DE69326878T2

DE69326878T2 - Lichtempfindliches Element mit einer mehrschichtigen Schicht mit erhöhter Wasserstoff oder/und Halogenatom Konzentration im Grenzflächenbereich benachbarter Schichten

Info

Publication number: DE69326878T2
Application number: DE69326878T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Katagiri; Satoshi Kojima; Ryuji Okamura; Hirokazu Otoshi; Yasuyoshi Takai; Tetsuya Takei
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 2000-04-27
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: DE69326878D1; EP0605972B1; US5514506A; EP0605972A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Lichtempfangselement, das eine hohe Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Wellen wie z. B. Licht (worunter hierin im weitem Sinn Lichtarten wie z. B. Ultraviolettstrahlen, sichtbare Strahlen, Infrarotstrahlen, Röntgenstrahlen und γ-Strahlen zu verstehen sind) zeigt. Die vorliegende Erfindung betrifft vor allem ein verbessertes Lichtempfangselement, das eine mehrschichtige Lichtempfangsschicht mit einer erhöhten Konzentration von Wasserstoff- und/oder Halogenatomen in der Nachbarschaft der Grenzfläche benachbarter Schichten hat und als lichtempfindliches Element für die Anwendung bei Datenverarbeitungsgeräten wie z. B. elektrophotographischen Kopiergeräten und Laserdruckern, als Photodetektor oder als Sonnenzelle geeignet ist.

Beschreibung des verwandten Standes der Technik

Ein photoleitfähiges Material für die Bildung eines Bilderzeugungsmaterials zur Anwendung bei einem Festkörperbildsensor oder in der Elektrophotographie oder für die Bildung eines photoleitfähigen Materials zur Anwendung bei einem Bildlese-Photodetektor muß eine hohe Empfindlichkeit zeigen, ein hohes S/N- Verhältnis [Signal/Rausch-Verhältnis: (Photostrom (Ip)/Dunkelstrom (Id)] haben, Absorptionsspektrum-Eigenschaften haben, die für elektromagnetische Wellen, mit denen bestrahlt wird, geeignet sind, eine hohe Ansprechgeschwindigkeit zeigen und einen gewünschten Dunkelwiderstand haben. Es ist auch notwendig, daß es bei der Anwendung für Lebewesen und vor allem für den Menschen unschädlich ist.
Als photoleitfähiges Material, das diese Bedingungen erfüllt, sind sogenannte amorphe Siliciummaterialien bekannt (wobei das amorphe Siliciummaterial nachstehend als "a-Si-Material" be zeichnet wird). Es ist bekannt, daß a-Si-Materialien eine hohe Vickers-Härte haben und eine gute Haltbarkeit zeigen. Es gibt eine Anzahl von Vorschlägen für die Anwendung von a-Si-Materialien bei der Herstellung von elektronischen Vorrichtungen bzw. Bauelementen. In den US-Patentschriften Nr. 4 265 991, 4 451 547, 4 552 824 und 4 507 375 und in den DE-Offenlegungsschriften Nr. 2 746 967 und 2 855 718 ist beispielsweise die Anwendung von a- Si-Materialien bei elektrophotographischen Bilderzeugungselementen offenbart. Ferner ist in der DE-Offenlegungsschrift Nr. 2 933 411 die Anwendung von a-Si-Materialien bei einer Bildlesevorrichtung mit photoelektrischer Umwandlung offenbart. Außerdem sind in den US-Patentschriften Nr. 4 461 819, 4 551 405, 4 557 990, 4 613 558, 4 359 512 und 4 359 514 Lichtempfangselemente offenbart, die eine a-Si-Lichtempfangsschicht mit einem Schichtaufbau aus zwei oder mehr Schichten haben, die jeweils eine andere Leitfähigkeit haben, wobei in einem Grenzflächenbereich zwischen benachbarten Schichten eine Verarmungsschicht gebildet ist. Außerdem sind in den US-Patentschriften Nr. 4 394 425 und 4 394 426 Schichtstrukturen offenbart, die dazu dienen, das Lichtempfangselement, das ein a-Si-Material umfaßt, derart zu verbessern, daß es mit einer relativ mäßigen Einschränkung gestaltet werden kann, während der Vorteil des a-Si-Materials, der darin besteht, daß es sogar im Fall eines niedrigen Dunkelwiderstandes eine hohe Lichtempfindlichkeit zeigt, bis zu einem gewissen Grade aufrechterhalten wird. Die besonderen Merkmale dieser Schichtstrukturen schließen eine Art der Gestaltung des Lichtempfangselements, bei der es einen mehrschichtigen Aufbau mit einer Sperrschicht zwischen einem Substrat und einer Lichtempfangsschicht (mit einer photoleitfähigen Schicht) hat, und eine Art der Gestaltung des Lichtempfangselements, bei der es einen mehrschichtigen Aufbau mit einer Sperrschicht über einer Lichtempfangsschicht (mit einer photoleitfähigen Schicht) hat, ein. Hierin bedeutet "Sperrschicht" eine Schicht, die derart wirkt, daß sie das Hineingelangen eines Photoladungsträgers von der Substratseite oder von der Seite der äußersten Schicht her in die photoleitfähige Schicht verhindert und erlaubt, daß sich ein Photoladungsträger, der bei der Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen in der photoleitfähigen Schicht erzeugt wor den ist und sich in Richtung auf die Substratseite in Bewegung setzt, von der Seite der photoleitfähigen Schicht entweder in Richtung auf die Substratseite oder in Richtung auf die Seite der äußersten Schicht bewegt.
Eine Anzahl von elektrophotographischen Bilderzeugungselementen, die jeweils ein a-Si-Material umfassen, (nachstehend als elektrophotographisches a-Si-Bilderzeugungselement oder als a-Si- Lichtempfangselement bezeichnet) ist auf der Grundlage der vorstehend erwähnten Vorschläge kommerzialisiert worden. Um den Erfordernissen zu entsprechen, die bei einem Lichtempfangselement erwünscht sind, das bei den modernen elektrophotographischen Kopiergeräten angewendet wird, muß jedoch bei jedem der herkömmlichen elektrophotographischen a-Si-Bilderzeugungselemente (mit anderen Worten, der herkömmlichen a-Si-Lichtempfangselemente) aus einer Gesamtsicht noch einiges weiter verbessert werden, wozu elektrische und optische Eigenschaften und Photoleitfähigkeitsverhalten wie z. B. Dunkelwiderstand, Lichtempfindlichkeit, Lichtansprechvermögen u. dgl., Verhalten gegenüber Umwelteinflüssen während der Anwendung wie z. B. Feuchtigkeitsbeständigkeit, Haltbarkeit u. dgl. und wirtschaftliche Beständigkeit gehören.
In den letzten Jahren ist bei elektrophotographischen Kopiergeräten vor allem in Bezug auf Kopiergeschwindigkeit und Haltbarkeit bei wiederholter Anwendung über eine lange Zeit eine beträchtliche Verbesserung erzielt worden. Im einzelnen ist ein verbessertes elektrophotographisches Kopiergerät entwickelt worden, das mit einer höheren Betriebsgeschwindigkeit arbeiten kann, während es seine Bildwiedergabeleistung zeigt, wobei sich diese sogar bei wiederholter Anwendung über eine lange Zeit nicht verschlechtert. Bei so einem elektrophotographischen Kopiergerät besteht ein Bedarf an einer Verbesserung der Zuverlässigkeit von jedem seiner Bauteile, damit die Häufigkeit von Wartungsarbeiten vermindert werden kann und somit die Kosten, die für die Wartungsarbeiten erforderlich sind, eingeschränkt werden. Außerdem besteht ein Bedarf an einer weiteren Verbesserung des elektrophotographischen Kopiergeräts, damit mit einer hohen Geschwindigkeit eine großvolumige Wiedergabe von Bildern mit hoher Qualität und hoher Auflösung erzielt werden kann.
Im Zusammenhang damit besteht eine erhöhte Nachfrage nach der Bereitstellung eines verbesserten a-Si-Lichtempfangselements, das ein verbessertes Ladungsaufrechterhaltungsvermögen und eine verbesserte Empfindlichkeit zeigt und für die Anwendung bei so einem elektrophotographischen Kopiergerät geeignet ist.
Im Fall der wiederholten Durchführung des elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahrens, das Aufladungs-, Belichtungs-, Entwicklungs- und Übertragungsschritte umfaßt, mit einer höheren Geschwindigkeit bei dem elektrophotographischen Kopiergerät, bei dem das herkömmliche a-Si-Lichtempfangselement (d. h. das herkömmliche elektrophotographische lichtempfindliche a-Si- Element) angewendet wird, ist oft das Problem aufgetreten, daß das a-Si-Lichtempfangselement kein ausreichendes Lichtansprechvermögen zeigt, um der erhöhten Geschwindigkeit des Bilderzeugungsverfahrens zu folgen, weshalb die stabile und wiederholte Erzielung eines kopierten Bildes mit hoher Qualität mit einer höheren Geschwindigkeit schwierig ist. Vor allem in dem Fall, daß bei dem elektrophotographischen Kopiergerät, bei dem das herkömmliche a-Si-Lichtempfangselement (das herkömmliche elektrophotographische lichtempfindliche a-Si-Element) verwendet wird, ein Halbtonoriginal einer wiederholten Wiedergabe mit hoher Geschwindigkeit unterzogen wird, besteht die Neigung, daß bei den erhaltenen kopierten Bildern oft Mängel wie z. B. eine ungenügende Halbtonauflösung und eine ungleichmäßige Bilddichte auftreten, die im Fall von kopierten Bildern, die bei der Wiedergabe von Originalen mit Buchstaben, Symbolen bzw. (Schrift)- zeichen (nachstehend als "Zeichen" bezeichnet) erhalten werden, nur in geringem Maße gefunden werden. Es ist deshalb schwierig, wiederholt ein kopiertes Bild mit hoher Qualität zu erhalten, das dem Halbtonoriginal gleichwertig ist. Diese Neigung ist in dem Fall deutlich, daß ein Halbtonoriginal in einer einzigen Farbe angewendet wird, das auf der gesamten Fläche eine gleichmäßige Bilddichte hat, beispielsweise eine Photographie eines blauen Himmels, eine Photographie der einfarbigen Wand eines Gebäudes oder ein einfarbiges Papier, wobei das Auftreten der vorstehend erwähnten Mängel auf den erhaltenen kopierten Bildern vor allem hinsichtlich der ungleichmäßigen Bilddichte deutlich ist. Diese Situation wird bedeutsam, wenn die Bilderzeugungsgeschwindigkeit erhöht wird.
Diese Situation wird nun beschrieben. Das heißt, bei der wiederholten Durchführung des elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahrens mit dem elektrophotographischen Kopiergerät werden die damit zusammenhängenden Bilderzeugungsparameter einschließlich des Oberflächenpotentials und der Oberflächentemperatur des a-Si-Lichtempfangselements zweckmäßig eingestellt, indem diese Parameter durch einen in dem Kopiergerät angeordneten Meßfühler ermittelt und durch einen Steuermechanismus, der in dem Kopiergerät angeordnet ist, auf jeweilige vorgegebene Werte gesteuert werden, damit bei jeder Wiederholung des Bilderzeugungsverfahrens wiederholt ein identisches, erwünschtes kopiertes Bild erzielt wird. In dem Fall, daß das Lichtansprechvermögen des a-Si-Lichtempfangselements nicht ausreicht, um der Geschwindigkeit des Bilderzeugungsverfahrens zu folgen, kehrt das a-Si-Lichtempfangselement kaum zu dem ursprünglichen Zustand zurück, der von Resten des vorangehenden latenten Bildes vollkommen frei ist, nachdem es dem elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahren unterzogen worden ist, so daß sich die Werte der Parameter des a-Si-Lichtempfangselements, die durch den Meßfühler ermittelt werden, schließlich verändern. In diesem Fall ist es notwendig, daß die Bilderzeugungsparameter des a- Si-Lichtempfangselements bei jeder Wiederholung des Bilderzeugungsverfahrens zweckmäßig eingestellt werden. Wenn diese Situation über eine lange Zeit andauern sollte, tritt schließlich das Problem auf, daß es schwierig ist, kontinuierlich ein identisches, erwünschtes kopiertes Bild zu erzielen, und der Steuermechanismus wird stark belastet, was manchmal zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Gerätehauptkörpers führt. Was die kopierten Bilder anbetrifft, die bei Wiederholung des Bilderzeugungsverfahrens erhalten werden, so treten im einzelnen oft Bildmängel wie z. B. eine mangelhafte Wiedergabe feiner Linien, das Auftreten von weißem Schleier (oder weißer Spuren auf Halbtonkopien), ungleichmäßige Bilddichte u. dgl. auf, die wahrscheinlich auf eine Ungleichmäßigkeit des Ladungsaufrechterhaltungsvermögens und eine Ungleichmäßigkeit der Lichtempfindlichkeit des a-Si-Lichtempfangselements zurückzuführen sind.
Das Auftreten dieser Bildmängel ist im Fall der Wiedergabe eines großen Kopievolumens mit einer höheren Geschwindigkeit unter Anwendung eines großen elektrophotographischen Hochleistungskopiergeräts verhältnismäßig beträchtlich. Im einzelnen reicht die Empfindlichkeit, die das a-Si-Lichtempfangselement zeigt, im Fall der wiederholten Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens mit einer höheren Geschwindigkeit unter Anwendung des herkömmlichen a-Si-Lichtempfangselements nicht aus, um der Geschwindigkeit des Bilderzeugungsverfahrens zu folgen. Infolgedessen tritt oft das Problem auf, daß die latenten Bilder, die bei dem vorangehenden Bilderzeugungsverfahren auf dem a-Si- Lichtempfangselement erzeugt worden sind, noch in Form eines Halbtonbildes zurückbleiben, was dazu führt, daß auf einem erhaltenen kopierten Bild ein Geisterbild erzeugt wird. Außerdem tritt oft ein anderes Problem auf, das in Folgendem besteht: Da mit dem a-Si-Lichtempfangselement, das einmal dem elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahren unterzogen worden ist, im allgemeinen eine sogenannte Leerbelichtung durchgeführt wird, um die Oberflächenladung zu löschen und dadurch zu verhindern, daß auf einem Oberflächenbereich des a-Si-Lichtempfangselements, der dem Zwischenraum zwischen einem Kopierpapierblatt und einem anderen Kopierpapierblatt, das danach zuzuführen ist, entspricht, Toner abgeschieden wird, bleibt oft die Vorgeschichte der vorangehenden Leerbelichtung zurück, so daß auf einem wiedergegebenen bzw. kopierten Bild ein sogenanntes Leerbelichtungsgedächtnis verursacht wird, wobei das erhaltene Bild derart wird, daß es von so einem Leerbelichtungsgedächtnis begleitet ist und in Bezug auf die Gleichmäßigkeit der Bilddichte schlecht ist. (Das Geisterbild und das Leerbelichtungsgedächtnis, die vorstehend erwähnt wurden, werden nachstehend zusammen durch den Oberbegriff "Photogedächtnis" ausgedrückt).
