以形成由包含有卤素原子的非晶形性材料构成的IR层的情况中，例如，将作为提供Si的原材料的气态硅卤化物，作为提供Ge的原材料的气态锗氢化物和诸如Ar，He和He气体等物质的混合物引进带有基体的沉积室。在预定的混合比和预定的气体流动速率下，这样所引入的气体受到辉光放电的作用，而产生一种气体等离子体，并导致在基体上形成所说的IR层。而为了在所说的层中加入氢原子，可以另外的采用一种合适的提供氢的气态原材料。

在用溅射方法或离子喷镀方法来形成包含有卤素原子的膜层的情况下，将上述的气态卤化物或卤素并含有硅的化合物引进沉积室，在沉积室中产生了气体的等离子体环境。

而由溅射方法来形成包含有氢原子的膜层时，将提供氢原子的气态原材料如H₂，上述的硅烷或/和锗的氢化物引进沉积室中，在其中产生了该气体的等离子体环境。

气态原材料包括上述的卤化物或含卤素的硅化合物。

提供含氢卤化物气体的其它例子，如HF，HCl，HBr，和HI;卤代硅烷，如SiH₂F₂，SiH₂I₂，SiH₂Cl₂，SiHCl₃，SiH₂Br₂，和SiHBr₃;锗氢卤化物，例如GeHF₃，GeH₂F₂，GeH₃F，GeHCl₃，GeH₂Cl₂，GeH₃Cl，GeHBr₃，GeH₂Br₂，GeH₃Br，GeHI₃，GeH₂I₂，和GeH₃I;以及锗卤化物，例如GeF₄，GeCl₄，GeBr₄，GeI₄，GeF₂，GeCl₂，GeBr₂，和GeI₂。它们是气态的或可气化的物质。采用气态或可气化的含氢卤化物是特别有利的，因为在形成IR层时，氢原子在控制电学或光电子照相性能方面是极有效的，也能够与卤素原子一起被引进IR层。

在结构上将氢原子引进IR层，可以在除了将这些气态原材料引进外，还引进H₂或硅氢化物，例如SiH₄，SiH₆，Si₃H₆，Si₄H₁₀等和提供Ge的气态或可气化的含锗材料，如锗氢化物GeH₄，Ge₂H₆，Ge₃H₈，Ge₄H₁₀，Ge₅H₁₂，Ge₆H₁₄，Ge₇H₁₆，Ge₈H₁₈或Ge₉H₂₀等一起引进沉积室，并在其中产生一种带有这些气体的等离子体来完成。

IR层中所含氢原子（H）的量和/或卤原子（X）的量可以通过控制有关的条件、例如基体的温度，进入沉积室的能提供氢原子或卤原子的气态原材料的量和放电功率，来适当的调节。

为了采用辉光放电，溅射或离子喷镀工艺来形成一用非晶形材料取代的膜层，而这种材料是由A-SiiGe（H，X）并加入Ⅲ族原子或Ⅴ族原子构成的，提供Ⅲ或Ⅴ族原子的原材料和形成A-SiGe（H，X）的原材料一起被采用，在控制它们在所形成膜层内的量的同时来形成A-SiGe（H，X）膜层。

例如，采用辉光放电方法来形成一层由包含有Ⅲ族或Ⅴ族原子的A-SiGe（H，X）所构成的膜层时，即A-SiGe M（H，X）膜层（其中M代表Ⅲ或Ⅴ族原子）时，将用于形成A-SiGe M（H，X）的气态原材料引进一个放有基体的沉积室中，与任一种惰性气体，例如Ar或He以预定的混合比混合，这样所引入的气体受到辉光放电作用而产生一气体等离子体并在基体上形成一层由A-SiGe M（H，X）构成的膜层。

具体地说，可采用带硼原子的导引材料作为引进Ⅲ族原子的原材料。它们可能包括硼氢化物，例如B₂H₆，B₄H₁₀，B₅H₉，B₅H₁₁，B₆H₁₀，B₅H₁₂和B₅H₁₄以及硼卤化物，例如BF₃，BCl₃，和BBr₃。另外，也可能采用AlCl₃，CaCl₃，Ga（CH₃）₂，InCl₃，TlCl₃以及类似的材料。

由SiGe（H，X）构成的IR层，可以由包含Ⅲ族原子或Ⅴ族原子、氮原子、氧原子，或碳原子的非晶形材料所构成，并用辉光放电方法、溅射方法，或离子喷镀方法来形成。在这种情况下，上述A-SiGe的原材料与提供Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的原材料，或至少由氮原子，氧原子和碳原子选择一种（这里称为“原子（N，O，C）”），合在一起使用。原材料的供给应作适当的控制，以使得膜层含有所需原子的合适的量。

例如，如果由辉光放电方法，由含有原子（N，O，C）的A-SiGe（H，X）形成膜层，形成A-SiGe（H，X）膜层的原材料应该与用来提供原子（N，O，C）的原材料混合起来。这些原材料的供应应该作适当的控制，以使膜层包含有所要求的必须原子的数量。

