DE3241351C2

DE3241351C2 -

Info

Publication number: DE3241351C2
Application number: DE3241351A
Authority: DE
Inventors: Junichiro Yokohama Kanagawa Jp Kanbe; Shigeru Yamato Kanagawa Jp Shirai; Teruo Kawasaki Kanagawa Jp Misumi; Keishi Tokio/Tokyo Jp Saitoh; Yoichi Yokohama Kanagawa Jp Osato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-11-09
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1991-05-29
Also published as: GB2111704B; US4536460A; DE3241351A1; GB2111704A

Description

Die Erfindung betrifft ein fotoleitfähiges Element nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges fotoleitfähiges Element ist aus der DE-OS 30 40 031 bekannt.

Fotoleitfähige Materialien, aus denen Festkörperbildaufnahmevorrichtungen bzw. -bildabtastvorrichtungen oder Bilderzeugungselemente für elektrofotografische Zwecke und Manuskript-Lesevorrichtungen auf dem Gebiet der Bilderzeugung gebildet werden, müssen eine hohe Empfindlichkeit, einen hohen Störabstand [Fotostrom (I_p)/Dunkelstrom (I_d)], Spektraleigenschaften, die den elektromagnetischen Wellen entsprechen, mit denen sie bestrahlt werden, eine gute lichtelektrische Empfindlichkeit bzw. ein schnelles Ansprechen auf Licht und einen gewünschten Wert des Dunkelwiderstands haben und dürfen während der Anwendung nicht gesundheitsschädlich sein. Außerdem ist es bei einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung bzw. -bildabtastvorrichtung erforderlich, daß Restbilder innerhalb einer vorbestimmten Zeit leicht behandelt bzw. beseitigt werden können.

Vor diesem Hintergrund hat in neuerer Zeit amorphes Silicium (nachfolgend als a-Si bezeichnet) als fotoleitfähiges Material Beachtung gefunden. Aus den DE-OS 27 46 967 und 28 55 718 sind Anwendungen von a-Si in Bilderzeugungselementen für elektrofotografische Zwecke und aus der DE-OS 29 33 411 der Einsatz in einer Lesevorrichtung mit fotoelektrischer Umsetzung bzw. Wandlung bekannt.

Für einen problemlosen Einsatz von a-Si in fotoleitfähigen Elementen sind jedoch noch Verbesserungen erforderlich. So wurde beobachtet, daß in einem solchen fotoleitfähigen Element ein Restpotential verbleibt, welches bei wiederholter Anwendung des Elements eine Anhäufung von Ermüdungserscheinungen, die sogenannte Geisterbilderscheinung und die Erzeugung von Restbildern zur Folge hat.

Wenn eine fotoleitfähige Schicht eines Bilderzeugungselementes einer Ladungsbehandlung zur Erzeugung von elektrostatischen Ladungsbildern unterzogen wird und diese als a-Siliciummonoschicht für die Anwendung in einer Solarzelle ausgelegt ist, erfolgt die Dunkelabschwächung bzw. der Dunkelabfall zu schnell für den Einsatz in einem üblichen elektrofotografischen Verfahren. Diese Neigung verstärkt sich noch unter den Auswirkungen einer feuchten Atmosphäre.

Darüber hinaus ergeben sich auch mechanische Probleme dadurch, daß die a-Si-Schicht, wenn sie auf einem metallischen Material wie Aluminium als Träger aufgebracht wird, Spannungen bzw. Verformungen ausgesetzt ist, die zur Rißbildung und zur Ablösung der Schicht führen können. Diese Probleme sind aber auch auf Herstellungsmängel zurückzuführen.

Gewöhnliche a-Si-Schichten haben keine guten Haftungseigenschaften an Metallen, so daß es schwierig ist, einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Träger und der a-Si-Schicht zu erzielen, der darüber hinaus alterungsabhängig ist.

Aus der DE-OS 30 40 031 ist ein Bilderzeugungselement für fotografische Zwecke bekannt, dessen fotoleitfähige Schicht aus hydriertem, amorphen Silicium und einem bestimmten Anteil Kohlenstoff besteht. Aus dieser Druckschrift ist auch bekannt, daß die a-Si-Schicht 1 bis 40 Atom-% Wasserstoff enthält. Aus der DE-OS 30 46 509 ist ein elektrofotografisches Bilderzeugungsmaterial bekannt, dessen fotoleitfähige Schicht ein amorphes Material aufweist, in dem Siliciumatome als Matrix und Halogenatome als Komponentenatome enthalten sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind auch Wasserstoffatome und Halogenatome als Komponenten der Schicht möglich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik unter Berücksichtigung der zuvor aufgeführten bestehenden Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein fotoleitfähiges Element bereitzustellen, das konstante mechanische, elektrische und optische Eigenschaften sowie Fotoleitfähigkeiteigenschaften aufweist und in jeder Umgebung eingesetzt und frei oder im wesentlichen frei von Restpotentialen gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen fotoleitfähigen Element durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt, der zur Erläuterung des Schichtaufbaus des fotoleitfähigen Elements dient, und

Fig. 2 ist ein Flußschema, das zur Erläuterung eines Beispiels einer Vorrichtung für die Herstellung des fotoleitfähigen Elements dient.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht, in der ein typischer Aufbau des fotoleitfähigen Elements erläutert wird.

Das in Fig. 1 gezeigte, fotoleitfähige Element 100 weist einen Träger 101 für das fotoleitfähige Element und eine auf dem Träger 101 vorgesehene, amorphe Schicht 102, die a-Si(H,X) enthält, das Fotoleitfähigkeit zeigt, auf, wobei die amorphe Schicht 102 eine Schichtstruktur hat, die so aufgebaut ist, daß sie einen ersten Schichtbereich 103, der mindestens eine aus Sauerstoffatomen, Stickstoffatomen und Kohlenstoffatomen ausgewählte Atomart als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und einen zweiten Schichtbereich 104, der Atome eines Elements der Gruppe III des Periodensystems als am Aufbau beteiligte Atome enthält, aufweist. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel nimmt der zweite Schichtbereich 104 den gesamten Bereich der amorphen Schicht 102 ein, während der erste Schichtbereich einen Teil des zweiten Schichtbereichs 104 bildet. Der erste Schichtbereich 103 liegt demnach im Inneren der amorphen Schicht 102 unterhalb ihrer Oberfläche vor, d. h. daß der erste Schichtbereich 103 nicht an der Oberfläche der amorphen Schicht erscheint.

In einem oberen Schichtbereich 105 der amorphen Schicht 102 sind keine Sauerstoffatome enthalten, von denen angenommen wird, daß sie einen die Feuchtigkeitsbeständigkeit und die Koronaionenbeständigkeit beeinflussenden Faktor darstellen, vielmehr sind Sauerstoffatome nur in dem ersten Schichtbereich 103 enthalten.