Im Fall der wiederholten Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens mit einer höheren Geschwindigkeit unter Anwendung des herkömmlichen a-Si-Lichtempfangselements, das eine mehrschichtige photoleitfähige Schicht aus mehreren Schichten hat, die jeweils einen anderen optischen Bandabstand haben, oder eine photoleitfähige Schicht mit getrennten Funktionen hat, die eine Ladungserzeugungsschicht und eine Ladungstransportschicht umfaßt, ist es wahrscheinlicher, daß diese Probleme auftreten, weil die Neigung besteht, daß nicht nur die Lichtempfindlichkeit, sondern auch die Beweglichkeit eines Photoladungsträgers an der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten ungenügend wird und das Ladungsaufrechterhaltungsvermögen abnimmt, wenn die Geschwindigkeit des Bilderzeugungsverfahrens erhöht wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist jedes der herkömmlichen a-Si-Lichtempfangselemente in der Hinsicht problematisch, daß das Lichtansprechvermögen und die Beweglichkeit eines Photoladungsträgers ungenügend werden und das Auftreten eines Photogedächtnisses deutlich wird, wenn die Geschwindigkeit des Bilderzeugungsverfahrens erhöht wird.
Es besteht übrigens eine Nachfrage nach der Bereitstellung eines kompakten elektrophotographischen Kopiergeräts, das mit einer hohen Geschwindigkeit arbeiten kann. Das a-Si-Lichtempfangselement (das elektrophotographische lichtempfindliche a-Si-Element), das bei so einem kompakten elektrophotographischen Kopiergerät anzuwenden ist, muß folglich eine geringe Größe haben, damit es für die Anwendung bei dem Gerät geeignet sein kann. Um dasselbe Kopievolumen zu erzielen wie bei dem herkömmlichen elektrophotographischen Kopiergerät, wird die Geschwindigkeit des Bilderzeugungsverfahrens in diesem Fall schließlich auf einen Wert erhöht, der deutlich höher ist als im Fall der Anwendung des gewöhnlichen elektrophotographischen Kopiergeräts, bei dem das gewöhnliche a-Si-Lichtempfangselement angewendet wird. In diesem Fall wird das Auftreten der vorstehend erwähnten Probleme bedeutsamer.
Um nun das Auftreten der vorstehend erwähnten Probleme im Fall der wiederholten Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens mit einer höheren Geschwindigkeit unter Anwendung des herkömmlichen a-Si-Lichtempfangselements zu vermeiden, ist es notwendig, daß Maßnahmen zur Vergrößerung der Aufladeeinrichtung und/oder zur wirksamen Durchführung der Aufladung in einer kurzen Zeit getroffen werden, und es ist außerdem notwendig, dafür zu sorgen, daß die Belichtungsmechanismen eine hohe Ausgangsleistung haben. Diese Faktoren führen nicht nur zu einer Erhöhung der Fertigungskosten eines elektrophotographischen Kopiergeräts, sondern auch zu einer Vergrößerung des elektrophotographischen Kopiergeräts.
In der DE-A 33 46 891 ist ein Lichtempfangselement offenbart, das ein Substrat und eine Lichtempfangsschicht mit einem Schichtaufbau umfaßt, wobei jede der Teilschichten aus a-SiX(H) besteht. Eine der Schichten hat einen Bereich, der Halogen mit einer in der Dickenrichtung erhöhten Konzentration enthält und in der Nachbarschaft einer Schichtgrenzfläche angeordnet ist. In der US-A 4 886 723 ist ein Lichtempfangselement offenbart, das einen ähnlichen Aufbau hat, jedoch bei einer Schichtgrenzfläche Wasserstoff mit einer erhöhten Konzentration enthält.
Durch die Erfindung wird ein Lichtempfangselement bereitgestellt, wie es in Anspruch 1 der beigefügten Ansprüche definiert ist.
Ausführungsformen des vorstehend erwähnten Lichtempfangselements haben im allgemeinen über einen weiten Bereich von Betriebsumständen stabile elektrische und optische Eigenschaften und ein stabiles Photoleitfähigkeitsverhalten, sind beständig gegen Lichtermüdung und gegen eine Verschlechterung bei wiederholter Anwendung, sind haltbar und feuchtigkeitsbeständig, zeigen kein oder ein minimales Restpotential und erlauben während der Herstellung eine einfache Fertigungskontrolle. Ausführungsformen des Lichtempfangselements behalten eine stabile Lichtempfindlichkeit bei, die ausreicht, um die Anwendung bei einem Schnellkopiergerät zu erlauben. Ausführungsformen des Lichtempfangselements ermöglichen eine stabile und wiederholte Wieder gabe von Bildern mit hoher Qualität mit einer erhöhten Geschwindigkeit des Bilderzeugungsverfahrens, ohne daß Photogedächtnis auftritt.
Ausführungsformen des Lichtempfangselements erlauben von einem einfarbigen Halbtonoriginal ausgehend eine stabile und wiederholte Wiedergabe von Halbtonbildern mit hoher Qualität und gleichmäßiger Bilddichte mit einer erhöhten Geschwindigkeit des Bilderzeugungsverfahrens, ohne daß das vorstehend erwähnte Photogedächtnis auftritt. Das Lichtempfangselement kann mindestens zwei Schichten umfassen, die jeweils aus einem nicht einkristallinen Material bestehen, das in Bezug auf die Haftung zwischen den Teilschichten ausgezeichnet und in Bezug auf die strukturelle Anordnung genau und stabil ist. Ausführungsformen des Lichtempfangselements können die Miniaturisierung eines Datenverarbeitungsgeräts wie z. B. eines Kopiergeräts erleichtern und auch seine Fertigungskosten vermindern.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Schnittzeichnung, die den Schichtaufbau eines Beispiels für ein Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 2 ist eine schematische Schnittzeichnung, die den Schichtaufbau eines anderen Beispiels für ein Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 3 ist eine schematische Schnittzeichnung, die den Schichtaufbau eines weiteren Beispiels für ein Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die ein erstes Muster der Konzentrationsverteilung von Wasserstoffatomen in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die ein zweites Muster der Konzentrationsverteilung von Wasserstoffatomen in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die ein drittes Muster der Konzentrationsverteilung von Wasserstoffatomen in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die ein viertes Muster der Konzentrationsverteilung von Wasserstoffatomen in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, die ein fünftes Muster der Konzentrationsverteilung von Wasserstoffatomen in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, die ein sechstes Muster der Konzentrationsverteilung von Wasserstoffatomen in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 10 ist eine graphische Darstellung, die ein siebtes Muster der Konzentrationsverteilung von Wasserstoffatomen in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 11 ist eine graphische Darstellung, die ein achtes Muster der Konzentrationsverteilung von Wasserstoffatomen in der Nach barschaft der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 12(A) ist eine schematische Längsschnittzeichnung, die den Aufbau einer Mikrowellen-CVD-Fertigungsvorrichtung veranschaulicht, die für die Herstellung eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
Fig. 12(B) ist eine schematische Schnittzeichnung entlang der Linie X-X in Fig. 12(A).
Fig. 13 ist eine schematische Zeichnung, die eine Meßvorrichtung veranschaulicht, die angewendet wird, um das Lichtansprechvermögen und die Beweglichkeit eines Photoladungsträgers eines Lichtempfangselements zu messen.
Fig. 14 ist eine schematische Zeichnung, die den Aufbau einer Glimmentladungs-Fertigungsvorrichtung veranschaulicht, die für die Herstellung eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung zielt auf eine Beseitigung der vorstehend erwähnten Probleme bei dem herkömmlichen Lichtempfangselement und auf eine Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgaben ab.
Die vorliegende Erfindung dient zur Bereitstellung eines verbesserten Lichtempfangselements mit einem Substrat und einer auf dem erwähnten Substrat angeordneten Lichtempfangsschicht, wobei die erwähnte Lichtempfangsschicht einen Schichtaufbau aus mindestens zwei Schichten hat, wobei jede aus einem nicht einkristallinen Material besteht, das Siliciumatome und mindestens eine Art von Atomen enthält, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Wasserstoffatomen und Halogenatomen besteht, wobei der erwähnte Schichtaufbau im Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen vorgegebenen benachbarten Schichten einen besonderen Bereich hat, der die erwähnten Wasserstoff- und/oder Halogenatome derart enthält, daß ihre Konzentration in der Dickenrichtung erhöht ist.
Der Ausdruck "Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Bereich, der eine Übergangszone oder einen Übergangsbereich zwischen benachbarten nicht einkristallinen Schichten, die jeweils eine andere chemische Zusammensetzung haben, einschließt. Im einzelnen entspricht der "Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche" beispielsweise im Fall eines Lichtempfangselements, das eine durch das Plasma- CVD-Verfahren (CVD = chemische Aufdampfung) gebildete Lichtempfangsschicht mit einem Schichtaufbau aus einer Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und einer photoleitfähigen Schicht hat, die später beschrieben wird, der Übergangszone oder dem Übergangsbereich zwischen der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der photoleitfähigen Schicht. Im einzelnen entspricht in diesem Zusammenhang in dem Fall, daß nach der Bildung der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht auf einem Substrat in der Schichtbildungskammer durch das Plasma-CVD-Verfahren die Entladung beendet und die Schichtbildungskammer evakuiert wird, worauf die Bildung der erwähnten photoleitfähigen Schicht durch das Plasma-CVD-Verfahren folgt, die Übergangszone von jeder der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der photoleitfähigen Schicht dem "Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche". Im Unterschied dazu hat in dem Fall, daß die Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und die photoleitfähige Schicht kontinuierlich durch das Plasma-CVD-Verfahren gebildet werden, ohne daß die Entladung beendet wird, der resultierende Schichtaufbau einen Übergangsbereich, bei dem sich die Ladungsinjektionsverhinderungsschicht in Bezug auf die chemische Zusammensetzung von der photoleitfähigen Schicht unterscheidet. Dieser Übergangsbereich entspricht dem "Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche".
Das Lichtempfangselement, das in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebaut ist, ist in Bezug auf die Haftung zwischen den Teilschichten ausgezeichnet und in Bezug auf die strukturelle Anordnung genau und stabil.
Das Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt unabhängig von den Betriebsumständen beständig zufriedenstellende elektrische und optische Eigenschaften und ein zufriedenstellendes Photoleitfähigkeitsverhalten und ist ausgezeichnet gegenüber Lichtermüdung, verursacht bei wiederholter Anwendung keine Verschlechterung, ist in Bezug auf Haltbarkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit ausgezeichnet und zeigt kein oder ein minimales Restpotential.
Das Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung ist frei von den vorstehend erwähnten Problemen, die bei dem herkömmlichen Lichtempfangselement gefunden werden, wenn es zur Wiedergabe von Bildern durch Wiederholung des Bilderzeugungsverfahrens mit einer höheren Geschwindigkeit bei dem Schnellkopiergerät angewendet wird, und es zeigt immer und beständig ein erwünschtes Lichtansprechvermögen, das ausreicht, um der Geschwindigkeit des Bilderzeugungsverfahrens eines Schnellkopiergeräts zu folgen, so daß mit einer hohen Geschwindigkeit eine Wiedergabe von Bildern mit hoher Qualität mit einem großen Kopievolumen erzielt werden kann.
Das Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt mit einer hohen Geschwindigkeit des Bilderzeugungsverfahrens die beständige und wiederholte Erzielung eines Halbtonbildes mit hoher Qualität und gleichmäßiger Bilddichte, das einem einfarbigen Halbtonbild(original) gleichwertig ist, ohne daß es von Photogedächtnis begleitet ist.
Das Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt bei dem herkömmlichen Schnellkopiergerät die schnelle Wiedergabe von Bildern mit einem großen Kopievolumen, ohne daß es notwendig ist, die Aufladeeinrichtung zu vergrößern, und ohne daß eine Erhöhung der Leistung des Belichtungsmechanismus erforderlich ist. Es macht vielmehr eine Miniaturisierung des angewandten Kopiergeräts möglich.
Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage der folgenden Feststellungen gemacht worden, die als Ergebnis eingehender Untersuchungen durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung mit dem Ziel einer Lösung der Aufgaben der vorliegenden Erfindung erhalten worden sind.
Es ist eine Anzahl von Lichtempfangselementen bekannt, die eine Lichtempfangsschicht haben, die aus einem nicht einkristallinen Material, das Siliciumatome, Wasserstoffatome und/oder Halogenatome enthält, z. B. aus a-Si : H-Material oder a-Si : X-Material (X = Halogenatom), oder aus polykristallinem Siliciummaterial besteht [wobei diese Materialien nachstehend als "nicht einkristallines Si : (H,X)-Material" oder als "nc-Si : (H,X)-Material" bezeichnet werden]. Wenn die Lichtempfangsschicht einen derartigen Schichtaufbau hat, wie er vorher beschrieben wurde, der mindestens zwei übereinandergeschichtete Schichten umfaßt, die jeweils aus einem nc-Si-Material [d. h. aus einem nicht einkristallinen Siliciummaterial (Si-Material)] bestehen, sind im allgemeinen in jede Teilschicht Wasserstoffatome (H) oder/und Halogenatome (X) wie z. B. Fluoratome (F), Chloratome (Cl) o. dgl. eingebaut, damit die Teilschicht erwünschte elektrische Eigenschaften und ein erwünschtes Photoleitfähigkeitsverhalten zeigt, oder zusätzlich zu diesen Atomen Atome eines zur Steuerung der Leitfähigkeit dienenden Elements (M) wie z. B. Bor (B) oder Phosphor (P) eingebaut, damit die Teilschicht mit einer gewünschten Leitfähigkeit ausgestattet wird, oder Atome eines oder mehr als eines von den vorstehend erwähnten Elementen verschiedenen Elements eingebaut, damit die Teilschicht mit anderen Eigenschaften ausgestattet wird.
Bei diesen Teilschichten gibt es manchmal das Problem, daß sie in Bezug auf elektrische Eigenschaften und das Photoleitfähigkeitsverhalten nicht zufriedenstellend sind, wenn die Atome, aus denen sie gebildet sind, nicht in einem gewünschten Zustand enthalten sind. Im einzelnen sind bei dem Schichtaufbau, der diese Teilschichten umfaßt, das Verhalten einer Ladung, das in Abhängigkeit von Art, Menge und Verteilungszustand der in dem Schichtbereich in der Nachbarschaft seiner Oberfläche oder an der Grenzfläche der benachbarten Teilschichten enthaltenen Atome unterschiedlich ist, die strukturelle Stabilität des Schichtaufbaus und die Haftung jeder Teilschicht Hauptfaktoren, die festlegen, ob das Lichtempfangselement die Funktionen in der erwarteten Weise zeigt oder nicht. Die herkömmlichen Lichtempfangselemente für elektrophotographische Bilderzeugung, die eine Lichtempfangsschicht mit einem Schichtaufbau haben, der aus einem nc-Si-Material besteht, das in herkömmlicher Weise unter Anwendung des Plasma-CVD-Verfahrens hergestellt worden ist, sind beispielsweise oft nicht zufriedenstellend, vor allem in Bezug auf Lichtansprechvermögen, Wiederholbarkeit der Bilderzeugung und Haltbarkeit bei wiederholter Anwendung über eine lange Zeit. Der Grund dafür ist zur Zeit nicht ausreichend klar. Als Grund dafür, daß diese herkömmlichen nc-Si-Lichtempfangselemente in Bezug auf Lichtansprechvermögen und Wiederholbarkeit der Bilderzeugung bei wiederholter Anwendung über eine lange Zeit nicht zufriedenstellend sind, wird jedoch eine Strukturverformung in dem Schichtbereich in der Nachbarschaft der Oberfläche des Schichtaufbaus oder/und an der Grenzfläche zwischen den benachbarten Teilschichten angenommen.