引进原子（N，O，C）的原材料可以是由氧，碳，和氮的任一种构成的气态物质或可气化物质。采用导入氧原子（O）的原材料包括氧（O₂），臭氧（O₃），二氧化氮（NO₂），氧化亚氮（N₂O），三氧化二氮（N₂O₃），四氧化二氮（N₂O₄），五氧化二氮（N₂O₅），和三氧化氮（NO₃）。另外的例子，包括低硅氧烷，例如二硅氧烷（H₃SiOSiH₃）和三硅氧烷（H₃SiOSiH₂OSiH₃），它们是由硅原子（Si），氧原子（O）和氢原子（H）组成的。用于引进碳原子的原材料，包括有饱和的，带有1至5个碳原子的烷烃，例如甲烷（CH₄），乙烷（C₂H₆），丙烷（C₃H₈），n-丁烷（n-C₄H₁₀），和戊烷（C₅H₁₂）;带2至5个碳原子的烯烃，例如乙烯（C₂H₄），丙烯（C₃H₆），丁烯-1（C₄H₈），丁烯-2（C₄H₈），异丁烯（C₄H₈），和戊烯（C₅H₁₀）;和有2至4个碳原子的炔烃，如乙炔（C₂H₂），甲基乙炔（C₃H₄），和丁炔（C₄H₆）。用作产生氮原子的原材料的例子包括氮（N₂），氨（NH₃），联氨（H₂NNH₂），叠氮化氢（HN₃），叠氮化氨（NH₄N₃），三氟化氮（F₃N），和四氟化氮（F₄N）。

例如，在采用辉光放电、溅射、或离子喷镀方法形成由包含Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的A-SiGe（H，X）所构成的IR层时，提供Ⅲ族或Ⅴ族原子的原材料和构成A-SiGe（H，X）的原材料一起应用于上述的由A-SiGe（H，X）构成的膜层上，并同时控制它们掺入到所形成的膜层中的量。

具体地说，有关硼原子导入材料作为引进Ⅲ族原子的原材料，它们可能包括硼氢化合物，例如B₂H₆，B₄H₁₀，B₅H₉，B₅H₁₁，B₆H₁₀，B₆H₁₂和B₆H₁₄以及硼的卤化物，如BF₃，BCl₃，和BBr₃。另外，AlCl₃，CaCl₃，Ga（CH₃）₂，InCl₃，TiCl₃及类似物质也可能被提出来。

关于引进Ⅴ族原子的原材料。具体地说，磷原子的引进材料，它们可能包括如象PH₃和P₂H₆这样的磷的氢化物和象PH₄I，PF₃，PF₅，PCl₃，PCl₅，PBr₃，PBr₅，和PI₃这样的磷的卤化物。另外，作为引入Ⅴ族原子的有效的原材料，也可能采用AsH₃，AsF₅，AsCl₃，AsBr₃，AsF₃，SbH₃，SbF₃，SbF₅，SbCl₃，SbCl₅，BiH₃，BiCl₃和BiBr₃等。

如上面提到的，本发明光接收元件的光接收层采用辉光放电方法或溅射方法制造。采用调节进入沉积室原材料的流动速率来控制IR层中锗原子，Ⅲ族原子或Ⅴ族原子，氧原子，碳原子，或氮原子，以及氢原子和/或卤素原子的含量。

有关形成本发明光接收元件IR层的条件，例如基体的温度，沉积室中的气压，和电的发射功率是获得具有满意的性能的光接收元件的重要因素。而且当考虑到所制造的膜层的功能时，这些条件应作适当的挑选。而且，由于这些膜层形成的条件可能随IR层中所包含的原子的种类和每一种原子的数量而变化，因此这些条件也必须考虑到所含的原子的种类或数量来确定。

在形成A-SiGe（H，X）的膜层，或形成含有氧原子、碳原子，氮原子，和Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的A-SiGe（H，X）膜层的场合，支座的温度通常是由50至350℃，50至300℃较可取，100至300℃最合适;沉积室中的气压通常由0.01至5托，0.001至3托较佳，0.1至1托最为合适;而放电功率通常是0.005至50W/Cm²，0.01至30W/Cm²较可取，最佳是0.01至20W/Cm²。

但是，形成膜层的实际条件，例如支座的温度，放电功率和沉积室中的气压通常是不能用简单的，互不联系的方法来确定的。因此，对于膜层形成的最佳条件应根据形成具有理想特性的非晶形材料层的相互而有机的关系，来适当地确定。

顺便提一下，为了使根据本发明所获得的光接收层中所包含的锗原子，氧原子，碳原子，氮原子，Ⅲ族原子或Ⅴ族原子，或氢原子和/或卤素原子的分布状态均匀，在形成IR层过程中，上述的各种条件必须保持恒定。