Mit dem Einbau mindestens einer aus Sauerstoffatomen, Stickstoffatomen und Kohlenstoffatomen ausgewählten Atomart in den ersten Schichtbereich 103 sind Verbesserungen hauptsächlich in bezug auf einen höheren Dunkelwiderstand und eine bessere Haftung beabsichtigt, während damit, daß in den oberen Schichtbereich 105 des zweiten Schichtbereichs 104 keine dieser Atomarten eingebaut wird, hauptsächlich eine Verbesserung in bezug auf eine höhere Empfindlichkeit beabsichtigt ist. Die Sauerstoffatome, Stickstoffatome oder Kohlenstoffatome können in dem ersten Schichtbereich 103 in einer Menge enthalten sein, die nach Wunsch in einer geeigneten Weise in Abhängigkeit von den Eigenschaften, die das gebildete, fotoleitfähige Element haben muß, festgelegt werden kann.

Wenn in dem ersten Schichtbereich 103 Sauerstoffatome enthalten sind, liegen die Sauerstoffatome geeigneterweise in einer Menge von 0,01 bis 20 Atom-%, vorzugsweise von 0,02 bis 10 Atom-% und insbesondere von 0,03 bis 5 Atom-%, auf den ersten Schichtbereich bezogen, vor.

Wenn in dem ersten Schichtbereich 103 Stickstoffatome enthalten sind, liegen die Stickstoffatome geeigneterweise in einer Menge von 0,01 bis 20 Atom-%, vorzugsweise von 0,02 bis 7 Atom-% und insbesondere von 0,03 bis 3 Atom-%, auf den ersten Schichtbereich bezogen, vor.

Wenn in dem ersten Schichtbereich 103 Kohlenstoffatome enthalten sind, liegen die Kohlenstoffatome geeigneterweise in einer Menge von 0,01 bis 20 Atom-%, vorzugsweise von 0,02 bis 5 Atom-% und insbesondere von 0,03 bis 1 Atom-%, auf den ersten Schichtbereich bezogen, vor.

Wenn in dem ersten Schichtbereich 103, der einen Teil der amorphen Schicht 102 bildet, zwei oder drei aus Sauerstoffatomen, Stickstoffatomen und Kohlenstoffatomen ausgewählte Atomarten enthalten sein sollen, kann der Gehalt der einzelnen Atomarten in dem ersten Schichtbereich 103 geeigneterweise so hoch sein, daß die Summe der Gehalte 0,01 bis 20 Atom-% beträgt.

Auch der Gehalt der Atome eines Elements der Gruppe III des Periodensystems, die in dem zweiten Schichtbereich 104 enthalten sein müssen, kann ähnlich wie in dem Fall der Gehalte der Atome, die wie vorstehend erwähnt in dem ersten Schichtbereich 103 enthalten sein müssen, nach Wunsch in geeigneter Weise festgelegt werden. Der Gehalt der Atome des Elements der Gruppe III beträgt im allgemeinen 0,01 bis 5×10⁴ Atom-ppm, geeigneterweise 1 bis 100 Atom-ppm, vorzugsweise 2 bis 50 Atom-ppm und insbesondere 3 bis 20 Atom-ppm, auf den zweiten Schichtbereich bezogen.

Die Dicke des ersten Schichtbereichs 103 und des oberen Schichtbereichs 105 ist einer der wichtigen Faktoren für eine wirksame Lösung der Aufgabe der Erfindung und sollte infolgedessen bei der Gestaltung des fotoleitfähigen Elements sorgfältig festgelegt werden, um dem fotoleitfähigen Element gewünschte Eigenschaften zu verleihen.

Die Schichtdicke des ersten Schichtbereichs 103 steht in enger Beziehung zu der Schichtdicke der amorphen Schicht 102 selbst. Die Dicke des ersten Schichtbereichs 103 beträgt im allgemeinen 3 bis 100 µm, vorzugsweise 5 bis 50 µm und insbesondere 7 bis 30 µm.

Der obere Schichtbereich 105 kann im allgemeinen eine Dicke von 0,02 bis 10 µm, vorzugsweise von 0,03 bis 5 µm und insbesondere von 0,05 bis 2 µm haben.

In einer Ausführungsform kann das fotoleitfähige Element den in Fig. 1 gezeigten Aufbau haben, bei dem auch in dem oberen Schichtbereich 105 Atome eines Elements der Gruppe III enthalten sind und bei dem die amorphe Schicht 102 mit dem zweiten Schichtbereich 104 vollkommen identisch gemacht wird. Bei einer anderen Ausführungsform ist es auch möglich, den oberen Schichtbereich frei von Atomen eines Elements der Gruppe III zu machen, während der erste und der zweite Schichtbereich als identischer Schichtbereich ausgebildet werden.

Bei einer solchen Ausführungsform des fotoleitfähigen Elements, bei dem in den oberen Schichtbereich keine Atome eines Elements der Gruppe III eingebaut werden, können bemerkenswert gute Eigenschaften erzielt werden, und zwar insbesondere bei der wiederholten Verwendung in einer Atmosphäre mit hoher Feuchtigkeit und eine ausreichende Haltbarkeit während einer langzeitigen Verwendung in dieser Atmosphäre. Als weiteres Beispiel für die bevorzugten Ausführungsformen kann auch ein Fall erwähnt werden, bei dem innerhalb eines ersten Schichtbereichs ein zweiter Schichtbereich gebildet wird.

Außerdem kann zwischen dem Träger 101 und dem ersten Schichtbereich 103 eine Zwischenschicht vorgesehen werden, die aus einem Metalloxid wie Al₂O₃ besteht und als sogenannte elektrische Sperrschicht dienen kann.

Zu den Atomen, die zur Gruppe III des Periodensystems gehören und in den zweiten Schichtbereich einzubauen sind, können B, Al, Ga, In und Tl gehören. Von diesen Atomarten werden B und Ga besonders bevorzugt.

Der Träger kann entweder elektrisch leitend oder isolierend sein. Als Beispiele für elektrisch leitende Materialien können Metalle wie NiCr, rostfreier Stahl, Al, Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt und Pd oder Legierungen davon erwähnt werden.

Als isolierende Träger können üblicherweise Folien oder Platten aus Kunstharzen, wozu Polyester, Polyethylen, Polycarbonat, Celluloseacetat, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polystyrol und Polyamid gehören, Gläser, keramische Stoffe, Papiere und andere Materialien eingesetzt werden. Diese isolierenden Träger können geeigneterweise auf mindestens einer ihrer Oberflächen einer Behandlung unterzogen werden, durch die sie elektrisch leitend gemacht werden, und andere Schichten werden geeigneterweise auf der Seite des Trägers vorgesehen, die durch eine solche Behandlung elektrisch leitend gemacht worden ist.