Zur Verhinderung des Auftretens so einer Strukturverformung an der Grenzfläche zwischen den benachbarten Teilschichten eines Lichtempfangselements, das eine nc-Si-Lichtempfangsschicht mit einem Schichtaufbau hat, sind Vorschläge gemacht worden, die nachstehend beschrieben werden.
(1) In der US-Patentschrift Nr. 4 354 429 ist ein Verfahren für ein nicht einkristallines Halbleiterbauelement mit Heteroübergang offenbart, bei dem die chemische Zusammensetzung des Schichtgrenzflächenbereichs jedes benachbarten Schichtbereichs allmählich bzw. stufenweise derart verändert wird, daß sich der Bandabstand eines benachbarten Schichtbereichs stetig zu dem Bandabstand des anderen benachbarten Schichtbereichs fortsetzt. Im einzelnen wird in dieser Patentliteratur ein dritter Schichtbereich beschrieben, der zwischen einem ersten und einem zweiten Schichtbereich, die benachbart sind, abgegrenzt ist, wobei der dritte Schichtbereich einen Bandabstand hat, der sich nach und nach von dem Bandabstand an der Seite des ersten Schichtbereichs zu dem Bandabstand an der Seite des zweiten Schichtbereichs verändert.
(2) In der US-Patentschrift Nr. 4 555 465 ist ein Verfahren für ein photoleitfähiges Element mit amorphem Silicium offenbart, das ein Substrat und eine auf dem erwähnten Substrat angeordnete Lichtempfangsschicht aus amorphem Silicium, die mindestens Wasserstoffatome enthält und Photoleitfähigkeit zeigt, umfaßt, wobei (2-i) die Lichtempfangsschicht aus amorphem Silicium derart gestaltet wird, daß sie für die enthaltenen Wasserstoffatome eine Konzentrationsverteilung hat, bei der der Gehalt an den Wasserstoffatomen in der Dickenrichtung in Richtung auf beide Enden der Schicht abnimmt, und (2-ii) dafür gesorgt wird, daß die Lichtempfangsschicht aus amorphem Silicium einen Schichtaufbau hat, der für die enthaltenen Wasserstoffatome eine Konzentrationsverteilung hat, bei der der Gehalt an den Wasserstoffatomen in Richtung auf die Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten abnimmt. Im einzelnen wird in dieser US- Patentliteratur beschrieben, daß dafür gesorgt wird, daß die Lichtempfangsschicht einen Schichtbereich hat, der Wasserstoffatome derart enthält, daß der Gehalt an den Wasserstoffatomen in der Dickenrichtung in Richtung auf beide Enden der erwähnten Schicht abnimmt.
(3) In der US-Patentschrift Nr. 4 529 679 ist ein Verfahren für ein photoleitfähiges Element offenbart, das ein Substrat und eine auf dem erwähnten Substrat angeordnete Lichtempfangsschicht, die Siliciumatome als Matrix und mindestens Halogenatome enthält und Photoleitfähigkeit zeigt, umfaßt, wobei die Lichtempfangsschicht derart gestaltet wird, daß sie für die enthaltenen Halogenatome eine Konzentrationsverteilung hat, bei der der Gehalt an den Halogenatomen in der Dickenrichtung von der Substratseite in Richtung auf die Oberflächenseite des photoleitfähigen Elements zunimmt.
(4) In der Japanischen Ungeprüften Patentpublikation Nr. 119360/ 1984 ist ein Verfahren für ein photoleitfähiges Element offen bart, das ein Substrat und eine auf dem erwähnten Substrat angeordnete Lichtempfangsschicht aus amorphem Silicium, die mindestens Wasserstoffatome und Halogenatome enthält und Photoleitfähigkeit zeigt, umfaßt, wobei (4-i) die Lichtempfangsschicht derart gestaltet wird, daß sie (a) für die enthaltenen Wasserstoffatome eine Konzentrationsverteilung hat, bei der der Gehalt an den Wasserstoffatomen in der Dickenrichtung in Richtung auf beide Enden der Schicht abnimmt, und (b) für die enthaltenen Halogenatome eine Konzentrationsverteilung hat, bei der der Gehalt an den Halogenatomen in der Dickenrichtung in Richtung auf beide Enden der Schicht zunimmt, und (4-ii) dafür gesorgt wird, daß die Lichtempfangsschicht aus amorphem Silicium einen Schichtaufbau hat, der (a') für die enthaltenen Wasserstoffatome eine Konzentrationsverteilung hat, bei der der Gehalt an den Wasserstoffatomen in Richtung auf die Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten abnimmt, und (b') für die enthaltenen Halogenatome eine Konzentrationsverteilung hat, bei der der Gehalt an den Halogenatomen in Richtung auf die Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten zunimmt.
Jedes dieser Verfahren (1) bis (4) ist jedoch problematisch, wie nachstehend beschrieben wird.
Wenn bei dem Verfahren (1) die chemische Zusammensetzung jedes benachbarten Schichtbereichs in der Nachbarschaft der Grenzfläche allmählich bzw. stufenweise verändert wird, erhält der Schichtbereich jeder benachbarten Schicht, in dem die chemische Zusammensetzung allmählich bzw. stufenweise verändert wird, schließlich eine bestimmte Dicke (so daß ein sogenannter dritter Schichtbereich gebildet wird). Dies führt dazu, daß ein unerwünschter Einfluß ausgeübt wird. Das heißt, so ein Schichtbereich, in dem die chemische Zusammensetzung allmählich bzw. stufenweise verändert wird, wirkt schließlich als ein sogenannter Zwischenschichtbereich, der eine unabhängige Eigenschaft besitzt, die sich von der Eigenschaft unterscheidet, die jeder von dem ersten und dem zweiten Schichtbereich besitzt, und da der Zwischenschichtbereich bis zu einem gewissen Grade verdickt ist, wird das Problem hervorgerufen, daß die Beweglichkeit von Photoladungsträgern zwischen den Schichtbereichen behindert wird. Dies führt zu einer Verschlechterung der Eigenschaften des Halbleiterbauelements.
Das Verfahren (2) zielt darauf ab, dafür zu sorgen, daß die Wasserstoffatome, die dazu neigen, die Lichtempfangsschicht in Bezug auf die strukturelle Stabilität instabil zu machen, mit einer Konzentrationsverteilung verteilt werden, bei der der Gehalt an den Wasserstoffatomen in der Dickenrichtung in Richtung auf beide Enden der Schicht abnimmt, wobei dafür gesorgt wird, daß der Gehalt an den Wasserstoffatomen bei der Schichtgrenzfläche niedriger ist als in dem Schichthauptbereich. Dieser Aufbau sorgt dafür, daß die Lichtempfangsschicht strukturell stabilisiert wird, so daß die Eigenschaften, die die Lichtempfangsschicht zeigt, bis zu einem gewissen Grade verbessert werden. Es bleibt jedoch noch das Problem zurück, daß in der Nachbarschaft der Schichtgrenzfläche noch ungesättigte Bindungen vorhanden sind, was zum Einfang von Photoladungsträgern in der Schichtgrenzfläche führt.
Das Verfahren (3) konzentriert sich auf die Halogenatome, die zur chemischen Verbindung mit Siliciumatomen befähigt sind, wobei eine Bindung erhalten wird, die sogar bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur kaum gespalten wird, und zielt darauf ab, den Gehalt an Halogenatomen in der Nachbarschaft der Oberfläche der amorphen Siliciumschicht zu erhöhen, wo das Auftreten einer strukturellen Veränderung am wahrscheinlichsten ist. Der Aufbau gemäß diesem Verfahren sorgt dafür, daß die Lichtempfangsschicht strukturell stabilisiert wird, so daß die Eigenschaften, die die Lichtempfangsschicht zeigt, bis zu einem gewissen Grade verbessert werden. Der Aufbau gemäß diesem Verfahren ist jedoch in der Hinsicht noch problematisch, daß die elektrischen Eigenschaften, die die Lichtempfangsschicht zeigt, dazu neigen, daß sie in Abhängigkeit von dem Zustand der darin enthaltenen Halogenatome variieren.
Das Verfahren (4) basiert auf einer Kombination der Verfahren (2) und (3). Bei dem Aufbau gemäß diesem Verfahren wird die Struktur der Lichtempfangsschicht in Bezug auf die strukturelle Stabilität im Vergleich zu der im Fall des Verfahrens (2) weiter verbessert. Der Aufbau gemäß diesem Verfahren ist jedoch wie der gemäß dem Verfahren (3) in der Hinsicht noch problematisch, daß die elektrischen Eigenschaften, die die Lichtempfangsschicht zeigt, dazu neigen, daß sie in Abhängigkeit von dem Zustand der darin enthaltenen Halogenatome variieren.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat eingehende Untersuchungen mittels Experimenten durchgeführt, um für vorgegebene benachbarte Lichtempfangsschichten, die jeweils eine andere chemische Zusammensetzung haben, einen strukturell stabilen Übergang zu erzielen, ohne daß sich die Eigenschaften von irgendeiner der Lichtempfangsschichten verschlechtern, während sich die Aufmerksamkeit auf die Steuerung des Gehalts an Wasserstoffatomen oder/und Halogenatomen, die in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten enthalten sind, konzentrierte. Als Ergebnis wurde die Feststellung gemacht, daß die vorstehend erwähnten Probleme, die beim Stand der Technik auftreten, in dem Fall wirksam gelöst werden können, daß die chemische Zusammensetzung des Nachbarschaftsbereichs der Grenzfläche der benachbarten Lichtempfangsschichten derart gestaltet wird, daß sie in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen oder/und Halogenatomen ein besonderes Konzentrationsverteilungsmuster hat, ohne daß auf den Gehalt an solchen Atomen in dem Schichthauptbereich jeder benachbarten Schicht besondere Rücksicht genommen wird, und zwar im einzelnen in dem Fall, daß der Schichtaufbau aus mindestens zwei Lichtempfangsschichten, die jeweils aus einem nicht einkristallinen Material bestehen, das Siliciumatome und mindestens Wasserstoffatome oder/und Halogenatome enthält, derart gestaltet wird, daß er einen besonderen Bereich hat, der Wasserstoffatome oder/und Halogenatome derart enthält, daß ihre Konzentration in der Dickenrichtung in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen vorgegebenen benachbarten Schichten erhöht ist.
Typische Beispiele für den Aufbau der Lichtempfangsschicht in dem Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung werden in Folgendem beschrieben:
(i) ein Schichtaufbau, der eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und eine photoleitfähige Schicht umfaßt, wobei der Gehalt an Wasserstoffatomen oder/und Halogenatomen in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen den zwei Schichten höher ist als der Gehalt an Wasserstoffatomen oder/und Halogenatomen in dem Schichthauptbereich von jeder der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der photoleitfähigen Schicht;
(ii) ein Schichtaufbau, der eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßt, wobei der Gehalt an Wasserstoffatomen oder/und Halogenatomen in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen den zwei Schichten höher ist als der Gehalt an Wasserstoffatomen oder/und Halogenatomen in dem Schichthauptbereich von jeder der photoleitfähigen Schicht und der Oberflächenschicht; und
(iii) ein Schichtaufbau, der eine Ladungstransportschicht und eine Ladungserzeugungsschicht umfaßt, wobei der Gehalt an Wasserstoffatomen oder/und Halogenatomen in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen den zwei Schichten höher ist als der Gehalt an Wasserstoffatomen oder/und Halogenatomen in dem Schichthauptbereich von jeder der Ladungstransportschicht und der Ladungserzeugungsschicht.
Jede dieser Aufbauarten kann in Abhängigkeit von dem Anwendungszweck eine weitere zweckmäßige Schicht enthalten.
Das Lichtempfangselement, das eine besondere mehrschichtige Lichtempfangsschicht von irgendeiner der vorstehend erwähnten Aufbauarten gemäß der vorliegenden Erfindung hat, ist frei von den vorstehend erwähnten Problemen, die bei dem Stand der Technik gefunden werden, und bietet verschiedene Vorteile, wie sie vorstehend beschrieben wurden.
Das heißt, das Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt unabhängig von den Betriebsumständen beständig und wiederholt deutlich verbesserte elektrische und optische Eigenschaften und ein deutlich verbessertes Photoleitfähigkeitsverhalten, ist ausgezeichnet gegenüber Lichtermüdung und verursacht bei wiederholter Anwendung über eine lange Zeit keine Verschlechterung.
Im einzelnen bietet das Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Fall, daß es als elektrophotographisches Bilderzeugungselement für die Wiedergabe von Bildern durch Wiederholung des Bilderzeugungsverfahrens mit einer höheren Geschwindigkeit bei einem Schnellkopiergerät angewendet wird, die auffallenden Vorteile, daß es immer und wiederholt eine verbesserte Empfindlichkeit und ein erwünschtes Lichtansprechvermögen zeigt, die ausreichen, um der Geschwindigkeit des Bilderzeugungsverfahrens für lange Zeit zu folgen, ohne sich zu verschlechtern, während es ausgezeichnete elektrische Eigenschaften und ein ausgezeichnetes S/N-Verhältnis zeigt. Es ist außerdem in Bezug auf die Beständigkeit gegen Lichtermüdung und die Haltbarkeit bei wiederholter Anwendung - vor allem in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit - ausgezeichnet. Infolgedessen kann wiederholt ein sichtbares Bild mit hoher Qualität erhalten werden, das in Bezug auf die Bilddichte, die Auflösung und die Genauigkeit, mit der ein Halbton in einem Zustand wiedergegeben wird, der einem Original gleichwertig ist, ausgezeichnet ist.
Der Aufbau des Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei der Herstellung eines Photodetektors (Photosensors) angewendet werden, wobei der resultierende Photodetektor einer ist, der gegenüber Lichtermüdung ausgezeichnet ist und beständig und wiederholt ein verbessertes S/N-Verhältnis und verbesserte elektrische Eigenschaften zeigt.
Ferner kann der Aufbau des Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung eines Photoelements wie z. B. einer Sonnenzelle angewendet werden, wobei das resultierende Photoelement eines ist, das gegenüber Lichtermüdung aus gezeichnet ist, ausgezeichnete elektrische Eigenschaften hat und beständig und wiederholt einen verbesserten Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung zeigt.
Das Lichtempfangselement wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 ausführlich beschrieben.
Fig. 1 bis 3 sind schematische Schnittzeichnungen, die jeweils eine Ausführungsform des Schichtaufbaus eines Lichtempfangselements veranschaulichen, das als elektrophotographisches Bilderzeugungselement gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.