此外，在形成含有锗原子，氧原子，碳原子，氮原子，或Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的IR层的情况中，在本发明形成IR层时以改变这些原子在层厚方向的分布密度，而得到它们在层厚方向上有满意的分布状态。例如，在辉光放电方法的情况下，在保持其它条件不变的情况下，根据所希望的变动系数，适当地改变引进沉积室的，提供锗原子，氧原子，碳原子，氮原子，或Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的气态原材料的气体流速，而形成膜层。而且，具体地说，气体的流速可以用逐渐的改变一个处于气流系统中途的，预先设置的针状阀的开度来改变。例如，可用手调或任何其它通常采用的方法，如采用外部驱动马达。在这种情况下，流速的变化可以不必是线性的，但可以获得一种满足要求的含量曲线，例如，采用微机或类似装置，按预先设计好的变动系数曲线来控制流速。

此外，在采用溅射方法形成IR层的情况下，按层厚方向的所需的锗原子、氧原子，碳原子，氮原子，或者Ⅲ族原子或Ⅴ族原子的分布状态，可以采用按层厚方向改变为引进锗原子，氧原子，碳原子，氮原子，或Ⅲ族原子或Ⅴ族原子而采用的气态原材料的分布密度，并象使用辉光放电方法的情况一样，以相同方法，按照一种所需的变动系数来改变将这些气体导入沉积室的气流速率而得到。

表面层的制备

按照本发明，用于电子照相的光接收元件中的表面层104是由一种非晶形材料构成的。该材料的组成为A-（Si_xC_1x）_y∶H_1-y〔x＞0，y＜1〕，其中包含有41至70原子%的氢原子。该表面层配置在前面叙述过的光导层上面。

表面层可以利用放电现象，采用真空沉积方法来合理的制备。例如，与上面说到的制备光导层的情况一样，有选择的采用有关的气态原材料，用辉光放电、溅射或离子喷镀方法来制备。

然而，辉光放电方法或溅射方法是合适的，因为制备具有理想性能的表面层的条件控制相对说来较容易，并且氢原子和碳原子又能够和硅原子一起容易地被引入。辉光放电方法和溅射方法可以在同一系统中一样采用。

基本上，当形成一由A-（Si_xC_1-x）_y∶H_1-y构成的膜层时，例如采用辉光放电方法、能供给硅原子（Si）的气态原材料和为导入氢原子（H）和/或卤素原子（X）的气态原材料一起被引进一沉积室中，沉积室的内部压力可能被减小，在沉积室中发生了辉光放电，从而在一置于沉积室中的基体表面上形成了一层由A-（Si_xC_1-x）_y∶H_1-y构成的膜层。其中，含有41%至70%的以原子状态存在的氢原子。

至于供给硅原子（Si）和/或氢原子（H）的气态原材料，可以采用上面制备光导层情况中所提到的相同的原材料，只要它们不包含有任何卤素原子，氮原子和氧原子即可。

这是因为，就表面层包含的，由硅原子，氢原子和碳原子所选择的一种或多种用作其组成的原子来说，能用来形成表面层的气态原材料几乎包括所有的气态或可气化的材料。

具体地说，为了制备表面层，在上述的辉光放电方法中可能采用一种包含有作为组成原子的硅原子（Si）的气态原材料，以及含碳原子（C）作组份原子的气态原材料和含氢原子（H）作组份原子的气态原材料中的任选一种的混合物，它们以一定要求的混合比组成。也可能是一种按一定混合比的，由含硅原子（Si）作组份原子的气态原材料和包含碳原子（C）和氢原子（H）作组份原子的气态原材料的混合物。或者是一种含硅原子（Si）为组份原子的气态原材料与由硅原子（Si）构成的气态原材料的混合物。

这里，能够有效地被采用的那些气态原材料可能包括含碳原子（C）和氢原子（H）作组份原子的气态的硅氢化物，例如硅烷，SiH₄，Si₂H₆，Si₃H₈和Si₄H₁₀，以及那些含碳原子（C）和氢原子（H）作组份原子的，例如，至4个碳原子的饱和碳氢化合物，2到4个碳原子的乙烯型碳氢化合物和2到3个碳原子的乙炔型碳氢化合物。

具体地说，饱和的碳氢化合物包括甲烷（CH₄），乙烷（C₂H₆），丙烷（C₃H₈），n-丁烷（n-C₄H₁₀），和戊烷（C₅H₁₂），乙烯型碳氢化合物可能包括乙烯（C₂H₄），丙烯（C₃H₆），丁烯-1（C₄H₈），丁烯-2（C₄H₈），异丁烯（C₄H₈）和戊烯（C₅H₁₀），而乙炔型碳氢化合物包括乙炔（C₂H₂），甲基乙炔（C₃H₄）和丁炔（C₄H₆）。

含硅原子（Si）、碳原子（C）和氢原子（H）为组份原子的气态原材料可能包括烷基硅化物，例如Si（CH₃）₄和Si（C₂H₅）₄。另外，这些气态原材料在作用过程中产生的H₂可用作引进氢原子（H）的气态原材料。