Ein Glas kann beispielsweise elektrisch leitend gemacht werden, indem auf dem Glas ein dünner Film aus NiCr, Al, Cr, Mo, Au, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pd, In₂O₃, SnO₂ oder ITO (In₂O₃+SnO₂) vorgesehen wird. Alternativ kann eine Kunstharzfolie wie eine Polyesterfolie auf ihrer Oberfläche durch Vakuumaufdampfung, Elektronenstrahlabscheidung oder Zerstäuben eines Metalls wie NiCr, Al, Ag, Pb, Zn, Ni, Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Ti oder Pt oder durch Laminieren eines solchen Metalls auf die Oberfläche elektrisch leitend gemacht werden. Der Träger kann in irgendeiner Form ausgebildet werden, beispielsweise in Form eines Zylinders, eines Bandes oder einer Platte, und seine Form kann in gewünschter Weise festgelegt werden. Wenn das fotoleitfähige Element 100 in Fig. 1 beispielsweise als Bilderzeugungselement für elektrofotografische Zwecke eingesetzt werden soll, kann es für die Verwendung in einem kontinuierlichen, mit hoher Geschwindigkeit durchgeführten Kopierverfahren geeigneterweise in Form eines endlosen Bandes oder eines Zylinders gestaltet werden. Der Träger kann eine in geeigneter Weise festgelegte Dicke haben, so daß ein gewünschtes fotoleitfähiges Element gebildet werden kann. Wenn das fotoleitfähige Element flexibel sein soll, wird der Träger mit der Einschränkung, daß er in ausreichendem Maße seine Aufgabe als Träger beibehalten muß, so dünn wie möglich ausgebildet. In einem solchen Fall hat der Träger jedoch im allgemeinen unter Berücksichtigung seiner Herstellung und Handhabung sowie seiner mechanischen Festigkeit eine Dicke von 10 µm oder eine größere Dicke.

Typische Beispiele für Halogenatome (X), die erfindungsgemäß in die amorphe Schicht eingebaut werden, falls dies erwünscht ist, sind Fluor-, Chlor-, Brom- und Jodatome, wobei Fluor- und Chloratome besonders bevorzugt werden.

Die Bildung der aus a-Si:(H, X) bestehenden, amorphen Schicht kann nach einem Vakuumbedampfungsverfahren unter Anwendung der Entladungserscheinung, beispielsweise nach dem Glimmentladungsverfahren, dem Zerstäubungsverfahren oder dem Ionenplattierverfahren, durchgeführt werden. Für die Bildung der aus a-Si:(H, X) bestehenden, amorphen Schicht nach dem Glimmentladungsverfahren wird beispielsweise ein gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen zusammen mit einem gasförmigen Ausgangsmaterial für die Zuführung von Siliciumatomen (Si) in eine Abscheidungskammer eingeleitet, die auf einen verminderten Druck gebracht werden kann und in der zur Bildung einer aus a-Si:(H, X) bestehenden Schicht auf der Oberfläche eines Trägers, der in der Kammer in eine vorbestimmte Lage gebracht worden ist, eine Glimmentladung erzeugt wird. Wenn die amorphe Schicht nach dem Zerstäubungsverfahren gebildet werden soll, kann ein gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen in eine zur Zerstäubung dienende Kammer eingeleitet werden, wenn die Zerstäubung unter Anwendung eines aus Silicium (Si) gebildeten Targets in einer Atmosphäre aus einem Inertgas wie Ar oder He oder einer Gasmischung auf Basis dieser Inertgase bewirkt wird.

Zu dem für die Zuführung von Si einzusetzenden, gasförmigen Ausgangsmaterial können als wirksame Materialien gasförmige oder vergasbare Siliciumhydride (Silane) wie SiH₄, Si₂H₆, Si₃H₈ und Si H₁₀ gehören. SiH₄ und Si₂H₆ werden im Hinblick auf ihre einfache Handhabung während der Schichtbildung und auf den Wirkungsgrad hinsichtlich der Zuführung von Si besonders bevorzugt.

Als wirksames, gasförmiges Ausgangsmaterial für den Einbau von Halogenatomen, das erfindungsgemäß einzusetzen ist, kann eine Anzahl von Halogenverbindungen wie gasförmige Halogene, Halogenide, Inerthalogenverbindungen und halogensubstituierte Silanderivate, die gasförmig oder vergasbar sind, erwähnt werden.

Alternativ ist auch der Einsatz von Halogenatome enthaltenden, gasförmigen oder vergasbaren Siliciumverbindungen, die aus Siliciumatomen und Halogenatomen gebildet sind, wirksam.

Zu typischen Beispielen für Halogenverbindungen, die vorzugsweise eingesetzt werden, können gasförmige Halogene wie Fluor, Chlor, Brom und Jod und Interhalogenverbindungen wie BrF, ClF, ClF₃, BrF₅, BrF₃, IF₃, IF₇, ICl und IBr gehören.

Als Halogenatome enthaltende Siliciumverbindungen, d. h. als mit Halogenatomen substituierte Silanderivate, werden Siliciumhalogenide wie SiF₄, Si₂F₆, SiCl₄ und SiBr₄ bevorzugt.

Wenn das fotoleitfähige Element nach dem Glimmentladungsverfahren unter Einsatz einer solchen Halogenatome enthaltenden Siliciumverbindung gebildet wird, kann auf einem gegebenen Träger eine aus a-Si:X bestehende, fotoleitfähige Schicht gebildet werden, ohne daß als zur Zuführung von Si befähigtes, gasförmiges Ausgangsmaterial ein gasförmiges Siliciumhydrid eingesetzt wird.

Das grundlegende Verfahren zur Bildung der Halogenatome enthaltenden, amorphen Schicht nach dem Glimmentladungsverfahren besteht darin, daß ein zur Zuführung von Si dienendes, gasförmiges Ausgangsmaterial, beispielsweise ein gasförmiges Siliciumhalogenid, und ein Gas wie Ar, H₂ oder He in einem vorbestimmten Verhältnis in einer geeigneten Menge in die zur Bildung einer amorphen Schicht dienende Abscheidungskammer eingeleitet werden, worauf eine Glimmentladung angeregt wird, um eine Plasmaatmosphäre aus diesen Gasen zu bilden und dadurch auf einem Träger die amorphe Schicht zu bilden. Zum Einbau von Wasserstoffatomen in die amorphe Schicht kann die amorphe Schicht auch gebildet werden, indem man eine Wasserstoffatome enthaltende, gasförmige Siliciumverbindung in einem geeigneten Verhältnis mit diesen Gasen vermischt.

Alle Gase, die zur Einführung der einzelnen Atomarten dienen, können entweder als einzelne Spezies oder in Form einer Mischung von mehr als einer Spezies in einem vorbestimmten Verhältnis eingesetzt werden.

Die Bildung einer aus a-Si(H, X) bestehenden, fotoleitfähigen Schicht nach dem reaktiven Zerstäubungsverfahren oder dem Ionenplattierverfahren kann in der nachstehend erläuterten Weise durchgeführt werden. Im Fall des Zerstäubungsverfahrens wird für die Zerstäubung ein Target aus Si in einer geeigneten Gasplasmaatmosphäre verwendet. Alternativ wird im Fall des Ionenplattierungsverfahrens polykristallines Silicium oder Einkristall-Silicium als Verdampfungsquelle in ein Verdampfungsschiffchen hineingebracht, und die Silicium-Verdampfungsquelle wird durch Erhitzen nach dem Widerstandsheizverfahren oder dem Elektronenstrahlverfahren verdampft, wobei den verdampften, fliegenden Substanzen ein Durchtritt durch eine geeignete Gasplasmaatmosphäre ermöglicht wird.

Während dieser Verfahrensweise kann zur Einführung von Halogenatomen in die gebildete Schicht beim Zerstäubungsverfahren oder beim Ionenplattierverfahren eine gasförmige Halogenverbindung, wie sie vorstehend erwähnt wurde, oder eine halogenhaltige Siliciumverbindung, wie sie vorstehend erwähnt wurde, in die Abscheidungskammer eingeleitet werden, um darin eine Plasmaatmosphäre aus diesem Gas zu bilden.