Das Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt im wesentlichen ein Substrat und eine auf dem erwähnten Substrat angeordnete Lichtempfangsschicht, die einen Schichtaufbau hat, wobei der erwähnte Schichtaufbau aus mindestens zwei Schichten besteht, die jeweils durch ein nicht einkristallines Material gebildet sind, das Siliciumatome als Matrix und mindestens eine Art von Atomen enthält, die aus. Wasserstoffatomen und Halogenatomen ausgewählt ist, [nachstehend als nc-Si : (H,X)-Material bezeichnet]. Das Lichtempfangselement mit der nc-Si : (H,X)- Lichtempfangsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung kann einen Aufbau annehmen, wie er in Fig. 1, 2 oder 3 gezeigt ist. Es versteht sich, daß das Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur auf diese in Fig. 1 bis 3 gezeigten Aufbauarten eingeschränkt ist, sondern andere geeignete Aufbauarten annehmen kann.
Im einzelnen umfaßt das in Fig. 1 gezeigte Lichtempfangselement ein Substrat 101 und eine auf dem erwähnten Substrat 101 angeordnete Lichtempfangsschicht 100, wobei die erwähnte Lichtempfangsschicht 100 einen Schichtaufbau aus einer Photoleitfähigkeit zeigenden nc-Si : (H,X)-Schicht 102 [wobei diese Schicht nachstehend als photoleitfähige nc-Si : (H,X)-Schicht bezeichnet wird] und einer nc-Si : (H,X)-Oberflächenschicht 103 hat.
Das in Fig. 2 gezeigte Lichtempfangselement ist eine Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Lichtempfangselements, bei der die pho toleitfähige nc-Si : (H,X)-Schicht von Fig. 1 durch eine Lichtempfangsschicht 102 mit getrennten Funktionen ersetzt ist, die aus einer Ladungstransportschicht 104 und einer Ladungserzeugungsschicht 105 besteht, die jeweils durch ein nc-Si : (H,X)-Material gebildet sind.
Der in Fig. 3 gezeigte Aufbau ist einer, der keine Oberflächenschicht hat. Das in Fig. 3 gezeigte Lichtempfangselement umfaßt ein Substrat 101 und eine auf dem erwähnten Substrat 101 angeordnete Lichtempfangsschicht 100, wobei die erwähnte Lichtempfangsschicht 100 einen Schichtaufbau aus einer Ladungsinjektionsverhinderungsschicht 106 und einer photoleitfähigen Schicht 102 hat, die jeweils durch ein nc-Si : (H,X)-Material gebildet sind.
In jedem Fall ist die Verteilung der Wasserstoffatome (H) oder/und der Halogenatome (X), die in der Lichtempfangsschicht 100 enthalten sind, besonders gestaltet, wie nachstehend beschrieben wird.
Das heißt, im Fall des in Fig. 1 gezeigten Lichtempfangselements sind die Wasserstoffatome (H) oder/und die Halogenatome (X) in jeder der photoleitfähigen Schicht 102 und der Oberflächenschicht 103 derart enthalten, daß ihre Konzentrationsverteilung in der Richtung, die parallel zu der Oberfläche des Substrats 101 verläuft, gleichmäßig ist und ihre Konzentrationsverteilung in der Dickenrichtung in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen den zwei Schichten derart erhöht ist, daß sie höher ist als der Gehalt an diesen Atomen in dem Schichthauptbereich von jeder der photoleitfähigen Schicht und der Oberflächenschicht.
Übrigens bedeutet der Schichthauptbereich hierin den restlichen Schichtbereich jeder benachbarten Schicht, aus dem der Nachbarschaftsbereich der erwähnten Schicht, der sich in der Nachbarschaft der Schichtgrenzfläche befindet, ausgeschlossen ist.
Desgleichen sind im Fall des in Fig. 2 gezeigten Lichtempfangselements die Wasserstoffatome (H) oder/und die Halogenatome (X) in jeder der Ladungstransportschicht 104 und der Ladungserzeugungsschicht 105 derart enthalten, daß ihre Konzentrationsverteilung in der Richtung, die parallel zu der Oberfläche des Substrats 101 verläuft, gleichmäßig ist und ihre Konzentrationsverteilung in der Dickenrichtung in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen den zwei Schichten derart erhöht ist, daß sie höher ist als der Gehalt an diesen Atomen in dem Schichthauptbereich von jeder der Ladungstransportschicht und der Ladungserzeugungsschicht.
Desgleichen sind auch im Fall des in Fig. 3 gezeigten Lichtempfangselements die Wasserstoffatome (H) oder/und die Halogenatome (X) in jeder der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht 106 und der photoleitfähigen Schicht 102 derart enthalten, daß ihre Konzentrationsverteilung in der Richtung, die parallel zu der Oberfläche des Substrats 101 verläuft, gleichmäßig ist und ihre Konzentrationsverteilung in der Dickenrichtung in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen den zwei Schichten derart erhöht ist, daß sie höher ist als der Gehalt an diesen Atomen in dem Schichthauptbereich von jeder der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der photoleitfähigen Schicht.
Das Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung ist somit dadurch gekennzeichnet, daß es eine mehrschichtige Lichtempfangsschicht mit einer Konzentrationsverteilung von Wasserstoffatomen (H) oder/und Halogenatomen (X) hat, bei der dafür gesorgt ist, daß sie in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten höher ist als der Gehalt an diesen Atomen, die in dem Schichthauptbereich von jeder benachbarten Schicht enthalten sind, wobei es nicht immer notwendig ist, daß der Gehalt an den Wasserstoffatomen (H) oder/- und den Halogenatomen (X) in dem Bereich, der so eine erhöhte Konzentrationsverteilung hat, konstant ist. Die vorliegende Erfindung schließt einen Aufbau ein, bei dem die Konzentrationsverteilung in dem Bereich, in dem die Konzentrationsverteilung der Wasserstoffatome oder/und der Halogenatome erhöht ist, ein Konzentrationsmaximum hat.
Fig. 4 und 5 sind graphische Darstellungen, die jeweils ein typisches Beispiel für das vorstehend erwähnte Konzentrationsverteilungsmuster der Wasserstoffatome (H) in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen vorgegebenen benachbarten Schichten veranschaulichen, bei dem die Konzentrationsverteilung der Wasserstoffatome in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen diesen zwei Schichten derart erhöht ist, daß sie höher ist als der Gehalt an Wasserstoffatomen in dem Schichthauptbereich von jeder der benachbarten Schichten, wobei an der Stelle, wo sich die Grenzfläche befindet, ein Konzentrationsmaximum der Wasserstoffatome vorhanden ist.
Außer diesen zwei Mustern kann das Wasserstoffkonzentrationsverteilungsmuster ein Muster sein, wie es in einer der Fig. 6 bis 11 gezeigt ist.
Fig. 6 und 7 veranschaulichen jeweils ein Konzentrationsverteilungsmuster der Wasserstoffatome in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche von vorgegebenen benachbarten Schichten, bei dem an der Seite des Schichthauptbereichs von einer der benachbarten Schichten ein Konzentrationsmaximum vorhanden ist. Fig. 8 veranschaulicht ein Konzentrationsverteilungsmuster der Wasserstoffatome in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche von vorgegebenen benachbarten Schichten, bei dem der Gehalt an den Wasserstoffatomen einen gewünschten konstanten Wert hat. Fig. 9 veranschaulicht ein Konzentrationsverteilungsmuster der Wasserstoffatome in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche von vorgegebenen benachbarten Schichten, bei dem der Gehalt an den Wasserstoffatomen stufenweise verändert ist. Fig. 10 veranschaulicht ein Konzentrationsverteilungsmuster der Wasserstoffatome in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche von vorgegebenen benachbarten Schichten, bei dem der Gehalt an den Wasserstoffatomen linear verändert ist. Fig. 11 veranschaulicht ein Konzentrationsverteilungsmuster der Wasserstoffatome in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche von vorgegebenen benach barten Schichten, bei dem der Gehalt an den Wasserstoffatomen in einem gekrümmten Zustand verändert ist.
Die in Fig. 4 bis 11 gezeigten Konzentrationsverteilungsmuster sind zwar die von Wasserstoffatomen (H), jedoch sind diese Konzentrationsverteilungsmuster auch auf die Halogenatome (X) anwendbar.
Es sollte in Abhängigkeit von den damit zusammenhängenden Faktoren wie z. B. den Funktionen, die für ein herzustellendes Lichtempfangselement erforderlich sind, der Art einer angewandten Fertigungsvorrichtung u. dgl. zweckmäßig festgelegt werden, welche Konzentrationsverteilung auf die Wasserstoffatome (H) oder/und die Halogenatome (X) angewendet wird.
Die Menge der Wasserstoffatome (H) oder/und der Halogenatome (X), die in dem Schichthauptbereich von jeder benachbarten Schicht enthalten sind, kann dieselbe oder voneinander verschieden sein. Der Schichthauptbereich von jeder benachbarten Schicht kann die Wasserstoffatome (H) oder/und die Halogenatome (X) in einem derartigen Zustand enthalten, daß ihre Konzentration konstant ist oder sich in der Dickenrichtung verändert. Im letzteren Fall kann sich die Konzentration der Wasserstoffatome oder/und der Halogenatome in der Dickenrichtung kontinuierlich oder stufenweise verändern. Es ist jedoch in jedem Fall unbedingt notwendig, daß der Gehalt an den Wasserstoffatomen (H) oder/und den Halogenatomen (X) in dem Schichthauptbereich von jeder benachbarten Schicht immer niedriger ist als in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche der benachbarten Schichten.
In dem Fall, daß in den Nachbarschaften der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten sowohl Wasserstoffatome (H) als auch Halogenatome (X) enthalten sind, ist es möglich, daß in den Schichthauptbereich kein Halogenatom eingebaut ist. Im einzelnen kann in diesem Fall der Gehalt an Halogenatomen in dem Schichthauptbereich von jeder benachbarten Schicht im wesentlichen Null betragen (oder unter der Nachweisgrenze liegen).
Die Konzentrationsverteilung der Wasserstoffatome (H) oder/und der Halogenatome (X), die in dem Schichthauptbereich von jeder benachbarten Schicht enthalten sind, sollte in Abhängigkeit von den damit zusammenhängenden Faktoren wie z. B. den Funktionen, die für ein herzustellendes Lichtempfangselement erforderlich sind, der Art einer angewandten Fertigungsvorrichtung u. dgl. zweckmäßig festgelegt werden.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist es für die mehrschichtige Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung ein grundsätzlich wichtiges Merkmal, daß sie in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen vorgegebenen benachbarten Schichten einen Bereich hat, der Wasserstoffatome (H) oder/und Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält. Außerdem ist auch der Gehalt an den Wasserstoffatomen (H) und Halogenatomen in der mehrschichtigen Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselements ein sehr wichtiges Merkmal.
Zur Lösung der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, daß diese Merkmale ausreichend erfüllt werden.
In dem Fall, daß der vorstehend erwähnte Nachbarschaftsbereich in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen vorgegebenen benachbarten Schichten, der die Wasserstoffatome (H) oder/und die Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, größer als notwendig ist oder der Gehalt an den Wasserstoffatomen (H) oder/und den Halogenatomen (X) in dem erwähnten Bereich übermäßig hoch ist, besteht die Neigung, daß die mehrschichtige Lichtempfangsschicht in Bezug auf die strukturelle Stabilität und auch in Bezug auf die Qualität schlecht wird. Im einzelnen werden in dem Fall, daß der Nachbarschaftsbereich die Wasserstoffatome in einer übermäßig hohen Menge enthält, die höher ist als die Wasserstoffmenge, die erforderlich ist, um eine Mäßigung der Strukturverformung zu erzielen, die Vernetzungen zwischen den Siliciumatomen in der Schichtstruktur leicht gestört oder gespalten, was dazu führt, daß die Schichtstruktur instabil gemacht wird. Ferner besteht in dem Fall, daß der Nachbarschaftsbereich kleiner als notwendig ist oder der Gehalt an den Wasserstoffatomen (H) oder/und den Halogenatomen (X) in dem erwähnten Bereich zu niedrig ist, die Neigung, daß die Wirkungen der vorliegenden Erfindung kaum erzielt werden. Der Nachbarschaftsbereich in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen vorgegebenen benachbarten Schichten, der die Wasserstoffatome (H) oder/und die Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, und der Gehalt an den Wasserstoffatomen (H) oder/und den Halogenatomen (X) in dem erwähnten Bereich sollten folglich mit der nötigen Aufmerksamkeit zweckmäßig festgelegt werden, damit diese Probleme nicht auftreten.
Im einzelnen ist erwünscht, daß der Gehalt an den Wasserstoffatomen (H) oder/und den Halogenatomen (X), die in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten enthalten sind, vorzugsweise 1,1- bis 2mal oder vor allem 1,2- bis 1,8mal so hoch ist wie ihr Gehalt in den Schichthauptbereichen der benachbarten Schichten. Ferner ist erwünscht, daß die Dicke des vorstehend erwähnten Nachbarschaftsbereichs in der Dickenrichtung vorzugsweise 100 bis 10.000 Å (10 Å = 1 nm), vor allem 100 bis 5000 Å oder insbesondere 500 bis 3000 Å beträgt, wobei sich die Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten in der Mitte des Nachbarschaftsbereichs befindet. In dem Fall, daß mindestens einer der zwei Schichthauptbereiche verhältnismäßig dünn ist, ist erwünscht, daß die Dicke des Nachbarschaftsbereichs, der die Wasserstoffatome (H) oder/und die Halogenatome (X) mit einer verhältnismäßig hohen Konzentrationsverteilung enthält, in einem Bereich liegt, der 30% oder weniger der Dicke so eines dünnen Schichthauptbereichs entspricht.
Der Gehalt an den Wasserstoffatomen (H), die in jeder benachbarten Schicht enthalten sind, sollte festgelegt werden, während nicht nur der Gehalt in dem Bereich, wo er einen Höchstwert hat, (d. h. in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich), sondern auch der Gehalt in jedem Schichthauptbereich gebührend berücksichtigt wird. Im einzelnen liegt der Gehalt an den Wasserstoffatomen (H), die in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich enthalten sind, vorzugsweise in dem Bereich von 0,1 bis 45 Atom%, vor allem in dem Bereich von 1 bis 40 Atom% und insbesondere in dem Bereich von 3 bis 35 Atom%, bezogen auf die Gesamtmenge der Atome, aus denen der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet ist. Ferner liegt der Gehalt an den Wasserstoffatomen (H), die in jedem Schichthauptbereich enthalten sind, vorzugsweise in dem Bereich von 0,05 bis 40 Atom%, vor allem in dem Bereich von 0,3 bis 30 Atom% und insbesondere in dem Bereich von 0,5 bis 30 Atom%, bezogen auf die Gesamtmenge der Atome, aus denen der Schichthauptbereich gebildet ist.