在采用溅射方法以形成表面层的情况中，用单晶硅或多晶硅片，C（石墨）片或含Si和C混合物的萡片作标靶，并在所要求的气体环境中对它们进行溅射。

例如，在采用硅片作标靶的情况中，将产生碳原子（C）的气态原材料用稀释气体、例如Ar和He稀释，同时引进溅射沉积室，在那里形成这些气体的气态等离子体并溅射Si萡片。

另外，在使用Si和C分别作标靶或用Si和C的混合物作单一标靶的情况下，对引进氢原子的作为溅射气体的气态原材料用稀释气体任意的稀释，导入到溅射沉积室中，在其中形成气体等离子体并完成了溅射。在溅射过程中所采用的提供每种原子的气态原材料，可以采用如上面叙述的用于辉光放电方法中的那些相应的气态原材料。

形成由A-（Si_xC_1-x）_y∶H_1-y、含有41%至70%的原子态的氢原子组成的非晶形材料构成的表面层的条件，如基体温度，沉积室中的气压和放电功率，对于得到具有所要求性能的满意表面层是重要的因素。在考虑到所形成的膜层的功能时，要对它们进行合适的选择。而且，由于这些膜层的形成条件可能随包含在光接收层中每种原子的种类和数量而变化。因此，应考虑到所包含的原子种类和数量来确定这些条件。

具体说来，基体温度50至350℃为好，最好是100至300℃。沉积室的气压以0.01至1托为好，最好是0.1至0.5托。另外，放电功率以10至1000W/Cm²为好，而最好是20至500W/Cm²。

但是，形成表面层的实际条件，例如基体温度，放电功率和沉积室中的气压，通常是不能用简单的互相独立的方法来确定的。因此，要形成具有所要求性质的表面层，则形成表面层的最佳条件应根据相互地和有机的关系来合理地确定。

以下为最佳实施例说明。本发明将参照例1至例30作更具体地描述，但是，本发明不仅是限于这些例子。

在每个例子中，包含非晶形材料的光接收层是采用辉光放电方法形成的。图24表示根据本发明来制备光接收元件的装置。

图中所说明的气罐2402，2403，2404，2405和2406盛有形成光接收元件中各层的气态原材料。根据本发明，该接收元件是用于电子照相的。就是说，在储气罐2402中是SiH₄气体（99.999%纯度），在储气罐2403中装有用H₂稀释的B₂H₆气体（99.999%纯度）（称作B₂H₆/H₂），在罐2404中的是H₂气体（99.99999%纯度），罐2405中是NO气体（99.999%纯度），而罐2406中是CH₄气体（99.99%纯度）。

在让这些气体进入反应室2401之前，先确认储气罐2402-2406的阀门2422-2426和泄漏阀2435是关闭的，而输入阀2412-2416，输出阀2417-2421和副阀门2432～2433是打开的。然后，首先打开主阀2434以抽出反应室2401内的气体。

然后，观察真空表2436上的读数到约为5×10^-6托时，关上副阀2432和2433以及输出阀2417至2421。

现在，参照图1（A）表示的以一个铝（Al）圆筒作基体3437来形成光接收层的情况下的具体作法。

首先，打开进气阀2412，2413，2414和2415，使气罐2402的SiH₄气体，气罐2403的B₂H₆/H₂气体，气罐2404的H₂气体和气罐2405的NO气体分别流进总流量控制器2407，2408，2409，和2410，控制出口压力表2427，2428，2429和2430的压力达1Kg/Cm²。接着，逐渐打开输出阀2417，2418，2419，和2420，以及副阀2432，使气体流进反应室2401。这时，调节输出阀2417，2418，2419和2420以便获得所要求的SiH₄气体流速，NO气体流速，CH₄气体流速，和B₂H₆/H₂气体流速之间的比值。调节主阀2434的开度，同时观察真空表2436的读数以便得到所要求的反应室2401内部的压力的数值。然后，确信2437的温度已由加热器2448调节至50到350℃范围之内，在采用微机（没有示出）按照预先设定的变动系数曲线控制NO气体和/或B₂H₆/H₂气体流速同时，将电源2240调节到一预定的电功率，以引起反应室2401中的辉光放电。首先，因此而在基体圆筒2437上形成一层含氧原子和硼原子的电荷注入阻挡层102。当层102达到所要求厚度时，气体输出阀2418和2420就被完全关阀以阻止B₂H₆/H气体和NO气体进入沉积室2401。同时，调节输出阀2417和2419，以控制SiH₄气体的流速和H₂气体的流速，继续该层的形成过程而在早先形成的电荷注入阻挡层上形成一层具有所要求厚度的，不带氧原子和硼原子的光导层。