Wenn Wasserstoffatome eingeführt werden, kann ein zur Einführung von Wasserstoffatomen dienendes, gasförmiges Ausgangsmaterial wie H₂ oder die vorstehend erwähnten Silane in die zur Zerstäubung dienende Abscheidungskammer eingeleitet werden, worauf eine Plasmaatmosphäre aus diesen Gasen gebildet wird.

Als gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Halogenatomen können die Halogenverbindungen oder die halogenhaltigen Siliciumverbindungen, die vorstehend erwähnt wurden, in wirksamer Weise eingesetzt werden. Außerdem ist es auch möglich, ein gasförmiges oder vergasbares Halogenid, das Wasserstoffatome als eine der am Aufbau beteiligten Atomarten enthält, beispielsweise einen Halogenwasserstoff wie HF, HCl, HBr oder HI oder ein halogensubstituiertes Siliciumhydrid wie SiH₂F₂, SiH₂I₂, SiH₂Cl₂, SiHCl₃, SiH₂Br₂ oder SiHBr₃, als wirksames Ausgangsmaterial für die Bildung einer amorphen Schicht einzusetzen.

Diese Halogenide, die Wasserstoffatome enthalten und dazu befähigt sind, während der Bildung der amorphen Schicht in die amorphe Schicht gleichzeitig mit der Einführung von Halogenatomen Wasserstoffatome einzuführen, die hinsichtlich der Regulierung der elektrischen oder optischen Eigenschaften sehr wirksam sind, können vorzugsweise als Ausgangsmaterial für die Einführung von Halogenatomen eingesetzt werden.

Bei dem Einbau von Wasserstoffatomen in die Struktur der amorphen Schicht kann dafür gesorgt werden, daß in einer Abscheidungskammer, in der die Entladung angeregt wird, zusammen mit einer zur Zuführung von Si dienenden Siliciumverbindung ein Material wie H₂ oder ein gasförmiges Siliciumhydrid wie SiH₄, Si₂H₆, Si₃H₈ oder Si₄H₁₀ vorliegt.

Bei dem reaktiven Zerstäubungsverfahren wird beispielsweise ein Si-Target eingesetzt, und ein zur Einführung von Halogenatomen dienendes Gas und H₂-Gas werden, zusammen mit einem Inertgas wie He oder Ar, falls dies erwünscht ist, in eine Abscheidungskammer eingeleitet, in der eine Plasmaatmosphäre gebildet wird, um eine Zerstäubung unter Anwendung des Si-Targets zu bewirken und dadurch auf dem Träger eine aus a-Si(H, X) bestehende, amorphe Schicht zu bilden.

Außerdem kann auch ein Gas wie z. B. B₂H₆ eingeleitet werden, damit auch eine Dotierung mit Fremdstoffen bewirkt wird.

Die Menge der Wasserstoffatome (H) oder Halogenatome (X), die in der amorphen Schicht des erfindungsgemäßen, fotoleitfähigen Elements enthalten sind, oder die Gesamtmenge der Wasserstoffatome und der Halogenatome kann im allgemeinen 1 bis 40 Atom-% und vorzugsweise 5 bis 30 Atom-% betragen.

Zur Regulierung der Mengen der in der fotoleitfähigen Schicht enthaltenen Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome (X) können die Trägertemperatur während der Abscheidung und/oder die Mengen der zum Einbau von Wasserstoffatomen (H) oder Halogenatomen (X) eingesetzten, in die Abscheidungsvorrichtung einzuleitenden Ausgangsmaterialien oder die Entladungsleistung reguliert werden.

Für die Bildung eines zweiten Schichtbereichs und eines ersten Schichtbereichs durch Einführung von Atomen der Gruppe III bzw. mindestens einer aus Sauerstoffatomen, Stickstoffatomen und Kohlenstoffatomen ausgewählten Atomart in die amorphe Schicht können ein Ausgangsmaterial für die Einführung der Atome der Gruppe III oder ein Ausgangsmaterial für die Einführung von Sauerstoffatomen, für die Einführung von Stickstoffatomen oder für die Einführung von Kohlenstoffatomen oder mehr als eine Art dieser Ausgangsmaterialien zusammen mit einem Ausgangsmaterial für die Bildung einer amorphen Schicht eingesetzt werden, während ihre in die gebildete Schicht einzubauenden Mengen reguliert werden.

Wenn für die Bildung eines die amorphe Schicht bildenden, ersten Schichtbereichs ein Glimmentladungsverfahren angewandt wird, kann das Ausgangsmaterial für die Bildung des ersten Schichtbereichs aus den vorstehend für die Bildung der amorphen Schicht angegebenen Ausgangsmaterialien ausgewählt werden, und dazu wird mindestens eines der Ausgangsmaterialien für die Einführung von Sauerstoffatomen, Stickstoffatomen und Kohlenstoffatomen hinzugegeben.

Von solchen Ausgangsmaterialien für die Bildung des ersten Schichtbereichs können als Ausgangsmaterial für die Einführung von Sauerstoffatomen die meisten gasförmigen Substanzen oder vergasbaren Substanzen in vergaster Form, die Sauerstoffatome als am Aufbau beteiligte Atome enthalten, eingesetzt werden.

Es kann beispielsweise eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Sauerstoffatome (O) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und, falls notwendig, einem Gas, das Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome (X) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis eingesetzt werden. Alternativ kann auch eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Sauerstoffatome (O) und Wasserstoffatome (H) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis eingesetzt werden. Des weiteren kann auch eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si), Sauerstoffatome (O) und Wasserstoffatome (H) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, eingesetzt werden.

Es ist auch ein anderes Verfahren möglich, bei dem eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si) und Wasserstoffatome (H) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Sauerstoffatome (O) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, eingesetzt wird.

Als Materialien für die Einführung von Sauerstoffatomen können Sauerstoff (O₂), Ozon (O₃), Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO₂), Distickstoffoxid (N₂O), Distickstofftrioxid (N₂O₃), Distickstofftetroxid (N₂O₄), Distickstoffpentoxid (N₂O₅), Stickstofftrioxid (NO₃) und niedere Siloxane, die Si-, O- und H-Atome als am Aufbau beteiligte Atome enthalten, beispielsweise Disiloxan (H₃SiOSiH₃) und Trisiloxan (H₃SiOSiH₂OSiH₃), erwähnt werden.

Als Ausgangsmaterialien für die Einführung von Stickstoffatomen können die meisten gasförmigen Substanzen oder vergasbaren Substanzen in vergaster Form, die Stickstoffatome als am Aufbau beteiligte Atome enthalten, eingesetzt werden.

Es ist beispielsweise möglich, eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Stickstoffatome (N) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und, falls notwendig, einem Gas, das Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome (X) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis einzusetzen.

Alternativ kann auch eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Stickstoffatome (N) und Wasserstoffatome (H) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis eingesetzt werden. Des weiteren ist es auch möglich, eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si), Stickstoffatome (N) und Wasserstoffatome (H) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, einzusetzen.