Das Halogenatom (X), das in der mehrschichtigen Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist, kann F (Fluor), Cl (Chlor), I (Iod) und Br (Brom) einschließen, wobei von diesen F und Cl am meisten erwünscht sind. Der Gehalt an den Halogenatomen (X), die in jedem Schichthauptbereich der mehrschichtigen Lichtempfangsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sind, liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,05 Atom-ppm bis 20 Atom%, vor allem in dem Bereich von 0,3 Atom-ppm bis 15 Atom% und insbesondere in dem Bereich von 0,5 Atom-ppm bis 10 Atom%, bezogen auf die Gesamtmenge der Atome, aus denen der Schichthauptbereich gebildet ist. In dem Fall, daß die Halogenatome (X) in jedem Schichthauptbereich zusammen mit den Wasserstoffatomen (H) enthalten sind, wird vorzugsweise dafür gesorgt, daß die Summe (H + X) der Menge der Wasserstoffatome (H) und der Menge der Halogenatome (X) in dem Bereich von 0,3 bis 50 Atom%, vor allem in dem Bereich von 0,5 bis 45 Atom% und insbesondere in dem Bereich von 1,0 bis 30 Atom%, bezogen auf die Gesamtmenge der Atome, aus denen der Schichthauptbereich gebildet ist, liegt.
In dem Fall, daß in den Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten Halogenatome (X) eingebaut sind, ist erwünscht, daß ihr Gehalt vorzugsweise 0,5 Atom-ppm bis 30 Atom% oder vor allem 1 Atom-ppm bis 20 Atom%, bezogen auf die Gesamtmenge der Atome, aus denen der Nachbarschaftsbe reich gebildet ist, beträgt. Ferner ist erwünscht, daß der Gehalt an den Halogenatomen (X), die in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten enthalten sind, in dem Fall, daß auch in jeden Schichthauptbereich Halogenatome (X) eingebaut sind, vorzugsweise mehr als 1,1mal so hoch, vor allem mehr als 1,15mal so hoch und insbesondere mehr als 1,2mal so hoch ist wie ihr Gehalt in demjenigen Schichthauptbereich, der den höchsten Halogengehalt hat. Es ist erwünscht, daß die Dicke des Nachbarschaftsbereichs der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten, der die Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, vorzugsweise 100 Å bis 1 um oder vor allem 500 bis 5000 Å beträgt.
In dem Fall, daß beispielsweise die photoleitfähige Schicht oder die Oberflächenschicht als eine der benachbarten Schichten verhältnismäßig dünn ist, ist jedoch erwünscht, daß die Dicke des Nachbarschaftsbereichs 30% oder weniger der Dicke der dünneren Schicht entspricht. In dem Fall, daß der Nachbarschaftsbereich an der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten sowohl Wasserstoffatome (H) als auch Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, ist erwünscht, daß die Summe der Gehalte an diesen zwei Arten von Atomen vorzugsweise 0,5 bis 55 Atom%, vor allem 1 bis 50 Atom% oder insbesondere 1 bis 35 Atom% beträgt.
In dem Fall, daß die mehrschichtige Lichtempfangsschicht eine Teilschicht enthält, die keine Leitfähigkeit zeigt, können der Gehalt an Wasserstoffatomen (H) oder/und an Halogenatomen (X) in so einer Schicht und ein vorgegebener Schichtbereich davon, der Wasserstoffatome (H) oder/und Halogenatome (X) enthält, wahlweise wie gewünscht gestaltet werden. Es ist jedoch notwendig, daß der Bereich, wo der Gehalt an Wasserstoffatomen (H) oder/und an Halogenatomen (X) erhöht ist, auf einen vorgegebenen Bereich beschränkt wird, der einen begrenzten Abstand von der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten hat, und daß die Erhöhung des Gehalts an Wasserstoffatomen (H) oder/und an Halogenatomen (X) in dem erwähnten vorgegebenen Bereich erfolgt.
In dem Fall, daß der Nachbarschaftsbereich an der freien Oberfläche der äußersten Schicht der mehrschichtigen Lichtempfangsschicht auch H oder/und X enthält, gibt es für den Gehalt an den Wasserstoffatomen (H) oder/und an den Halogenatomen (X) keine besondere Einschränkung, da dies die freie Oberfläche der äußersten Schicht betrifft und die Haftung zwischen den benachbarten Schichten und die Haftung zwischen dem Substrat und der mehrschichtigen Lichtempfangsschicht dadurch nicht beeinflußt wird. Auch in diesem Fall ist erwünscht, daß ein vorgegebener Bereich, in dem Wasserstoffatome (H) oder/und Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthalten sind, wie in dem Fall, daß es sich um den Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten handelt, eine Dicke von 100 Å bis 1 um hat, um zu verhindern, daß der Hauptschichtbereich jeder benachbarten Schicht in Bezug auf die ihm eigenen elektrischen Eigenschaften beeinträchtigt wird.
In dem Fall, daß die mehrschichtige Lichtempfangsschicht drei oder mehr nc-Si : (H,X)-Teilschichten umfaßt, die jeweils eine andere chemische Zusammensetzung haben, und zwei oder mehr Grenzflächen hat, ist es notwendig, daß die vorstehend erwähnte Steuerung des Gehalts an den Wasserstoffatomen (H) oder/und an den Halogenatomen (X) bei allen Grenzflächen erfolgt, wobei jedoch die Wirkungen der vorliegenden Erfindung sogar in dem Fall erzielt werden, daß die vorstehend erwähnte Steuerung des Gehalts an den Wasserstoffatomen (H) oder/und an den Halogenatomen (X) bei einer der Grenzflächen erfolgt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es zur Erzielung eines Lichtempfangselements mit hoher Qualität, das eine verbesserte mehrschichtige Lichtempfangsschicht hat, bei der in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten der mehrschichtigen Lichtempfangsschicht für eine erwünschte erhöhte Konzentrationsverteilung von Wasserstoffatomen (H) oder/und Halogenatomen (X) gesorgt ist, wichtig, daß die Schichtbildungsparameter, die die Erzielung so einer erhöhten Konzentrationsverteilung in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) oder/und an Halogenatomen (X) in so einem Nach barschaftsbereich erlauben, vor der Herstellung des Lichtempfangselements eingestellt bzw. gesteuert werden. Im einzelnen wird beispielsweise im Fall der Herstellung des Lichtempfangselements durch das Plasma-CVD-Verfahren eine Anzahl von Lichtempfangselementen, die jeweils eine mehrschichtige Lichtempfangsschicht haben, hergestellt, indem die damit zusammenhängenden Schichtbildungsparameter einschließlich der Durchflußmenge des zur Schichtbildung dienenden gasförmigen Ausgangsmaterials, der zugeführten Entladungsleistung, der angelegten Vorspannung u. dgl. zweckmäßig verändert werden, und der Gehalt an Wasserstoffatomen oder/und an Halogenatomen, die in der mehrschichtigen Lichtempfangsschicht jedes erhaltenen Lichtempfangselements enthalten sind, wird durch ein geeignetes Analysenverfahren untersucht. Auf der Grundlage der Analysenergebnisse wird ein Bezugsmaßstab für die Schichtbildungsparameter erhalten, die die Erzielung so einer erhöhten Konzentrationsverteilung in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) oder/und an Halogenatomen (X) in irgendeinem der vorstehend erwähnten Nachbarschaftsbereich erlauben. Die Bildung der vorstehend erwähnten mehrschichtigen Lichtempfangsschicht wird auf der Grundlage des Bezugsmaßstabs durchgeführt.
Das vorstehend erwähnte Analysenverfahren kann SIMS, Infrarotabsorptionsanalysenverfahren und thermische Desorptionsanalysenverfahren einschließen. Außer diesen Verfahren können Kernreaktionsverfahren, magnetische Kernresonanzverfahren, ESCA, RBS (Rutherford-Rückstreuungsspektrometrie), Auger-Elektronen- Spektroskopie, strahlenchemische Analysenverfahren, Massenspektrometrie, Absorptionsanalyse und Gasanalysenverfahren angewandt werden. Diese Analysenverfahren können entweder einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr davon angewandt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Dicke der Photoleitfähigkeit zeigenden nc-Si : (H,X)-Schicht (d. h. der photoleitfähigen Schicht 102; siehe Fig. 1 bis 3) als einer der Teilschichten der mehrschichtigen nc-Si : (H,X)-Lichtempfangsschicht 100 eines der wichtigen Merkmale für die wirksame Lösung der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, und sie sollte gebührend berücksichtigt werden, damit das erhaltene Lichtempfangselement erwünschte Eigenschaften liefert. Im allgemeinen wird dafür gesorgt, daß sie im Bereich von 1 bis 100 um liegt, jedoch wird bei einer bevorzugten Ausführungsform dafür gesorgt, daß sie im Bereich von 1 bis 80 um liegt, und bei einer mehr bevorzugten Ausführungsform dafür gesorgt, daß sie im Bereich von 2 bis 50 um liegt.
Zur wirksamen Lösung der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist die auf dem Substrat 101 angeordnete photoleitfähige Schicht 102 (siehe Fig. 1 bis 3) durch ein nc-Si : (H,X)-Material [einschließlich eines a-Si : (H,X)-Materials] gebildet, das Photoleitfähigkeit zeigt, wenn es mit Licht bestrahlt wird, und Halbleitereigenschaften hat. Das nc-Si : (H,X)-Material kann die nachstehend gezeigten Materialien einschließen:
(a) p-leitendes nc-Si : (H,X)-Material, das nur einen Akzeptor enthält und bei dem die Akzeptorkonzentration (Na) hoch ist;
(b) p-leitendes nc-Si : (H,X), das einen Donator und einen Akzeptor enthält und bei dem die Akzeptorkonzentration (Na) relativ höher ist die Donatorkonzentration (Nd);
(c) p&supmin;-leitendes nc-Si : (H,X) aus dem Material (a), bei dem die Akzeptorkonzentration (Na) niedrig ist;
(d) p&supmin;-leitendes nc-Si : (H,X) aus dem Material (b), bei dem die Akzeptorkonzentration (Na) etwas höher ist;
(e) n-leitendes nc-Si : (H,X)-Material, das nur einen Donator enthält und bei dem die Donatorkonzentration (Nd) hoch ist;
(f) n-leitendes nc-Si : (H,X)-Material, das einen Donator und einen Akzeptor enthält und bei dem die Donatorkonzentration (Nd) relativ höher ist die Akzeptorkonzentration (Na);
(g) n&supmin;-leitendes nc-Si : (H,X)-Material aus dem Material (e), bei dem die Donatorkonzentration (Nd) niedrig ist;
(h) n&supmin;-leitendes nc-Si : (H,X)-Material aus dem Material (f), bei dem die Donatorkonzentration (Nd) etwas höher ist;
(i) i-leitendes nc-Si : (H,X)-Material, bei dem die Akzeptorkonzentration (Na) und die Donatorkonzentration (Nd) im wesentlichen Null betragen; und
(j) i-leitendes nc-Si : (H,X)-Material, bei dem die Akzeptorkonzentration (Na) und die Donatorkonzentration (Nd) im wesentlichen dieselben sind.
Die Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung kann Atome eines zur Steuerung der Leitfähigkeit dienenden Elements oder/und mindestens eine Art von Atomen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sauerstoffatomen, Kohlenstoffatomen und Stickstoffatomen besteht, enthalten.
In dem Fall, daß in die Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung Atome eines vorgegebenen zur Steuerung der Leitfähigkeit dienenden Elements eingebaut sind, können diese Atome in dem gesamten Schichtbereich oder in einem Teilschichtbereich davon derart enthalten sein, daß sie in der Dickenrichtung gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt sind.
So ein zur Steuerung der Leitfähigkeit dienendes Element kann sogenannte Fremdatome einschließen, die auf dem Halbleitergebiet verwendet werden, beispielsweise Elemente, die fähig sind, p-Leitfähigkeit zu erteilen, und zu Gruppe IIIB des Periodensystems gehören (nachstehend als Elemente der Gruppe IIIB bezeichnet), und Elemente, die fähig sind, n-Leitfähigkeit zu erteilen, und zu Gruppe VB des Periodensystems gehören (nachstehend als Elemente der Gruppe VB bezeichnet).
Besondere Beispiele für das Element der Gruppe IIIB sind B, Al, Ga, In und Tl, und von diesen sind B und Ga am meisten erwünscht.
Besondere Beispiele für das Element der Gruppe VB sind P, As, Sb und Bi, und von diesen sind P und Sb am meisten erwünscht.
Atome dieses Elements der Gruppe IIIB oder der Gruppe VB als zur Steuerung der Leitfähigkeit dienendes Element können in Abhängigkeit von den Anforderungen an ein erhaltenes Lichtempfangselement entweder in dem gesamten Schichtbereich oder in einem vorgegebenen Teilschichtbereich der Lichtempfangsschicht in einem gleichmäßig verteilten Zustand oder in einem ungleichmäßig verteilten Zustand enthalten sein, während die Menge, in der sie enthalten sind, berücksichtigt wird.
Zur Steuerung des Leitfähigkeitstyps oder/und der Leitfähigkeit der photoleitfähigen Schicht ist in dem gesamten Schichtbereich davon ein vorgegebenes Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den vorstehend erwähnten Elementen der Gruppe IIIB und der Gruppe VB besteht, in einer verhältnismäßig niedrigen Menge enthalten. Im einzelnen beträgt die Menge im allgemeinen 1 · 10&supmin;³ bis 1 · 10³ Atom-ppm, vorzugsweise 5 · 10&supmin;² bis 5 · 10² Atom-ppm oder vor allem 1 · 10&supmin;¹ bis 2 · 10² Atom-ppm.
Um die photoleitfähige Schicht dazu zu befähigen, daß sie auch als Ladungsinjektionsverhinderungsschicht wirkt, ist in einem Teilschichtbereich davon, der dem Substrat benachbart ist, ein vorgegebenes Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den vorstehend erwähnten Elementen der Gruppe IIIB und der Gruppe VB besteht, derart enthalten, daß Atome des Elements gleichmäßig mit einer verhältnismäßig hohen Konzentration verteilt sind, oder ist in der photoleitfähigen Schicht ein vorgegebenes Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den vorstehend erwähnten Elementen der Gruppe IIIB und der Gruppe VB besteht, derart enthalten, daß darin enthaltene Atome des Elements in der Dickenrichtung eine Konzentrationsverteilung bilden, die in einem Schichtbereich davon, der sich an der Substratseite befindet, erhöht ist, wobei irgendeiner der vorstehend erwähnten Schichtbereiche, in die jeweils Atome eines vorgegebenen Elements, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den vorstehend erwähnten Elementen der Gruppe IIIB und der Gruppe VB besteht, mit einer hohen Konzentration eingebaut sind, als Ladungsinjektionsverhinderungsschicht wirkt.
Es ist möglich, daß anstelle des vorstehend erwähnten Schichtbereichs eine unabhängige Ladungsinjektionsverhinderungsschicht angeordnet wird, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, worin die Ladungsinjektionsverhinderungsschicht 106 zwischen dem Substrat 101 und der photoleitfähigen Schicht 102 angeordnet ist. In diesem Fall ist die Ladungsinjektionsverhinderungsschicht derart gestaltet, daß sie Atome eines vorgegebenen Elements, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den vorstehend erwähnten Elementen der Gruppe IIIB und der Gruppe VB besteht, derart enthält, daß die Atome darin gleichmäßig mit einer verhältnismäßig hohen Konzentration verteilt sind oder daß die enthaltenen Atome in der Dickenrichtung in einem Schichtbereich davon, der dem Substrat benachbart ist, eine erhöhte Konzentrationsverteilung bilden.