在形成含有氧原子和/或硼原子的光导层的情况中，不是关闭输出阀2418和/或2420，而是适当地控制气态原材料的流速以供给这样的原子。

在将卤素原子掺进电荷注入阻挡层102和光导层103的情况下，则除了上面所提到的气体外，还要将如SiF₄这样的气体送进反应室2401中。

并且，由于选用气体的种类不同而可能提高膜层的形成速度。例如，在采用Si₂H₆气体代替SiH₄气体以形成电荷注入阻挡层102和光导层103的场合，借助几个储气罐就能够提高膜层的形成速度，结果就能提高产率。

为了在制好的光导层上形成表面层104，可以按如在形成光导层时相同的方法操纵相应的阀门，如把SiH₄气体、CH₄气体、需要的话还可把譬如H₂那样的稀释气体引进反应室2401，在预定条件下，在反应室中引起辉光放电，从而形成表面层。

在上述情况下，通过适当地分别改变导入反应室2401的SiH₄气体的流速和CH₄气体的流速，而能合适地控制掺入表面层的碳原子的量。至于掺进表面层的氢原子的数量，可以通过适当地改变导入反应室2401的H₂气体的流速而得到适当的控制。

所有的输出阀，除了在形成各层时的那些要求外，当然是关闭的。而且，在形成各层时，只要装置内部一旦被抽空达到所要求的高真空度，即关闭输出阀2417至2421而完全打开副阀2432和完全打开主阀2434。

还有，在膜层形成的操作过程中，作为基体的铝（Al）圆筒2437，通过马达2439的作用，按预定速度转动着。

例（1）

一种具有光接收层100的，用于电子照相的光接收元件，其光接收层被设置在磨成镜面的铝（Al）圆筒上，它是采用如图24所示的制造设备，在表1所示的膜层形成条件下，制备出来的。

而;采用如图24所示那样的同种制造设备、以与上述情况下形成表面层的相同方法，制备一种在与上面情况同种类的铝（Al）圆筒上，只有表面层的试样。

对于制出的光接收元件（下文称这种光接收元件为“鼓”），用标称的电子照相复印机进行调节，并检验它的电子照相特性，如：初始充电效率，剩余电压和重影等。然后，经重复曝光150万次后，分别检验其充电效率的降低、光敏度的下降和缺陷图象的增加情况。

而且，也要检查在35℃和85%湿度的高温高湿度环境下，鼓上图象畸变的情况。

至于所得的试样，将它的图象形成部分的上面部分，中间部分和下面部分切去，用常规的有机元素分析仪作定量分析。以分析每一个切去部分中氢原子的含量。

各种检验的结果和氢原子含量定量分析的结果如表2所示。根据表2说明，证实了在初始充电效率，实际的图像畸变和灵敏度下降等方面有显著的优点。

比较实例1

除了表层的成形条件如表3所示有所变化以外，鼓和样品都是按实例1相同的设备和条件制作而成的。其结果如表4所示。从中可以看出，与实例1的情况相比较，很多项目存在着不少缺陷。

实例2

用于电子照相技术的光接收元件上具有一层沉积在铝筒上的光接收层100，铝筒表面按表5所列表层成形条件、用图24所示的设备予先制成镜面。

另，有一个样品，同样也用一个铝筒，也按上述方式采用图24所示的设备，在它表面上只形成一个表面层。

将所得的光接收元件（今后将这类光接收元件称为“鼓”）放入常规的电子照相复印机中进行试验以便测出其静电复印方面的技术指标，诸如初始充电效率、剩余电压和重影出现的情况。然后再经过150万次的重复使用之后再进行测量，以便获得充电效率和图象灵敏度的下降情况和图象缺陷增加的情况。

然后，将鼓置于35℃高温和85%的高湿度下，再检验鼓和图象变形的情况。

至于所得样品的检验，则将其图象成形部分切断成为上、中、下三部分。用常规的有机元素分析仪分别定量分析测定其中氢原子的含量。

各种技术指标和氢含量的结果都记录在表6中。在厚度方向上，电荷注入阻挡层中的硼原子（B）和氧原子（O）的剖面含量分布曲线就如图27所示。

由表6可以看出，初始充电效率，图象变形和缺陷，以及灵敏度降低等指标都有明显改进。

实例3（包含比较实例2）

除了表层成形条件如表7所示有所变化以外，其他条件都按实例1中所述的一样，对若干个鼓和样品进行分析。

将这些鼓和样品的分析结果和技术指标就如实例1一样，另外用表8列出。

实例4

按表9所列的数据改变其光导层的成形条件，但按实例1中的同样条件制成光接收层所得的若干个鼓，也按实例1的同样方法进行检验。其结果见表10。

实例5

按表11所列的数据改变其电荷注入阻挡层的成形条件，但仍按实例1中的同样条件制成光接收层所得的若干个鼓，也按实例1的相同方法加以检验，其结果见表12。

实例6

按表13所列的数据改变其电荷注入阻挡层的成形条件，但仍按实例1中的同样条件制成光接收层所得的若干个鼓，也按实例1的同样方法加以检验，其结果见表14。

实例7

采用不同等级的切削工具进行研磨后的多个镜面园筒进行试验。园筒的规格是依图25中所示的图形。按表15中所示的各种截面的数据这些园筒用图24所示的相应设备制成的。然后按实例1中的同样条件制成若干个鼓。将这些鼓放在常规的具有数字曝光功能和采用波长为780毫微米的半导体激光常规静电复印机上进行试验。其结果见表16。