Es ist auch ein anderes Verfahren möglich, bei dem eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si) und Wasserstoffatome (H) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Stickstoffatome (N) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, eingesetzt wird.

Als Ausgangsmaterialien für die Bildung gasförmiger Ausgangsmaterialien für die Einführung von Stickstoffatomen können gasförmige oder vergasbare Stickstoffverbindungen wie Stickstoff, Nitride oder Azide, beispielsweise Stickstoff (N₂), Ammoniak (NH₃), Hydrazin (H₂NNH₂), Stickstoffwasserstoffsäure (HN₃) und Ammoniumazid (NH₄N₃), erwähnt werden.

Des weiteren können zur Erzielung des Vorteils der gleichzeitigen Einführung von Halogenatomen und Stickstoffatomen auch halogenhaltige Stickstoffverbindungen wie Stickstofftrifluorid (NF₃), Stickstofftetrafluorid (N₂F₄), Distickstoffdifluorid (N₂F₂), Fluorazid (FN₃), Chlorazid (ClN₃), Bromazid (BrN₃) oder Hydraziniumazid (N₂H₅N₃) eingesetzt werden.

Als Ausgangsmaterialien für die Einführung von Kohlenstoffatomen können die meisten gasförmigen Substanzen oder vergasbaren Substanzen in vergaster Form, die Kohlenstoffatome als am Aufbau beteiligte Atome enthalten, eingesetzt werden.

Es ist beispielsweise möglich, eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Kohlenstoffatome (C) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und, falls notwendig, einem Gas, das Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome (X) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis einzusetzen. Alternativ kann auch eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Kohlenstoffatome (C) und Wasserstoffatome (H) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis eingesetzt werden. Außerdem ist auch der Einsatz einer Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si), Kohlenstoffatome (C) und Wasserstoffatome (H) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, möglich.

Es ist auch ein anderes Verfahren möglich, bei dem eine Mischung aus einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Siliciumatome (Si) und Wasserstoffatome (H) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, und einem gasförmigen Ausgangsmaterial, das Kohlenstoffatome (C) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, eingesetzt wird.

Zu den Ausgangsmaterialien für die Bildung gasförmiger Ausgangsmaterialien für die Einführung von Kohlenstoffatomen können aus C- und H-Atomen gebildete Kohlenwasserstoffe, beispielsweise gesättigte Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, ethylenische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen oder acetylenische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, gehören.

Typische Beispiele für die Kohlenwasserstoffe sind im einzelnen gesättigte Kohlenwasserstoffe wie Methan (CH₄), Ethan (C₂H₆), Propan (C₃H₈), n-Butan (n-C₄H₁₀) und Pentan (C₅H₁₂), ethylenische Kohlenwasserstoffe wie Ethylen (C₂H₄), Propylen (C₃H₆), Buten-1 (C₄H₈), Buten-2 (C₄H₈) und Isobutylen (C₄H₈) und acetylenische Kohlenwasserstoffe wie Acetylen (C₂H₂), Methylacetylen (C₃H₄) und Butin (C₄H₆).

Typische Beispiele für das aus Si, C und H gebildete, gasförmige Ausgangsmaterial sind Alkylsilane wie Si(CH₃)₄ und Si(C₂H₅)₄.

Außerdem können für die Erzielung des Vorteils der gleichzeitigen Einführung von Halogenatomen und Kohlenstoffatomen in wirksamer Weise auch halogensubstituierte, paraffinische Kohlenwasserstoffe wie CCl₄, CHF₃, CH₂F₂, CH₃F, CH₃Cl, CH₃Br, CH₃I oder C₂H₅Cl und halogenhaltige Alkylsilane wie SiCl(CH₃)₃, SiCl₂(CH₃)₂ oder SiCl₃CH₃ eingesetzt werden.

Für die Bildung eines Sauerstoffatome enthaltenden, ersten Schichtbereichs nach einem Zerstäubungsverfahren kann als Target eine Einkristall-Si-Scheibe oder SiO₂-Scheibe oder eine Scheibe, in der eine Mischung von Si und SiO₂ enthalten ist, eingesetzt werden, und die Zerstäubung kann in verschiedenen Gasatmosphären bewirkt werden.

Wenn beispielsweise eine Si-Scheibe als Target eingesetzt wird, wird ein gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Sauerstoff zusammen mit einem gasförmigen Ausgangsmaterial für den Einbau von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen, falls dies erwünscht ist, das mit einem verdünnenden Gas verdünnt sein kann, falls dies erwünscht ist, in eine zur Zerstäubung dienende Abscheidungskammer eingeleitet, und aus diesen Gasen wird ein Gasplasma gebildet, und die Zerstäubung wird unter Verwendung der Si-Scheibe bewirkt.

Alternativ kann die Zerstäubung im Fall der Verwendung von Si und SiO₂ als getrennte Targets oder im Fall der Verwendung eines Targets aus einer platten- oder folienförmigen Mischung von Si und SiO₂ in einer verdünnten Gasatmosphäre als Gas für die Zerstäubung oder in einer Gasatmosphäre, die mindestens Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome (X) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, bewirkt werden. Als gasförmige Ausgangsmaterialien für die Einführung von Sauerstoffatomen können auch bei der Zerstäubung die vorstehend erwähnten, für die Einführung von Sauerstoffatomen bei der Glimmentladung eingesetzten, gasförmigen Ausgangsmaterialien verwendet werden.

Für die Bildung eines Stickstoffatome enthaltenden, ersten Schichtbereichs nach einem Zerstäubungsverfahren wird als Target eine Einkristall- oder polykristalline Si-Scheibe oder Si₃N₄-Scheibe oder eine Scheibe, die Si und Si₃N₄ enthält, eingesetzt und in einer Atmosphäre aus verschiedenen Gasen zerstäubt.

Wenn beispielsweise eine Si-Scheibe als Target eingesetzt wird, werden ein gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Stickstoffatomen und, falls notwendig, ein gasförmiges Ausgangsmaterial für den Einbau von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen, die, falls erwünscht, mit einem verdünnenden Gas verdünnt sein können, in eine zur Zerstäubung dienende Abscheidungskammer eingeleitet, um ein Gasplasma zu bilden und eine Zerstäubung unter Verwendung der Si-Scheibe zu bewirken.

Alternativ können Si und Si₃N₄ als getrennte Targets oder in Form eines platten- bzw. folienförmigen Targets aus einer Mischung von Si und Si₃N₄ eingesetzt werden, wobei die Zerstäubung in einer verdünnten Gasatmosphäre als Gas für die Zerstäubung oder in einer Gasatmosphäre, die Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome (X) enthält, bewirkt wird. Als gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Stickstoffatomen können auch im Fall der Zerstäubung die gasförmigen Ausgangsmaterialien für die Einführung von Stickstoffatomen eingesetzt werden, die vorstehend im Fall der Glimmentladung als Beispiele erwähnt wurden.

Für die Bildung eines Kohlenstoffatome enthaltenden, ersten Schichtbereichs nach einem Zerstäubungsverfahren können als Target eine Einkristall- oder polykristalline Si-Scheibe und C-Scheibe oder eine Scheibe, in der eine Mischung von Si und C enthalten ist, eingesetzt werden, wobei die Zerstäubung in einer Atmosphäre aus verschiedenen Gasen bewirkt wird.