In dem Fall, daß in der photoleitfähigen Schicht oder in der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht ein Element der Gruppe IIIB in einem Zustand enthalten ist, wie er vorstehend beschrieben wurde, wird wirksam verhindert, daß Elektronen von der Substratseite her in die Lichtempfangsschicht injiziert werden, wenn die freie Oberfläche der Lichtempfangsschicht positiv aufgeladen wird. In dem Fall, daß in der photoleitfähigen Schicht oder in der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht ein Element der Gruppe VB in einem Zustand enthalten ist, wie er vorstehend beschrieben wurde, wird wirksam verhindert, daß Löcher (Defektelektronen) von der Substratseite her in die Lichtempfangsschicht injiziert werden, wenn die freie Oberfläche der Lichtempfangsschicht negativ aufgeladen wird. In jedem Fall ist das zur Steuerung der Leitfähigkeit dienende Element in einer verhältnismäßig hohen Menge enthalten, und zwar im einzelnen in einer Menge von im allgemeinen 30 bis 5 · 10&sup4; Atom-ppm, vorzugsweise in einer Menge von 50 bis 1 · 10&sup4; Atom-ppm oder vor allem in einer Menge von 100 bis 5 · 10³ Atom-ppm.
In dem Fall, daß in der photoleitfähigen Schicht irgendeiner der vorstehend erwähnten Schichtbereiche bereitgestellt wird, wird so ein Schichtbereich derart gestaltet, daß er die Gleichung t/(t + to) ≤ 0,4 erfüllt, wobei t die Dicke des Schichtbereichs ist, in dem die Atome eines vorgegebenen zur Steuerung der Leitfähigkeit dienenden Elements mit einer hohen Konzentration enthalten sind, und to die Dicke des restlichen Schichtbereichs ist. Im einzelnen ist erwünscht, daß der Wert der vorstehenden Gleichung bei einer bevorzugten Ausführungsform 0,35 oder weniger beträgt oder bei einer mehr bevorzugten Ausführungsform 0,3 oder weniger beträgt. Im einzelnen wird dafür gesorgt, daß die Dicke (t) des Schichtbereichs der photoleitfähigen Schicht, in dem die Atome des zur Steuerung der Leitfähigkeit dienenden Elements mit einer hohen Konzentration enthalten sind, vorzugsweise in dem Bereich von 3 · 10&supmin;³ bis 10 um, vor allem in dem Bereich von 4 · 10&supmin;³ bis 8 um oder insbesondere in dem Bereich von 5 · 10&supmin;³ bis 5 um liegt.
In dem Fall, daß die unabhängige Ladungsinjektionsverhinderungsschicht in der vorstehend beschriebenen Weise angeordnet ist, wird im allgemeinen dafür gesorgt, daß ihre Dicke mindestens 3 · 10&supmin;³ um beträgt, jedoch liegt sie vorzugsweise in dem Bereich von 4 · 10&supmin;³ bis 8 um oder vor allem in dem Bereich von 1 · 10&supmin;³ bis 5 um.
Außer in der vorstehend beschriebenen Weise können die vorstehend erwähnten Elemente der Gruppen IIIB und VB in Abhängigkeit von den Anforderungen an ein erhaltenes Lichtempfangselement selektiv mit einer gewünschten Konzentrationsverteilung in die Lichtempfangsschicht aufgenommen werden, während ihre Menge berücksichtigt wird. In dem Fall, daß die mehrschichtige Lichtempfangsschicht eine photoleitfähige Schicht und eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, die sich an der Substratseite befindet, umfaßt, kann beispielsweise in die photoleitfähige Schicht ein zur Steuerung der Leitfähigkeit dienendes Element eingebaut werden, das eine andere Polarität hat als das zur Steuerung der Leitfähigkeit dienende Element, das in der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht enthalten ist. Es ist alternativ möglich, daß sowohl in die photoleitfähige Schicht als auch in die Ladungsinjektionsverhinderungsschicht dasselbe zur Steuerung der Leitfähigkeit dienende Element eingebaut wird und der Gehalt an dem zur Steuerung der Leitfähigkeit dienenden Element in der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht bedeutend höher ist als der Gehalt in der photoleitfähigen Schicht.
Bei dem Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, daß es eine sogenannte Sperrschicht hat, die aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und zwischen der vorstehend beschriebenen mehrschichtigen Lichtempfangsschicht und dem Substrat angeordnet ist. Die Sperrschicht kann natürlich auch in dem Fall angewendet werden, daß die vorstehend erwähnte Ladungsinjektionsverhinderungsschicht angeordnet ist. Besondere Beispiele für so ein elektrisch isolierendes Material sind anorganische elektrisch isolierende Materialien wie z. B. Al&sub2;O&sub3;, SiO&sub2;, Si&sub3;N&sub4; o. dgl. und organische elektrisch isolierende Materialien wie z. B. Polycarbonat o. dgl.
Das Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung kann außerdem eine Infrarotabsorptionsschicht haben, die aus einem Material mit einem verhältnismäßig schmalen optischen Bandabstand besteht und unter der vorstehend erwähnten mehrschichtigen Lichtempfangsschicht angeordnet ist, um zu verhindern, daß eine Interferenzerscheinung auftritt, wenn kohärentes monochromatisches Licht wie z. B. Laserlicht angewendet wird. Die Infrarotabsorptionsschicht kann natürlich auch in dem Fall angewendet werden, daß die vorstehend erwähnte Ladungsinjektionsverhinderungsschicht angeordnet ist. Das Material, aus dem die Infrarotabsorptionsschicht gebildet wird, kann nc-Si : (H,X)-Materialien einschließen, in die Germaniumatome (Ge) oder Zinnatome (Sn) eingebaut sind, wozu im einzelnen nc-SiGe : (H,X)-Materialien und nc-SiSn : (H,X)-Materialien gehören.
Die Oberflächenschicht 103 (siehe Fig. 1 und 2) des Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein nc- SiC : (H,X)-Material, ein nc-SiN : (H,X)-Material oder ein nc- SiO : (H,X)-Material umfassen. Diese Oberflächenschicht kann Atome eines Elements, das zu Gruppe III des Periodensystems gehört, (nachstehend als Element der Gruppe III bezeichnet) oder Atome eines Elements, das zu Gruppe V (mit Ausnahme von N) des Periodensystems gehört, (nachstehend als Element der Gruppe V bezeichnet) in einem derartigen Zustand enthalten, daß die Atome in der Schicht in der Dickenrichtung entweder gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt sind. In diesem Fall enthält die Oberflächenschicht schließlich zusätzlich zu C, N oder O die Atome des Elements der Gruppe III oder V in einem gewünschten Verteilungszustand. Dadurch werden die elektrischen Eigenschaften und das Photoleitfähigkeitsverhalten der Oberflächenschicht in der gewünschten Weise gesteuert. Der Konzentrationsverteilungszustand der Atome des Elements der Gruppe III oder V in der Oberflächenschicht kann derart gestaltet werden, daß der Gehalt an den Atomen an der Seite der freien Oberfläche erhöht ist oder an der Seite der photoleitfähigen Schicht erhöht ist.
Es ist alternativ möglich, daß die Oberflächenschicht aus einem anorganischen elektrisch isolierenden Material wie z. B. Al&sub2;O&sub3;, SiO&sub2; o. dgl. oder einem Harz besteht.
Im Folgenden wird die Art der Herstellung eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die mehrschichtige Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung, die aus einem nc- Si : (H,X)-Material [einschließlich eines a-Si : (H,X)-Materials] besteht, kann durch herkömmliche Verfahren gebildet werden, und zwar durch ein Zerstäubungsverfahren, ein Ionenplattierverfahren, ein thermisch induziertes CVD-Verfahren, bei dem gasförmiges Ausgangsmaterial thermisch zersetzt wird, um auf einem Substrat eine aufgedampfte Schicht zu bilden, ein photogestütztes CVD-Verfahren, bei dem gasförmiges Ausgangsmaterial durch die Wirkung von Lichtenergie zersetzt wird, um auf einem Substrat eine aufgedampfte Schicht zu bilden, oder ein Plasma-CVD-Verfahren, bei dem eine Gleichstrom-, eine Hochfrequenz- oder eine Mikrowellenglimmentladung hervorgerufen wird, um ein Plasma zu erzeugen, wodurch gasförmiges Ausgangsmaterial zersetzt wird, um auf einem Substrat eine aufgedampfte Schicht zu bilden. Diese Verfahren können selektiv in Abhängigkeit von den damit zusammenhängenden Faktoren wie z. B. den Fertigungsbedingungen, den erforderlichen Installationskosten, dem Produktionsmaßstab und den Eigenschaften, die für die herzustellenden Lichtempfangselemente erforderlich sind, zweckmäßig angewendet werden. Unter diesen Verfahren ist das Plasma-CVD-Verfahren oder das Zerstäubungsverfahren geeignet, weil die Steuerung für die Bedingungen bei der Herstellung der Lichtempfangselemente mit erwünschten Eigenschaften verhältnismäßig leicht durchgeführt werden kann. Ferner können das Plasma-CVD-Verfahren und das Zerstäubungsverfahren in einem identischen System zusammen angewendet werden.
Wenn eine Schicht, die aus einem nc-Si : (H,X)-Material besteht, beispielsweise durch das Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird, wird grundsätzlich gasförmiges Ausgangsmaterial, das fähig ist, Siliciumatome (Si) zu liefern, zusammen mit gasförmigem Ausgangsmaterial, das fähig ist, Wasserstoffatome (H) zu liefern, oder/und mit gasförmigem Ausgangsmaterial, das fähig ist, Halogenatome (X) zu liefern, in eine evakuierbare Aufdampfungskammer eingeführt, und in der Aufdampfungskammer wird eine Glimmentladung hervorgerufen, um auf einem in die Aufdampfungskammer eingebrachten Substrat die erwähnte nc-Si : (H,X)-Schicht zu bilden.
Das Si liefernde Ausgangsmaterial kann gasförmige oder vergasbare Siliciumhydride (Silane) wie z. B. SiH&sub4;, Si&sub2;H&sub6;, Si&sub3;H&sub8;, Si&sub4;H&sub1;&sub0; u. dgl. umfassen, von denen SiH&sub4; und Si&sub2;H&sub6; im Hinblick auf die einfache Schichtbildungsarbeit und den guten Wirkungsgrad der Lieferung von Si besonders bevorzugt werden.
Ferner können als Ausgangsmaterial für die Lieferung der Halogenatome (X) verschiedene gasförmige oder vergasbare Halogenverbindungen erwähnt werden, beispielsweise gasförmiges Halogen, Halogenide, Interhalogenverbindungen und halogensubstituierte Silanderivate. Besondere Beispiele sind Halogengas wie z. B. Fluor, Chlor, Brom und Iod; Interhalogenverbindungen wie z. B. BrF, ClF, ClF&sub3;, BrF&sub3;, BrF&sub5;, IF&sub3;, IF&sub7;, ICl, IBr u. dgl. und Siliciumhalogenide wie z. B. SiF&sub4;, Si&sub2;F&sub6;, SiCl&sub4;, SiBr&sub4; u. dgl. Die Verwendung des vorstehend beschriebenen gasförmigen oder vergasbaren Siliciumhalogenids ist besonders vorteilhaft, weil die Schicht, die aus einem halogenatomhaltigen nc-Si-Material besteht, ohne zusätzliche Verwendung des gasförmigen Ausgangsmaterials für die Lieferung von Si gebildet werden kann.
Das gasförmige Ausgangsmaterial, das verwendbar ist, um die Wasserstoffatome (H) zu liefern, kann verschiedene gasförmige oder vergasbare Materialien wie z. B. Wasserstoffgas (H&sub2;-Gas), Halogenwasserstoffe wie z. B. HF, HCl, HBr, HI u. dgl., Siliciumhydride wie z. B. SiH&sub4;, Si&sub2;H&sub6;, Si&sub3;H&sub8;, Si&sub4;H&sub1;&sub0; u. dgl. und halogensubstituierte Siliciumhydride wie z. B. SiH&sub2;F&sub2;, SiH&sub2;Cl&sub2;, SiH&sub2;I&sub2;, SiHCl&sub3;, SiH&sub2;Br&sub2;, SiHBr&sub3; u. dgl. umfassen. Die Verwendung dieser gasförmigen Ausgangsmaterialien ist vorteilhaft, weil der Gehalt an den Wasserstoffatomen (H), die im Hinblick auf die Steuerung der elektrischen Eigenschaften oder des Photoleitfähigkeitsverhaltens äußerst wirksam sind, leicht gesteuert werden kann. In diesem Fall ist die Verwendung des vorstehend beschriebenen Halogenwasserstoffs oder des vorstehend beschriebenen halogensubstituierten Siliciumhydrids besonders vorteilhaft, weil zusammen mit der Einführung der Wasserstoffatome (H) auch die Halogenatome (X) eingeführt werden.
Die Steuerung des Gehalts an den Wasserstoffatomen (H) oder/und an den Halogenatomen (X) in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen benachbarten nc-Si : (H,X)-Schichten für die Erzielung eines erwünschten Konzentrationsverteilungsmusters kann durch ein zweckmäßiges Verfahren durchgeführt werden wie z. B. (i) ein Verfahren zur Einstellung der Menge dieser enthaltenen Atome durch zweckmäßige Veränderung der Durchflußmenge des vorstehend erwähnten Wasserstoffatome liefernden gasförmigen Ausgangsmaterials oder/und des vorstehend erwähnten Halogenatome liefernden gasförmigen Ausgangsmaterials, das in den Entladungsraum (d. h. in die Aufdampfungskammer) einzuführen ist, (ii) ein Verfahren zur Einstellung der Menge dieser enthaltenen Atome durch zweckmäßige Veränderung der zugeführten Entladungs leistung, (iii) ein Verfahren zur Einstellung der Menge dieser Atome durch zweckmäßige Veränderung der angelegten Vorspannung, (iv) ein Verfahren zur Einstellung der Menge dieser enthaltenen Atome durch zweckmäßige Veränderung des Innendruckes des Entladungsraums (d. h. der Aufdampfungskammer) oder (v) ein Verfahren zur Einstellung der Menge dieser enthaltenen Atome durch selektive Verwendung von zweckmäßigem gasförmigem Ausgangsmaterial und zweckmäßige Veränderung seiner Durchflußmenge bei der Einführung des gasförmigen Ausgangsmaterials in den Entladungsraum (d. h. in die Aufdampfungskammer). Diese Verfahren können selektiv entweder einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr davon angewendet werden.
Im Fall der Anwendung des Mikrowellenplasma-CVD-Verfahrens sind das vorstehend erwähnte Verfahren (i) und das vorstehend erwähnte Verfahren (iii) besonders wirksam.
In jedem Fall kann die Durchflußmenge des vorstehend erwähnten Wasserstoffatome liefernden gasförmigen Ausgangsmaterials oder/- und des vorstehend erwähnten Halogenatome liefernden gasförmigen Ausgangsmaterials, das in den Entladungsraum einzuführen ist, genau in der gewünschten Weise gesteuert werden, beispielsweise durch Anwendung eines Piezoventils.