实例8

经过研磨后成镜面的园筒表面用轴承滚珠溅落的方法制成小坑。园筒的规格是依图26所示的图形和表17所列的各种剖面数据並用图24中相应的设备制成的。然后按实例1中的同样条件制成若干个鼓。将这些鼓放在如实例7中所用的同样的静电复印机中作检验。其结果见表18。

实例9

一种用于静电照相技术中的光接收元件，它是按表19中所示的膜层成形条件;采用如图24所示的设备在铝园筒的表面予处理成镜面后，再在其上沉积一层光接收层100制备而成的。

另有一种在铝筒上只有表层的样品，它是按上述同样的表层成膜方式在铝园筒的表面，采用上述的同类设备（如图24所示）制作而成的。

将由此而制得的光接收元件（此后将这类光接收元件称为“鼓”）放入常规的具有数字曝光功能和采用波长为780毫微米的半导体激光器的静电成象复印机中进行检验，並测定其初始充电效率，剩余电压和重影出现情况等静电复印技术指标。然后再经过150万次的重复使用后再次相应地测定其充电效率的降低，光敏性下降和图象缺陷的增加等情况。

並且，再将鼓放在高温35℃和高湿度85%的条件下检验图象变形的情况。

至于样品的检验方法，则将其图象成形部分切断成上、中、下三部分。用常规的有机元素分析仪分别定量分析测定其中各部分的氢原子的含量。

各种技术指标和氢原子含量定量分析的结果见表20。

如表20所示，初始充电效率，图象变形和缺陷以及灵敏度下降等项指标有明显改进。

比较实例3

除了膜层的成形条件按表21所示有所改变以外，鼓和样品都是采用与实例9相同的设备和方法分别制成和按同样的项目进行试验的。其结果见表22。如表22所示，与实例9相比较，很多项目的技术指标都有缺点。

实例10

一种用于静电复印技术的光接收元件，它是按表23所示的膜层成形条件，采用如图24所示的设备在铝园筒表面予处理成镜面后，再在其上沉积一层光接收层100制备而成的。

另有一种只有表层的样品，它是按上述同样的制作表层的方式，在如上述的同类铝筒表面上，采用如图24所示的同类设备制作而成的。

将由此而制得的光接收元件（此后将这类光接收元件称为“鼓”）放入常规的具有数字曝光功能和采用780毫微米波长的半导体激光器的静电成象复印机中进行检验，测定其初始充电效率、剩余电压、和重影现象等静电复印技术指标，然后再经过150万次的重复使用后再次相应地测定其充电效率的降低、光灵敏度的下降和图象缺陷的增加等指标。

並且，再将鼓置于35℃高温和85%高湿度的环境下，以检验其图象变形的情况。

至于由此而制得的样品的检验方法，是将其图象成形部分切断成上、中、下三部分，用常规的有机元素分析仪，分别定量分析测定其中各部分的氢原子的含量。

各种技术指标和氢原子含量定量分析的结果见表24;而硼原子（B）和氧原子（O）在电荷注入阻挡层的厚度方向上的含量分布和锗原子（Ge）在红外层的厚度方向上的含量分布均见图28。

如表24所示，初始充电效率，图象缺陷和变形以及灵敏度降低等指标均有明显改进。

实例11（包含比较实例4）

除了膜层成形条件如表25中所述有所改变之外，供分析用的若干鼓和样品的其他制作条件均如实例1相同。

这些鼓和样品的技术指标和分析结果如同实例9一样，用表26列出。

实例12

除了光导层的成膜条件改变成表27所列数据之外，光接收层的条件和实例9一样，由此而制成若干鼓。並按实例1相同的方法进行检验。其结果列于表28中。

实例13

除了电荷注入阻挡层的成膜条件改成表29所列数据外，光接收层的条件如同实例9完全一样，由此而制得若干鼓。並按实例1所述的方法进行检验。其结果列于表30中。

实例14

除了电荷注入阻挡层的成膜条件改变成表31所列的数据之外，光接收层的条件仍如实例9所述的一样，制得若干个鼓，並按实例9所述的方法作检验。其结果见表32。

实例15

除了红外（IR）层的成膜条件改成表33所列的数据之外，光接收层也按实例9相同的条件制得若干个鼓，並按与实例9一样的方法作检验，其结果见表34。

实例16

除了红外层的成膜条件改变成表35所示的数据之外，在光接收层的条件和实例9相同的情况下制得若干个鼓，並按与实例9相同的方法作检验。其结果见表36。

实例17

用各种不同等级的工具进行研磨后制得的若干个镜面园筒。其规格是依图25所示的图形和依表37所示的剖面数据制成的。然后按图24的相应的设备和实例9相同的条件加工成为若干个鼓，再置于常规的具有数字曝光功能和采用780毫微米波长的半导体激光器的静电照相复印机中进行检验，其结果见表38。