Wenn beispielsweise eine Si-Scheibe als Target eingesetzt wird, werden ein gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Kohlenstoffatomen und, falls erwünscht, ein gasförmiges Ausgangsmaterial für den Einbau von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen, die, falls erwünscht, mit einem verdünnenden Gas verdünnt sein können, in eine zur Zerstäubung dienende Abscheidungskammer eingeleitet, um darin ein Gasplasma zu bilden und die Zerstäubung unter Verwendung der Si-Scheibe zu bewirken.

Alternativ können Si und C als getrennte Targets oder in Form eines folien- bzw. plattenförmigen Targets aus einer Mischung von Si und C eingesetzt werden, wobei die Zerstäubung in einem verdünnenden Gas als Zerstäubungsatmosphäre oder in einer Gasatmosphäre, die mindestens Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome (X) als am Aufbau beteiligte Atome enthält, bewirkt wird. Als gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Kohlenstoffatomen kann bei der Zerstäubung ein gasförmiges Ausgangsmaterial für die Einführung von Kohlenstoffatomen eingesetzt werden, wie es vorstehend im Fall der Glimmentladung erwähnt wurde.

Als verdünnendes Gas für die Bildung einer amorphen Schicht nach dem Glimmentladungs- oder dem Zerstäubungsverfahren können erfindungsgemäß vorzugsweise Edelgase wie He, Ne und Ar erwähnt werden.

Für die Bildung eines die amorphe Schicht bildenden, zweiten Schichtbereichs kann ein gasförmiges oder ein vergasbares Ausgangsmaterial für die Einführung der Atome der Gruppe III im gasförmigen Zustand zusammen mit einem Ausgangsmaterial für die Bildung einer amorphen Schicht, wie es vorstehend erwähnt wurde, in eine Vakuumbedampfungskammer eingeleitet werden.

Der Gehalt der in den zweiten Schichtbereich einzuführenden Atome der Gruppe III kann frei reguliert werden, indem man beispielsweise die Gasdurchflußmengen, die Verhältnisse der Gasdurchflußmengen der zur Einführung der Atome der Gruppe III eingesetzten Ausgangsmaterialien oder die Entladungsleistung reguliert.

Als wirksame Ausgangsmaterialien für die Einführung der Atome der Gruppe III können Borhydride wie B₂H₆, B₄H₁₀, B₅H₉, B₅H₁₁, B₆H₁₀, B₆H₁₂ oder B₆H₁₄ und Borhalogenide wie BF₃, BCl₃ oder BBr₃ erwähnt werden. Außerdem können auch Materialien wie AlCl₃, GaCl₃, InCl₃ oder TlCl₃ eingesetzt werden.

Wenn in einem ersten Schichtbereich Stickstoffatome enthalten sind, können in den ersten Schichtbereich auch Sauerstoffatome eingebaut sein. Durch den chemischen Einbau von Sauerstoffatomen in den ersten Schichtbereich kann gleichzeitig mit einer weiteren Erhöhung des Dunkelwiderstandswertes die Haftung zwischen der amorphen Schicht und dem Träger weiter verbessert werden.

Für den Einbau von Sauerstoffatomen in den ersten Schichtbereich kann während der Bildung des ersten Schichtbereichs ein Ausgangsmaterial für die Einführung von Sauerstoffatomen, wie es vorstehend erwähnt wurde, im gasförmigen Zustand in eine Vakuumbedampfungsvorrichtung eingeleitet werden.

Alternativ können im Fall der Bildung eines ersten Schichtbereichs nach einem reaktiven Zerstäubungsverfahren Sauerstoffatome in den ersten Schichtbereich eingebaut werden, indem man ein SiO₂-Target oder ein Target, das mit z. B. Si oder Si₃N₄ vermischtes SiO₂ enthält, einsetzt.

Wenn in einem ersten Schichtbereich Kohlenstoffatome enthalten sind, können in den ersten Schichtbereich auch Sauerstoffatome und/oder Stickstoffatome eingebaut sein. Durch den chemischen Einbau von Sauerstoffatomen in den ersten Schichtbereich kann gleichzeitig mit einer weiteren Erhöhung des Dunkelwiderstandswerts die Haftung zwischen der amorphen Schicht und dem Träger weiter verbessert werden. Die Einführung von Stickstoffatomen begünstigt auch die Verbesserung der Fotoempfindlichkeit in dem ersten Schichtbereich. Für den Einbau von Sauerstoffatomen oder Stickstoffatomen in den ersten Schichtbereich kann ein Ausgangsmaterial für die Einführung von Sauerstoffatomen oder ein Ausgangsmaterial für die Einführung von Stickstoffatomen, wie sie vorstehend erwähnt wurden, während der Bildung des ersten Schichtbereichs im gasförmigen Zustand in eine Vakuumbedampfungsvorrichtung eingeleitet werden.

Alternativ können Sauerstoffatome oder Stickstoffatome bei der Bildung eines ersten Schichtbereichs nach dem reaktiven Zerstäubungsverfahren in den gebildeten, ersten Schichtbereich eingebaut werden, indem zum Einbau von Sauerstoffatomen ein SiO₂-Target oder ein Target, das mit z. B. Si oder Si₃N₄ vermischtes SiO₂ enthält, eingesetzt wird oder indem zum Einbau von Stickstoffatomen ein Si₃N₄-Target oder ein Target, das mit z. B. Si oder C vermischtes Si₃N₄ enthält, eingesetzt wird.

Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung des fotoleitfähigen Elements nach einem Glimmentladungs-Zersetzungsverfahren beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung für die Herstellung eines fotoleitfähigen Elements nach einem Glimmentladungs-Zersetzungsverfahren.

In den Gasbomben 202, 203, 204, 205 und 206 sind luftdicht abgeschlossene, gasförmige Ausgangsmaterialien für die Bildung der einzelnen Schichten enthalten. Zum Beispiel ist 202 eine Bombe, die mit He verdünntes SiH₄-Gas enthält (Reinheit: 99,999%, nachstehend kurz mit SiH₄/He bezeichnet), ist 203 eine Bombe, die mit He verdünntes B₂H₆-Gas enthält (Reinheit: 99,999%, nachstehend kurz mit B₂H₆/He bezeichnet), ist 204 eine Bombe, die mit He verdünntes Si₂H₆-Gas enthält (Reinheit: 99,99%, nachstehend kurz mit Si₂H₆/He bezeichnet), ist 205 eine Bombe, die mit He verdünntes SiF₄-Gas enthält (Reinheit: 99,999%, nachstehend kurz mit SiF₄/He bezeichnet) und ist 206 eine Bombe, die NO-Gas, NH₃-Gas oder CO-Gas enthält.

Um diese Gase in die Reaktionskammer 201 hineinströmen zu lassen, wird zuerst das Hauptventil 234 geöffnet, um die Reaktionskammer 201 und die Gas-Rohrleitungen zu evakuieren, nachdem bestätigt worden ist, daß die Ventile 222 bis 226 der Gasbomben 201 bis 206 und das Belüftungsventil 235 geschlossen und die Einströmventile 212 bis 216, die Ausströmventile 217 bis 221 und die Hilfsventile 232 und 233 geöffnet sind. Als nächster Schritt werden die Hilfsventile 232 und 233 und die Ausströmventile 217 bis 221 geschlossen, wenn der an der Vakuummeßvorrichtung 236 abgelesene Wert 6,7 nbar erreicht hat.