Im einzelnen kann beispielsweise in dem Fall, daß das Plasma- CVD-Verfahren angewendet wird, die Steuerung der Menge der Wasserstoffatome (H) oder/und der Halogenatome (X), die in der nc-Si : (H,X)-Schicht enthalten sind, für die Erzielung eines erwünschten Konzentrationsverteilungsmusters durchgeführt werden, indem die Durchflußmenge des einzuführenden vorstehend erwähnten gasförmigem Ausgangsmaterials, das fähig ist, Wasserstoffatome (H) oder/und Halogenatome (X) zu liefern, und die zugeführte Entladungsleistung in der gewünschten Weise zweckmäßig eingestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es durch das Zerstäubungsverfahren oder das Ionenplattierverfahren möglich, eine mehrschichtige nc-Si : (H,X)-Schicht zu bilden, die in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) oder/und an Halogenatomen (X) ein erwünschtes Konzentrationsverteilungsmuster in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen benachbarten nc- Si : (H,X)-Schichten hat. In dem Fall, daß das Zerstäubungsverfahren angewendet wird, wird die Bildung der erwähnten Schicht beispielsweise durchgeführt, indem ein Si-Target angewendet wird, das aus einem einkristallinen oder polykristallinen Si- Wafer besteht, und das vorstehend erwähnte Halogenatome liefernde gasförmige Ausgangsmaterial und/oder Wasserstoffgas sowie nötigenfalls zusätzlich ein Inertgas wie z. B. He oder Ar in die Aufdampfungskammer eingeführt werden, in die das erwähnte Si-Target eingebracht ist, und ein Plasma erzeugt wird, um das Si-Target zu zerstäuben, wodurch auf einem Substrat die jeweiligen nc-Si : (H,X) -Schichten gebildet werden. In diesem Fall kann die Steuerung der Menge der Wasserstoffatome (H) oder/und der Halogenatome (X), die in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche benachbarter nc-Si : (H,X)-Schichten enthalten sind, für die Erzielung eines erwünschten Konzentrationsverteilungsmusters durchgeführt werden, indem bei der Bildung des Grenzflächen- Nachbarschaftsbereichs die Durchflußmenge des Wasserstoffgases und/oder die Durchflußmenge des Halogenatome liefernden gasförmigen Ausgangsmaterials in der gewünschten Weise erhöht wird. Es ist wirksam, daß dieser Steuerungsschritt durchgeführt wird, während das Substrat konstant bei einer gewünschten Temperatur gehalten wird und der Gaspartialdruck des Wasserstoffgases und/ oder der des Halogenatome liefernden gasförmigen Ausgangsmaterials in der Aufdampfungskammer zweckmäßig verändert wird.
Im Fall der Bildung einer nc-Si : (H,X)-Schicht, in die ein vorgegebenes Element der Gruppe IIIB oder VB des Periodensystems eingebaut ist, durch das Plasma-CVD-Verfahren wird bei der Durchführung der Bildung einer nc-Si : (H,X)-Schicht durch das Plasma-CVD-Verfahren in der vorstehend beschriebenen Weise zusammen mit dem vorstehend erwähnten schichtbildenden gasförmigen Ausgangsmaterial ein vorgegebenes gasförmiges Ausgangsmaterial, das fähig ist, das Element der Gruppe IIIB oder VB zu liefern, in die Aufdampfungskammer eingeführt, während seine Durchflußmenge in der gewünschten Weise zweckmäßig gesteuert wird.
Im Fall der Bildung einer nc-Si : (H,X)-Schicht, in die ein vorgegebenes Element der Gruppe IIIB oder VB des Periodensystems eingebaut ist, durch das Zerstäubungsverfahren wird bei der Durchführung der Bildung einer nc-Si : (H,X)-Schicht durch das Zerstäubungsverfahren in der vorstehend beschriebenen Weise ein vorgegebenes gasförmiges Ausgangsmaterial, das fähig ist, das Element der Gruppe IIIB oder VB zu liefern, in die Aufdampfungskammer eingeführt, während seine Durchflußmenge gesteuert wird.
Besondere Beispiele für das gasförmige Ausgangsmaterial, das ein Element der Gruppe IIIB liefert, sind Borhydride wie z. B. B&sub2;H&sub6;, B&sub4;H&sub1;&sub0;, B&sub5;H&sub9;, B&sub5;H&sub1;&sub1;, B&sub6;H&sub1;&sub0;, B&sub6;H&sub1;&sub2; und B&sub6;H&sub1;&sub4; und Borhalogenide wie z. B. BF&sub3;, BCl&sub3; und BBr&sub3;. Außer diesen können auch AlCl&sub3;, GaCl&sub3;, Ga(CH&sub3;)&sub3;, InCl&sub3; und TlCl&sub3; erwähnt werden.
Besondere Beispiele für das gasförmige Ausgangsmaterial, das ein Element der Gruppe VB liefert, sind Phosphorhydride wie z. B. PH&sub3; und P&sub2;H&sub4; und Phosphorhalogenide wie z. B. PH&sub4;I, PF&sub3;, PF&sub5;, PCl&sub3;, PCl&sub5;, PBr&sub3;, PBr&sub5; und PI&sub3;. Außer diesen können auch AsH&sub3;, AsF&sub3;, AsCl&sub3;, AsBr&sub3;, AsF&sub5;, SbH&sub3;, SbF&sub3;, SbF&sub5;, SbCl&sub3;, SbCl&sub5;, BiH&sub3;, BiCl&sub3; und BiBr&sub3; erwähnt werden.
Zur Bildung einer nc-Si : (H,X)-Schicht oder eines nc-Si : (H,X)- Teilschichtbereichs, der Sauerstoffatome (O) enthält, [nachstehend als nc-SiO : (H,X)-Schicht oder nc-SiO : (H,X)-Teilschichtbereich bezeichnet] durch das Plasma-CVD-Verfahren wird bei der Bildung der vorstehend erwähnten nc-Si : (H,X)-Schicht durch das Plasma-CVD-Verfahren zusammen mit dem schichtbildenden gasförmigen Ausgangsmaterial ein gasförmiges Ausgangsmaterial, das fähig ist, Sauerstoffatome (O) zu liefern, in die Aufdampfungskammer eingeführt, während seine Durchflußmenge zweckmäßig gesteuert wird. Das Sauerstoffatome liefernde Ausgangsmaterial (nachstehend als O-lieferndes Ausgangsmaterial bezeichnet) kann die meisten der gasförmigen oder vergasbaren Materialien umfas sen, die als atomare Bestandteile mindestens Sauerstoffatome enthalten.
Was die gasförmigen Ausgangsmaterialien anbetrifft, die in Kombination verwendet werden, so ist es beispielsweise möglich, eine Kombination eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Siliciumatome (Si) enthält, eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Sauerstoffatome (O) enthält, und nötigenfalls eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome (X) enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis; eine Kombination eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Siliciumatome (Si) enthält, und eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Sauerstoffatome (O) und Wasserstoffatome (H) enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis; eine Kombination eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Siliciumatome (Si) enthält, und eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Sauerstoffatome (O) und Halogenatome (X) enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis oder eine Kombination eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Siliciumatome (Si) enthält, und eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Siliciumatome (Si), Sauerstoffatome (O) und Wasserstoffatome (H) enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis zu verwenden. Außer diesen ist es möglich, eine Kombination eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Siliciumatome (Si) und und Wasserstoffatome (H) enthält, und eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Sauerstoffatome (O) enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis zu verwenden.
Besondere Beispiele für das O-liefernde Ausgangsmaterial sind Sauerstoff (O&sub2;), Ozon (O&sub3;), Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO&sub2;), Distickstoffoxid (N&sub2;O), Distickstofftrioxid (N&sub2;O&sub3;), Distickstofftetroxid (N&sub2;O&sub4;), Distickstoffpentoxid (N&sub2;O&sub5;), Stickstofftrioxid (NO&sub3;) und niedere Siloxane, die als atomare Bestandteile drei Atomarten, d. h. Siliciumatome (Si), Sauerstoff atome (O) und Wasserstoffatome (H), enthalten, beispielsweise Disiloxan (H&sub3;SiOSiH&sub3;), Trisiloxan (H&sub3;SiOSiH&sub2;OSiH&sub3;) u. dgl.
Zur Bildung einer nc-SiO : (H,X)-Schicht oder eines nc-SiO : (H,X)- Teilschichtbereichs durch das Zerstäubungsverfahren werden diese in derselben Weise wie in dem vorstehend beschriebenen Fall der Bildung der nc-Si : (H,X)-Schicht durch das Zerstäubungsverfahren gebildet, außer daß in die Aufdampfungskammer zusätzlich ein vorgegebenes O-lieferndes gasförmiges Ausgangsmaterial eingeführt wird oder das vorstehend erwähnte Si-Target durch ein Target ersetzt wird, das aus einem einkristallinen oder polykristallinen Si-Wafer und einem SiO&sub2;-Wafer besteht oder aus einem Wafer besteht, der aus Si und SiO&sub2; zusammengesetzt ist. Als O-lieferndes gasförmiges Ausgangsmaterial können hierbei selektiv die vorstehend erwähnten O-liefernden Ausgangsmaterialien verwendet werden.
Im einzelnen wird das Verfahren, bei dem zusätzlich das O-liefernde Gas verwendet wird, durchgeführt, indem in die Aufdampfungskammer, in die das Si-Target eingebracht ist, das O-liefernde gasförmige Ausgangsmaterial, nötigenfalls das gasförmige Halogenatome liefernde Ausgangsmaterial und/oder Wasserstoffgas und nötigenfalls zusätzlich ein Inertgas wie z. B. He oder Ar eingeführt werden und ein Plasma erzeugt wird, um das Si-Target zu zerstäuben, wodurch auf einem Substrat eine nc-SiO : (H,X)- Schicht oder ein nc-SiO : (H,X)-Teilschichtbereich gebildet wird. Das Verfahren, bei dem das Target angewendet wird, das aus einem einkristallinen oder polykristallinen Si-Wafer und einem SiO&sub2;-Wafer besteht oder aus einem Wafer besteht, der aus Si und SiO&sub2; zusammengesetzt ist, wird ähnlich durchgeführt, indem in die Aufdampfungskammer, in die das erwähnte Target eingebracht ist, das gasförmige Halogenatome liefernde Ausgangsmaterial und/oder Wasserstoffgas und nötigenfalls zusätzlich ein Inertgas wie z. B. He oder Ar eingeführt werden und ein Plasma erzeugt wird, um das erwähnte Target zu zerstäuben, wodurch auf einem Substrat eine nc-SiO : (H,X)-Schicht oder ein nc-SiO : (H,X)- Teilschichtbereich gebildet wird.
Zur Bildung einer nc-Si : (H,X)-Schicht oder eines nc-Si : (H,X)- Teilschichtbereichs, der Stickstoffatome (N) enthält, [nachstehend als nc-SiN : (H,X)-Schicht oder nc-SiN : (H,X)-Teilschichtbereich bezeichnet] durch das Plasma-CVD-Verfahren wird bei der Bildung der vorstehend erwähnten nc-Si : (H,X)-Schicht durch das Plasma-CVD-Verfahren zusammen mit dem schichtbildenden gasförmigen Ausgangsmaterial ein gasförmiges Ausgangsmaterial, das fähig ist, Stickstoffatome (N) zu liefern, in die Aufdampfungskammer eingeführt, während seine Durchflußmenge zweckmäßig gesteuert wird. Das Stickstoffatome liefernde Ausgangsmaterial (nachstehend als N-lieferndes Ausgangsmaterial bezeichnet) kann die meisten der gasförmigen oder vergasbaren Materialien umfassen, die als atomare Bestandteile mindestens Stickstoffatome (N) enthalten.
Was die gasförmigen Ausgangsmaterialien anbetrifft, die in Kombination verwendet werden, so ist es beispielsweise möglich, eine Kombination eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Siliciumatome (Si) enthält, eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Stickstoffatome (N) enthält, und nötigenfalls eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome (X) enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis oder eine Kombination eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Siliciumatome (Si) enthält, und eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Stickstoffatome (N) und Wasserstoffatome (H) enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis zu verwenden. Außer diesen ist es möglich, eine Kombination eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Siliciumatome (Si) und und Wasserstoffatome (H) enthält, und eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Stickstoffatome (N) enthält, zu verwenden.
Das N-liefernde Ausgangsmaterial kann Stickstoff und gasförmige oder vergasbare Nitride und Stickstoffverbindungen umfassen, die als atomare Bestandteile Stickstoffatome (N) enthalten. Besondere Beispiele sind Stickstoff (N&sub2;), Ammoniak (NH&sub3;), Hydra zin (H&sub2;NNH&sub2;), Stickstoffwasserstoffsäure (HN&sub3;) und Ammoniumazid (NH&sub4;N&sub3;). Außerdem können auch Stickstoffhalogenide wie z. B. Stickstofftrifluorid (NF&sub3;) und Distickstofftetrafluorid (N&sub2;F&sub4;) erwähnt werden, die zusätzlich zur Lieferung von Stickstoffatomen (N) auch Halogenatome (X) liefern können.
Zur Bildung einer nc-SiN : (H,X)-Schicht oder eines nc-SiN : (H,X)- Teilschichtbereichs durch das Zerstäubungsverfahren werden diese in derselben Weise wie in dem vorstehend beschriebenen Fall der Bildung der nc-Si : (H,X)-Schicht durch das Zerstäubungsverfahren gebildet, außer daß in die Aufdampfungskammer zusätzlich ein vorgegebenes N-lieferndes gasförmiges Ausgangsmaterial eingeführt wird oder das vorstehend erwähnte Si-Target durch ein Target ersetzt wird, das aus einem einkristallinen oder polykristallinen Si-Wafer und einem Si&sub3;N&sub4;-Wafer besteht oder aus einem Wafer besteht, der aus Si und Si&sub3;N&sub4; zusammengesetzt ist.
Als N-lieferndes gasförmiges Ausgangsmaterial können hierbei selektiv die vorstehend erwähnten N-liefernden Ausgangsmaterialien verwendet werden.
Im einzelnen wird das Verfahren, bei dem zusätzlich das N-liefernde Gas verwendet wird, durchgeführt, indem in die Aufdampfungskammer, in die das Si-Target eingebracht ist, das N-liefernde gasförmige Ausgangsmaterial, nötigenfalls das gasförmige Halogenatome liefernde Ausgangsmaterial und/oder Wasserstoffgas und nötigenfalls zusätzlich ein Inertgas wie z. B. He oder Ar eingeführt werden und ein Plasma erzeugt wird, um das Si-Target zu zerstäuben, wodurch auf einem Substrat eine nc-SiN : (H,X)- Schicht oder ein nc-SiN : (H,X)-Teilschichtbereich gebildet wird. Das Verfahren, bei dem das Target angewendet wird, das aus einem einkristallinen oder polykristallinen Si-Wafer und einem Si&sub3;N&sub4;-Wafer besteht oder aus einem Wafer besteht, der aus Si und Si&sub3;N&sub4; zusammengesetzt ist, wird ähnlich durchgeführt, indem in die Aufdampfungskammer, in die das erwähnte Target eingebracht ist, das gasförmige Halogenatome liefernde Ausgangsmaterial und/oder Wasserstoffgas und nötigenfalls zusätzlich ein Inertgas wie z. B. He oder Ar eingeführt werden und ein Plasma erzeugt wird, um das erwähnte Target zu zerstäuben, wodurch auf einem Substrat eine nc-SiN : (H,X)-Schicht oder ein nc-SiN : (H,X)- Teilschichtbereich gebildet wird.