实例18

表面研磨成镜面的圆筒用轴承滚珠溅落的方法制成小坑。圆筒的规格是依图26所示的图形和表39所示的剖面数据制得的。然后，采用图24所示的设备和实例1相同的条件加工成为若干个鼓，将制得的鼓置于如同实例17中所采用的静电照相复印机中进行检验。其结果见表40。

实例19

一种用于静电照相技术中的光接收元件，它是按表41所列的膜层成形条件和采用如图24所示的设备，在铝筒表面予处理成镜面后，再在其上沉积上一层光接收层100制备而成的。

另有一种只有表层的样品，它是按上述相同的制作表层的方式在同类铝筒上，采用如图24所示的相同设备制备而成的。

将由此而制得的光接收元件（此后将这类光接收元件称为“鼓”放入常规的具有数字曝光功能和采用780毫微米波长的半导体激光器的电子照相复印机中进行检验，测定其初始充电效率，剩余电压和重影现象等静电复印技术指标，然后再经过150万次的重复使用，再次相应地测定其充电效率降低，光灵敏度下降和图象缺陷增加等技术指标。

然后，再将鼓置于35℃高温和85%的高湿度下，对图象变形情况作检验。

至于由此所得的样品的检验方法，则将其图象成形部分切断成上、中、下三部分，用常规的有机元素分析仪，分别定量分析测定其中各部分的氢原子的含量。

各种技术指标和氢原子含量的定量分析结果见表42。由表42中可见，初始充电效率、图象变形和缺陷，灵敏度降低等指标均有明显改进。

比较实例5

除了膜层成形条件按表43所示有所改变之外，鼓和样品都是按实例19相同的设备和方法制成的，並按同样的项目作检验。其结果见表44。由表44中可见，与实例19相比较，各个项目中都有很多缺陷。

实例20

一种用于静电照相技术的光接收元件，它是按表45所示的成膜条件，采用如图24所示的设备，在铝筒表面予处理成一层镜面后，再沉积一层光接收层100制备而成的。

另有一种只有表层的铝筒样品，它是按上述相同的制作表层的方法，采用如图24所示的同类设备，在同类铝筒表面制作而成的。

将由此而制得的光接收元件（此后将这类光接收元件称之为“鼓”）放入常规的具有数字曝光功能和采用780毫微米波长的半导体激光的电子照相复印机中作检验。测定其初始充电效率、剩余电压和重影现象。然后经过150万次重复使用后，再次测定其充电效率的降低，光灵敏度下降，和图象缺陷增加的情况。

然后，将鼓置于35℃高温和85%高湿度条件下检验其图象变形情况。

至于由此而得的样品的检验是将其图象成形部分切断成上、中、下三部分，用常规的有机元素分析仪测定其中各部分的氢原子含量。

各种技术指标和氢原子的定量分析结果见表46。而硼原子（B）和氧原子（O）在电荷注入阻挡层厚度方向上的含量分布和锗原子（Ge）在红外层厚度方向上的分布均见图28。

由表46可知，初始充电效率，图象缺陷和变形，以及灵敏度降低等指标均有明显改进。

实例21（包含比较实例6）

除了表层成膜条件按表47所示作了改变之外，其他条件均相同于实例19，制成供分析用的若干个鼓和样品。

按实例19所示的分析和评价方法，将这些鼓和样品作实验，其结果见表48。

实例22

按表49所列的数据改变其光导层的成膜条件，光接收层的条件仍和实例19一样制成若干个鼓，也按实例19所示的方法作检验。其结果见表50。

实例23

电荷注入阻挡层的成膜条件改变成表51中所列的数据，光接收层的条件和实例19相同制成若干个鼓，也按实例19所示的方法作检验。其结果见表52。

实例24

电荷注入阻挡层的成膜条件改变为表53中所列的数据，光接收层仍按实例19相同制得若干个鼓，同样按实例19所述的方法作检验，其结果列于表54中。

实例25

红外（IR）层的成膜条件改变成表55所示的数据，光接收层的条件仍按实例19相同制得若干个鼓，同样按实例19所述的方法作检验，其结果见表56。

实例26

红外层的成膜条件改变成表57中的数据，光接收层仍按实例19相同的条件制得若干个鼓，也按实例19所述的方法作检验。其结果见表58。

实例27

接触层的成膜条件按表59中的数据作了改变，而光接收层的条件仍按实例19一样制得若干个鼓，也按实例19相同的方法作检验，其结果见表60。

实例28

用各种不同等级的切削工具研磨而制成镜面园筒若干个。其规格是依图25所示的图形，並依表61所列的剖面数据制成的。再按实例19相同的条件，采用图24所示的设备加工制得若干个园筒。将所制得的鼓置于常规的具有数字曝光功能和采用780毫微米波长的半导体激光电子照相复印机中作检验。其结果见表62。