Nachstehend wird ein Beispiel für die Bildung eines ersten Schichtbereichs, der einen Teil einer auf einem zylindrischen Träger 237 befindlichen, amorphen Schicht bildet, erläutert. SiH₄/He-Gas aus der Gasbombe 202, B₂H₆/He-Gas aus der Gasbombe 203 und NO-Gas aus der Gasbombe 206 werden in die Durchflußreguliervorrichtungen 207, 208 und 211 hineinströmen gelassen, indem die Ventile 222, 223 und 226 so geöffnet werden, daß die Drücke an den Auslaßmanometern 227, 228 und 231 jeweils auf einen Wert von 0,98 bar einreguliert werden, und indem die Einströmventile 212, 213 und 216 allmählich geöffnet werden. Anschließend werden die Ausströmventile 217, 218 und 221 und die Hilfsventile 232 und 233 allmählich geöffnet, um die einzelnen Gase in die Reaktionskammer 201 hineinströmen zu lassen. Die Ausströmventile 217, 218 und 221 werden so reguliert, daß das Verhältnis der Durchflußmengen der Gase, d. h. das Verhältnis SiH₄/He : B₂H₆/He : NO, einen gewünschten Wert erreicht, und auch die Öffnung des Hauptventils 234 wird reguliert, während die Ablesung an der Vakuummeßvorrichtung 236 beobachtet wird, und zwar so, daß der Druck in der Reaktionskammer einen gewünschten Wert erreicht. Nachdem bestätigt worden ist, daß die Temperatur des zylindrischen Trägers 237 durch die Heizvorrichtung 238 auf 50°C bis 400°C eingestellt wurde, wird die Stromquelle 240 auf eine gewünschte Leistung eingestellt, um in der Reaktionskammer 201 eine Glimmentladung anzuregen, wodurch auf dem zylindrischen Träger ein erster Schichtbereich gebildet wird.

Für die Bildung eines ersten Schichtbereichs, der Stickstoffatome oder Kohlenstoffatome enthält, können in dem vorstehend beschriebenen Beispiel für die Bildung des ersten Schichtbereichs anstelle des NO-Gases NH₃-Gas oder CO-Gas eingesetzt werden.

Für die Bildung des oberen Schichtbereichs auf dem ersten Schichtbereich, der auf dem zylindrischen Träger gebildet wurde, wird die Schichtbildung bewirkt, indem das Sauerstoffatome enthaltende Gas, das Stickstoffatome enthaltende Gas und das Kohlenstoffatome enthaltende Gas, die bei der Bildung des ersten Schichtbereichs eingesetzt wurden, weggelassen werden.

Natürlich werden alle Ausströmventile mit Ausnahme der Ausströmventile, die für die bei der Bildung der einzelnen Schichten eingesetzten Gase notwendig sind, geschlossen, und um zu verhindern, daß das bei der Bildung der vorherigen Schicht eingesetzte Gas während der Bildung der einzelnen Schichten in der Reaktionskammer 201 und in den Rohrleitungen von den Ausströmventilen 217 bis 221 zu der Reaktionskammer 201 verbleibt, kann, falls notwendig, ein Verfahren durchgeführt werden, bei dem das System einmal bis zur Erzielung eines hohen Vakuums evakuiert wird, indem die Ausströmventile 217 bis 221 geschlossen und die Hilfsventile 232 und 233 bei vollständiger Öffnung des Hauptventils 234 geöffnet werden.

Während der Bildung der Schicht kann der zylindrische Träger 237 mittels eines Motors 239 mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht werden, um eine gleichmäßige Schichtbildung zu bewirken.

Das fotoleitfähige Element, das so gestaltet ist, daß es den vorstehend beschriebenen Schichtaufbau hat, kann alle Probleme überwinden, die vorstehend beschrieben wurden, und kann hervorragende elektrische, optische und Fotoleitfähigkeitseigenschaften sowie bei der Anwendung gute Eigenschaften hinsichtlich der Einwirkung von Umgebungsbedingungen zeigen.

Das fotoleitfähige Element hat besonders in dem Fall, daß es als Bilderzeugungselement für elektrofotografische Zwecke eingesetzt wird, eine hervorragende Fähigkeit zum Festhalten von Ladungen während einer Ladungsbehandlung, wobei keinerlei Beeinflussung der Bilderzeugung durch ein Restpotential auftritt, zeigt stabile, elektrische Eigenschaften mit einer hohen Empfindlichkeit und einem hohen Störabstand sowie eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber der Licht-Ermüdung und hat bei der wiederholten Verwendung ausgezeichnete Eigenschaften, und zwar insbesondere auch bei der wiederholten Verwendung in einer Atmosphäre mit hoher Feuchtigkeit, wodurch es ermöglicht wird, sichtbare Bilder hoher Qualität mit einer hohen Dichte, einem klaren Halbton und einer hohen Auflösung zu erhalten.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Auf einem Al-Zylinder wurden mittels der in Fig. 2 gezeigten Herstellungsvorrichtung unter den folgenden Bedingungen Schichten gebildet.

Tabelle I

Das auf diese Weise hergestellte Bilderzeugungselement wurde in eine Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung hineingebracht, und eine Koronaladung mit +5,0 kV wurde 0,2 s lang durchgeführt. Unmittelbar danach wurde das Bilderzeugungselement bildmäßig belichtet. Zur bildmäßigen Belichtung wurde ein Lichtbild unter Anwendung einer Wolframlampe als Lichtquelle mit einem Belichtungswert von 1,5 lx · s durch eine lichtdurchlässige Testkarte hindurch auf das Bilderzeugungselement projiziert.

Unmittelbar danach wurde ein negativ geladener Entwickler, der Toner und Tonerträger enthielt, kaskadenförmig auf die Oberfläche des Bilderzeugungselements auftreffen gelassen, wodurch auf der Oberfläche des Bilderzeugungselements ein gutes Tonerbild erhalten wurde. Als das auf dem Bilderzeugungselement befindliche Tonerbild durch Koronaladung mit +5,0 kV auf ein Bildempfangspapier übertragen wurde, wurde ein klares Bild mit einer hohen Dichte erhalten, das eine ausgezeichnete Auflösung sowie eine gute Reproduzierbarkeit der Helligkeitsabstufung zeigte.

Beispiel 2

Auf einem Al-Zylinder wurden mittels der in Fig. 2 gezeigten Herstellungsvorrichtung unter den folgenden Bedingungen Schichten gebildet:

Tabelle II

Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1.

Unter Anwendung des auf diese Weise hergestellten Bilderzeugungselements wurde nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 auf einem Bildempfangspapier ein Bild erzeugt, wobei ein sehr klares Bild erhalten wurde.

Beispiel 3

Zur Herstellung eines Bilderzeugungselements wurden der erste Schichtbereich und die obere Schicht unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gebildet, wobei jedoch das Durchflußmengenverhältnis NO/SiH₄ so geändert wurde, daß es 6×10^-2 betrug. Unter Anwendung dieses Bilderzeugungselements wurde nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 auf einem Bildempfangspapier ein Bild erzeugt, wobei ein sehr klares Bild erhalten wurde.

Beispiel 4

Tabelle III

Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1.

Beispiel 5

Zur Durchführung der Schichtbildung auf einem Al-Zylinder mittels der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung unter den folgenden Bedingungen wurde anstelle der in Beispiel 1 eingesetzten SiH₄/He-Gasbombe eine Si₂H₆/He-Gasbombe eingesetzt.

Tabelle IV

Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1.

Beispiel 6

Auf einem Al-Zylinder mit einer 80,0 nm dicken, durch ein anodisches Oxidationsverfahren hergestellten Al₂O₃-Schicht wurden zur Herstellung eines Bilderzeugungselements der erste Schichtbereich und die obere Schicht nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gebildet.

Beispiel 7

Tabelle V

Beispiel 8

Tabelle VI

Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 7.

Unter Anwendung des auf diese Weise hergestellten Bilderzeugungselements wurde nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 7 auf einem Bildempfangspapier ein Bild erzeugt, wobei ein sehr klares Bild erhalten wurde.

Beispiel 9

Zur Herstellung eines Bilderzeugungselements wurden der erste Schichtbereich und die obere Schicht unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 7 gebildet, wobei das Durchflußmengenverhältnis B₂H₆/SiH₄ jedoch so geändert wurde, daß es 1,0×10^-3 betrug. Unter Anwendung dieses Bilderzeugungselements wurde nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 7 auf einem Bildempfangspapier ein Bild erzeugt, wobei ein sehr klares Bild erhalten wurde.

Beispiel 10

Tabelle VII

Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 7.

Beispiel 11

Zur Durchführung der Schichtbildung auf einem Al-Zylinder mittels der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung unter den folgenden Bedingungen wurde anstelle der in Beispiel 7 eingesetzten SiH₄/He-Gasbombe eine Si₂H₆/He-Gasbombe eingesetzt.

Tabelle VIII

Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 7.

Beispiel 12

Auf einem Al-Zylinder mit einer 80,0 nm dicken, durch ein anodisches Oxidationsverfahren hergestellten Al₂O₃-Schicht wurden zur Herstellung eines Bilderzeugungselements der erste Schichtbereich und die obere Schicht nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 7 gebildet.

Beispiel 13

Tabelle IX

Das auf diese Weise hergestellte Bilderzeugungselement wurde in eine Ladungs-Belichtungs-Versuchsvorrichtung hineingebracht, und eine Koronaladung mit +5,0 kV wurde 0,2 s lang durchgeführt. Unmittelbar wurde das Bilderzeugungselement bildmäßig belichtet. Zur bildmäßigen Belichtung wurde ein Lichtbild unter Anwendung einer Wolframlampe als Lichtquelle mit einem Belichtungswert von 1,5 lx · s durch eine lichtdurchlässige Testkarte hindurch auf das Bilderzeugungselement projiziert.

Beispiel 14

Tabelle X

Beispiel 15

Tabelle XI

Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 14.

Unter Anwendung des auf diese Weise hergestellten Bilderzeugungselements wurde nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 14 auf einem Bildempfangspapier ein Bild erzeugt, wobei ein sehr klares Bild erhalten wurde.

Beispiel 16

Zur Herstellung eines Bilderzeugungselements wurden der erste Schichtbereich und die obere Schicht unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 14 gebildet, wobei das Durchflußmengenverhältnis CH₄/SiH₄ jedoch so geändert wurde, daß es 2×10^-1 betrug. Unter Anwendung dieses Bilderzeugungselements wurde nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 14 auf einem Bildempfangspapier ein Bild erzeugt, wobei ein sehr klares Bild erhalten wurde.

Beispiel 17

Tabelle XII

Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 14.

Beispiel 18

Zur Durchführung der Schichtbildung auf einem Al-Zylinder mittels der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung unter den folgenden Bedingungen wurde anstelle der in Beispiel 14 eingesetzten SiH₄/He-Gasbombe eine Si₂H₆/He-Gasbombe eingesetzt.

Tabelle XIII

Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 14.

Beispiel 19

Zur Herstellung eines Bilderzeugungselements wurden auf einem Al-Zylinder mit einer 80,0 nm dicken, durch ein anodisches Oxidationsverfahren gebildeten Al₂O₃-Schicht der erste Schichtbereich und die obere Schicht nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 14 gebildet.

Beispiel 20

Tabelle XIV

Beispiel 21

Tabelle XV

Beispiel 22

Tabelle XVI

Claims

1. Fotoleitfähiges Element mit einem Träger und einer darauf befindlichen fotoleitfähigen, amorphen Schicht aus einem Siliciumatome als Matrix enthaltenden, amorphen Material, wobei in der Matrix mindestens eine aus Sauerstoffatomen, Stickstoffatomen und Kohlenstoffatomen ausgewählte Atomart, sowie Atome eines Elements der Gruppe III des Periodensystems als am Aufbau beteiligte Atome enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoleitfähige Schicht von der Seite des Trägers her gesehen folgenden Aufbau aufweist:

- einen ersten unteren Schichtbereich, der mindestens eine der aus Sauerstoffatomen, Stickstoffatomen und Kohlenstoffatomen ausgewählte Atomart als am Aufbau beteiligte Atome enthält,
- einen in direkter Berührung mit dem ersten Schichtbereich ausgebildeten, oberen Schichtbereich, der keine der für den ersten Schichtbereich ausgewählten Atomarten enthält und
- einen zweiten Schichtbereich, der die Atome eines Elements der Gruppe III des Periodensystems als am Aufbau beteiligte Atome enthält, wobei der zweite Schichtbereich den ersten Schichtbereich und/oder den oberen Schichtbereich ganz oder teilweise überdecken kann.

2. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht Wasserstoffatome und Halogenatome als am Aufbau beteiligte Atome enthält.

3. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht Wasserstoffatome als am Aufbau beteiligte Atome enthält.

4. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht Wasserstoffatome in einer Menge von 1 bis 40 Atom-% enthält.

5. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht Halogenatome als am Aufbau beteiligte Atome enthält.

6. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht Halogenatome in einer Menge von 1 bis 40 Atom-% enthält.

7. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenatome Fluoratome sind.

8. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schichtbereich Sauerstoffatome enthält.

9. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffatome in dem ersten Schichtbereich in einer Menge von 0,01 bis 20 Atom-% vorliegen.

10. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schichtbereich Stickstoffatome enthält.

11. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffatome in dem ersten Schichtbereich in einer Menge von 0,01 bis 20 Atom-% vorliegen.

12. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schichtbereich Kohlenstoffatome enthält.

13. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffatome in dem ersten Schichtbereich in einer Menge von 0,01 bis 20 Atom-% vorliegen.

14. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schichtbereich eine Dicke von 3 bis 100 µm hat.

15. Fotoleitfähiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem ersten Schichtbereich vorliegenden, obere Schichtbereich eine Dicke von 0,02 bis 10 µm hat.