实例29

表面研磨成镜面的园筒用轴承滚珠溅落的方法制成小坑。园筒的规格是按图26所示的图形和按表63所示的剖面数据制成。再采用图24所示的设备，按实例1中的条件加工成若干个鼓。将这些鼓置于如同实例28一样的电子照相复印机中作检验。其结果见表64。

实例30

一种用于静电复印的光接收元件，它是按表65中所示的成膜条件，采用图24所示的设备在铝筒上予处理成镜面后，再沉积上光接收层100而制成的。

另有一种在铝筒上只有表层的样品，它是按上述同样的表层成膜方法，采用如图24的同类设备，在同类铝筒上制得的。

将由此而制得的光接收元件（今后将这类光接收元件称之为“鼓”）置于常规的电子照相复印机中进行检验，测定其初始充电效率，剩余电压和重影现象，再经过150万次的重复使用，测定其充电效率降低，光灵敏度下降和图象缺陷增加等指标。

然后，将鼓放在35℃高温和85%高湿度的环境条件下检验其图象变形情况。

至于样品的检验方法，则将其图象成形部分切断成上、中、下三部分，用常规的有机元素分析仪分别定量分析测定其各部分中的氢原子的含量。

各种技术指标和氢原子定量分析的结果见表66。由表66中可见，初始充电效率，图象重影和缺陷，以及灵敏度降低的情况均有明显的改进。

比较实例7

除了表层的成膜条件改变成表67中所示的以外，其他设备和条件均与实例30中的相同，制成若干鼓和样品，並按实例30中相同的项目进行检验。其结果见表68。由表68中可见，与实例30相比较，不少项目中存在有很多缺陷。

表31（续）

1405 1406

SiH₄150 SiH₄100

SiF₄50

B₂H₆1000ppm B₂H₆500ppm

（相对于 SiH₄）（相对于 SiH₄）

NO 10→0 NO 10→0

He 350 H₂350

250 250

150 150

0.25 0.25

3 2.7

只有光导层的成膜条件

和鼓编号为405者相同。

Claims

1、一种用于电子照相技术中的光接收元件，其特征是：该元件包括一个复印用的基体，一个由电荷注入阻挡层、光导层和表面层所组成的光接收层，其中

--电荷注入阻挡层是由含硅原子作为主要成分的非晶态材料和另一种控制导电率的元素所组成，

--光导层是由硅原子作为主要成分的非晶态材料和至少一种选自氢和卤素的原子一起组成，

--表面层是由含硅、碳、氢原子非晶态材料所组成，其中氢原子的原子含量在(41-70)%范围之内。

2、一种如权利要求1中所述的用于电子照相技术中的光接收元件，其特征是：光导层中至少含有一种选自氧和氮的原子。

3、一种如权利要求1或2所述的用于电子照相技术中光接收元件，其特征是：其电荷注入阻挡层中至少含有一种选自氮、氧、碳的原子。

4、一种如权利要求1至3中的一项所述的用于电子照相技术中的光接收元件，其特征是：电荷注入阻挡层中含有的控制电导率的元素在基体一侧有较高的含量。

5、一种如权利要求3或4所述的用于电子照相技术中的光接收元件，其特征是：其电荷注入阻挡层中含有的至少一种选自氮、氧、碳的原子在靠近基体的层区中有较高的含量。

6、一种如权利要求3至5中之一项所述的用于电子照相技术中的光接收元件，其特征是：其电荷注入阻挡层中所含有的选自氮、氧、碳的原子只存在于邻近基体的层区中。

7、一种如权利要求1至6中之一项所述的用于电子照相技术中的光接收元件，其特征是：其长波光吸收层是由含硅原子和锗原子的非晶态材料沉积在基体和电荷注入阻挡层之间而成的。

8、一种如权利要求7所述的用于电子照相技术中的光接收元件，其特征是：其长波光吸收层中含有一种选自氮、氧、碳原子的元素以控制其电导率。

9、一种如权利要求1，4或8所述的用于电子照相技术中的光接收元件，其特征是：其中用于控制电导率的元素是周期表第Ⅲ族中的一种原子。

10、一种如权利要求1、4或8所述的用于电子照相技术中的光接收元件，其特征是：其中用于控制电导率的元素是周期表第Ⅴ族中的一种原子。

11、一种如权利要求1至10中之一项所述的用于电子照相技术中的光接收元件，其特征是：其接触层是由含硅原子的非晶态材料和至少一种选自氮、氧、碳的原子沉积在基体和长波光吸收层之间、或基体和电荷注入阻挡层之间而成的。