Zur Bildung einer nc-Si : (H,X)-Schicht oder eines nc-Si : (H,X)- Teilschichtbereichs, der Kohlenstoffatome (C) enthält, [nachstehend als nc-SiC : (H,X)-Schicht oder nc-SiC : (H,X)-Teilschichtbereich bezeichnet] durch das Plasma-CVD-Verfahren wird bei der Bildung der vorstehend erwähnten nc-Si : (H,X)-Schicht durch das Plasma-CVD-Verfahren zusammen mit dem schichtbildenden gasförmigen Ausgangsmaterial ein gasförmiges Ausgangsmaterial, das fähig ist, Kohlenstoffatome (C) zu liefern, in die Aufdampfungskammer eingeführt, während seine Durchflußmenge zweckmäßig gesteuert wird. Das Kohlenstoffatome liefernde Ausgangsmaterial (nachstehend als C-lieferndes Ausgangsmaterial bezeichnet) kann die meisten der gasförmigen oder vergasbaren Materialien umfassen, die als atomare Bestandteile mindestens Kohlenstoffatome (C) enthalten.
Was die gasförmigen Ausgangsmaterialien anbetrifft, die in Kombination verwendet werden, so ist es beispielsweise möglich, eine Kombination eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Siliciumatome (Si) enthält, eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Kohlenstoffatome (C) enthält, und nötigenfalls eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome (X) enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis; eine Kombination eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Siliciumatome (Si) ent-I hält, und eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Kohlenstoffatome (C) und Wasserstoffatome (H) enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis; eine Kombination eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Siliciumatome (Si) enthält, und eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Siliciumatome (Si), Kohlenstoffatome (C) und Wasserstoffatome (H) enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis oder eine Kombination eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Si liciumatome (Si) und Wasserstoffatome (H) enthält, und eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das als atomare Bestandteile Kohlenstoffatome (C) enthält, in einem gewünschten Mischungsverhältnis zu verwenden.
Das C-liefernde Ausgangsmaterial kann verschiedene gasförmige oder vergasbare Kohlenwasserstoffverbindungen wie z. B. gesättigte Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, ethylenische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen und acetylenische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen umfassen. Außer diesen können gasförmige oder vergasbare Verbindungen verwendet werden, die als atomare Bestandteile Si, C und H enthalten wie z. B. Alkylsilane.
Besondere Beispiele für solche gesättigten Kohlenwasserstoffe sind Methan (CH&sub4;), Ethan (C&sub2;H&sub6;), Propan (C&sub3;H&sub8;), n-Butan (n-C&sub4;H&sub1;&sub0;) und Pentan (C&sub5;H&sub1;&sub2;). Besondere Beispiele für solche ethylenischen Kohlenwasserstoffe sind Ethylen (C&sub2;H&sub4;), Propylen (C&sub3;H&sub6;), Buten-1 (CH&sub2;=CHC&sub2;H&sub5;), Buten-2 (CH&sub3;CH=CHCH&sub3;), Isobuten [(CH&sub3;)&sub2;C=CH&sub2;] und Penten (C&sub5;H&sub1;&sub0;). Besondere Beispiele für solche acetylenischen Kohlenwasserstoffe sind Acetylen (C&sub2;H&sub2;), Methylacetylen (CH&sub3;C=CH) und Butin (C&sub2;H&sub5;C=CH). Besondere Beispiele für solche Alkylsilane sind Si(CH&sub3;)&sub4;, Si(C&sub2;H&sub5;)&sub4; u. dgl.
Zur Bildung einer nc-SiC : (H,X)-Schicht oder eines nc-SiC : (H,X)- Teilschichtbereichs durch das Zerstäubungsverfahren werden diese in derselben Weise wie in dem vorstehend beschriebenen Fall der Bildung der nc-Si : (H,X)-Schicht durch das Zerstäubungsverfahren gebildet, außer daß in die Aufdampfungskammer zusätzlich ein vorgegebenes C-lieferndes gasförmiges Ausgangsmaterial eingeführt wird oder das vorstehend erwähnte Si-Target durch ein Target ersetzt wird, das aus einem einkristallinen oder polykristallinen Si-Wafer und einem Graphitwafer besteht oder aus einem Wafer besteht, der aus Si und C zusammengesetzt ist.
Als C-lieferndes gasförmiges Ausgangsmaterial können hierbei selektiv die vorstehend erwähnten C-liefernden Ausgangsmaterialien verwendet werden.
Im einzelnen wird das Verfahren, bei dem zusätzlich das C-liefernde Gas verwendet wird, durchgeführt, indem in die Aufdampfungskammer, in die das Si-Target eingebracht ist, das C-liefernde gasförmige Ausgangsmaterial, nötigenfalls das gasförmige Halogenatome liefernde Ausgangsmaterial und/oder Wasserstoffgas und nötigenfalls zusätzlich ein Inertgas wie z. B. He oder Ar eingeführt werden und ein Plasma erzeugt wird, um das Si-Target zu zerstäuben, wodurch auf einem Substrat eine nc-SiC : (H,X)- Schicht oder ein nc-SiC : (H,X)-Teilschichtbereich gebildet wird. Das Verfahren, bei dem das Target angewendet wird, das aus einem einkristallinen oder polykristallinen Si-Wafer und einem Graphitwafer besteht oder aus einem Wafer besteht, der aus Si und C zusammengesetzt ist, wird ähnlich durchgeführt, indem in die Aufdampfungskammer, in die das erwähnte Target eingebracht ist, das gasförmige Halogenatome liefernde Ausgangsmaterial und/oder Wasserstoffgas und nötigenfalls zusätzlich ein Inertgas wie z. B. He oder Ar eingeführt werden und ein Plasma erzeugt wird, um das erwähnte Target zu zerstäuben, wodurch auf einem Substrat eine nc-SiC : (H,X)-Schicht oder ein nc-SiC : (H,X)- Teilschichtbereich gebildet wird.
Wie vorstehend erläutert wurde, können die jeweiligen nc- Si : (H,X)-Teilschichten der Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung durch das Plasma-CVD-Verfahren oder das Zerstäubungsverfahren wirksam gebildet werden. Die Menge der Sauerstoffatome, Stickstoffatome, Kohlenstoffatome oder Atome eines vorgegebenen Elements der Gruppe IIIB oder VB, die in jeder nc-Si : (H,X)-Schicht enthalten sind, kann zweckmäßig gesteuert werden, indem die Durchflußmenge von jedem der Ausgangsmaterialien oder das Verhältnis der Durchflußmengen der Ausgangsmaterialien, die jeweils in die Aufdampfungskammer eintreten, eingestellt wird.
Die Bedingungen bei der Bildung jeder Teilschicht der Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung, beispielsweise die Substrattemperatur, der Gasdruck in der Aufdampfungskammer und die Entladungsleistung sind wichtige Faktoren für die Erzielung des Lichtempfangselements mit gewünschten Eigenschaften, und sie werden zweckmäßig und selektiv festgelegt, während die Funktionen der gebildeten Schicht gebührend berücksichtigt werden. Da sich diese Schichtbildungsbedingungen in Abhängigkeit von der Art und der Menge aller Atome, die in jeder Teilschicht der Lichtempfangsschicht enthalten sind, verändern können, müssen diese Schichtbildungsbedingungen ferner festgelegt werden, während auch die Art und die Menge der enthaltenen Atome berücksichtigt werden.
Im einzelnen ist erwünscht, daß die Substrattemperatur vorzugsweise im Bereich von 50 bis 400ºC und vor allem im Bereich von 100 bis 350ºC liegt.
Es ist erwünscht, daß die Entladungsleistung vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 8,0 W/cm² und vor allem im Bereich von 0,2 bis 4,0 W/cm² liegt.
In dem Fall, daß das HF-Glimmentladungsverfahren angewendet wird, ist erwünscht, daß der Gasdruck in der Aufdampfungskammer vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 1 Torr und vor allem im Bereich von 0,1 bis 0,5 Torr liegt. In dem Fall, daß das Mikrowellen-Glimmentladungsverfahren angewendet wird, ist erwünscht, daß er vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 100 mTorr und vor allem im Bereich von 1 bis 50 mTorr liegt.
Die tatsächlichen Bedingungen für die Bildung jeder Teilschicht der Lichtempfangsschicht wie z. B. die Substrattemperatur, die Entladungsleistung und der Gasdruck in der Aufdampfungskammer können jedoch im allgemeinen nicht einfach unabhängig voneinander festgelegt werden. Infolgedessen ist erwünscht, daß die optimalen Bedingungen für die Schichtbildung auf der Grundlage relativer und organischer Beziehungen festgelegt werden, damit die jeweiligen nc-Si : (H,X)-Teilschichten erwünschte Eigenschaften haben.
Es ist notwendig, daß die verschiedenen vorstehend erwähnten Bedingungen bei der Bildung einer erwünschten nc-Si : (H,X)- Schicht, in der Sauerstoffatome, Stickstoffatome, Kohlenstoff atome oder Atome eines vorgegebenen Elements der Gruppe IIIB oder VB gleichmäßig verteilt sind, konstant gehalten werden.
Um für den Gehalt an Sauerstoffatomen, Stickstoffatomen, Kohlenstoffatomen oder Atomen eines vorgegebenen Elements der Gruppe IIIB oder VB, die in einer vorgegebenen nc-Si : (H,X)- Schicht enthalten sind, eine gewünschte Konzentrationsverteilung zu erzielen, die sich in der Dickenrichtung verändert, kann so ein Konzentrationsverteilungsmuster beispielsweise in dem Fall, daß das Plasma-CVD-Verfahren angewendet wird, hergestellt werden, indem die Durchflußmenge des gasförmigen Ausgangsmaterials, das fähig ist, Sauerstoffatome, Stickstoffatome, Kohlenstoffatome oder Atome eines vorgegebenen Elements der Gruppe IIIB oder VB zu liefern, bei seiner Einführung in die Aufdampfungskammer in Übereinstimmung mit einem gewünschten Variationskoeffizienten zweckmäßig verändert wird, während andere Bedingungen beibehalten werden. Hierbei kann die Durchflußmenge im einzelnen verändert werden, indem der Öffnungsgrad eines vorgegebenen Nadelventils oder eines in der Mitte des Gasdurchflußsystems angeordneten Massendurchflußreglers nach und nach beispielsweise von Hand oder mit einer anderen üblicherweise angewandten Einrichtung wie z. B. mit einem äußeren Antriebsmotor verändert wird. In diesem Fall ist die Veränderung der Durchflußmenge nicht unbedingt linear; vielmehr kann eine gewünschte Konzentrationskurve erzielt werden, indem beispielsweise die Durchflußmenge unter Anwendung eines Mikrocomputers o. dgl. entsprechend einer im voraus berechneten Variationskoeffizientenkurve gesteuert wird.
Um in dem Fall, daß das Zerstäubungsverfahren angewendet wird, für den Gehalt an Sauerstoffatomen, Stickstoffatomen, Kohlenstoffatomen oder Atomen eines vorgegebenen Elements der Gruppe IIIB oder VB, die in einer vorgegebenen nc-Si : (H,X)-Schicht enthalten sind, eine gewünschte Konzentrationsverteilung zu erzielen, die sich in der Dickenrichtung verändert, kann so ein Konzentrationsverteilungsmuster hergestellt werden, indem wie im Fall des Plasma-CVD-Verfahrens die Durchflußmenge des gasförmigen Ausgangsmaterials, das fähig ist, Sauerstoffatome, Stickstoffatome, Kohlenstoffatome oder Atome eines vorgegebenen Elements der Gruppe IIIB oder VB zu liefern, bei seiner Einführung in die Aufdampfungskammer in Übereinstimmung mit einem gewünschten Variationskoeffizienten zweckmäßig verändert wird, während andere Bedingungen beibehalten werden.
Bei dem Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, daß zwischen dem Substrat 101 und der Lichtempfangsschicht 102 eine sogenannte Kontaktschicht angeordnet wird, damit die Haftung der Lichtempfangsschicht an dem Substrat weiter verbessert wird. Die Kontaktschicht kann in diesem Fall aus einem geeigneten nicht einkristallinen Material wie z. B. Si&sub3;N&sub4;, SiO&sub2; oder SiO oder aus einem nc-Si-Material bestehen, das mindestens eine Art von Atomen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoffatomen und Halogenatomen besteht, und mindestens eine Art von Atomen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen besteht, enthält.
Das Substrat 101, das bei dem Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann entweder elektrisch leitend oder elektrisch isolierend sein.
Das elektrisch leitende Substrat kann beispielsweise Metalle wie z. B. Nl, Cr, Al, Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt und Pb und Legierungen dieser Metalle umfassen. Von diesen ist Al am meisten erwünscht, weil es eine angemessene Festigkeit hat, ausgezeichnet bearbeitbar ist und in Bezug auf die Produktivität und die Leichtigkeit der Handhabung vorteilhaft ist. Im Fall der Verwendung von Al als Substrat ist es erwünscht, daß es Magnesium in einer Menge von 1 bis 10 Masse% enthält, damit die Zerspannbarkeit verbessert wird. Es ist in diesem Fall erwünscht, daß die Reinheit des Al 98 Masse% oder mehr oder vorzugsweise 99 Masse% oder mehr beträgt, bevor in das Al Magnesium aufgenommen wird.
Das elektrisch isolierende Substrat kann beispielsweise Folien oder Platten bzw. Bahnen aus Kunstharzen wie z. B. Polyester, Polyethylen, Polycarbonat, Celluloseacetat, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polystyrol und Polyamid, Glas, keramische Werkstoffe und Papier umfassen. Es ist erwünscht, daß das elektrisch isolierende Substrat an mindestens einer seiner Oberflächen einer Behandlung unterzogen wird, durch die es elektrisch leitend gemacht wird, wobei auf der so behandelten Oberfläche eine Lichtempfangsschicht angeordnet wird. Einem Glassubstrat wird beispielsweise elektrische Leitfähigkeit erteilt, indem auf seiner Oberfläche eine dünne Schicht angeordnet wird, die aus NiCr, Al, Au, Cr, Mo, Ir, Nd, Ta, V, Ti, Pt, In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2; oder ITO (In&sub2;O&sub3; + SnO&sub2;) hergestellt wird. Im Fall einer Kunstharzfolie wie z. B. einer Polyesterfolie wird ihrer Oberfläche elektrische Leitfähigkeit erteilt, indem darauf durch Vakuumaufdampfung, Elektronenstrahlaufdampfung oder Zerstäubung eine dünne Schicht aus einem Metall wie z. B. NiCr, Al, Ag, Pb, Zn, Nl, Au, Cr, Mo, Ir, Nd, Ta, V, Tl oder Pt angeordnet wird oder indem so ein Metall auf ihre Oberfläche laminiert wird.
Das Substrat kann irgendeine Gestalt wie z. B. eine zylinderförmige, bandförmige oder plattenförmige Gestalt haben, die in Abhängigkeit von der Anwendung zweckmäßig festgelegt werden kann. In dem Fall, daß das in einer der Fig. 1 bis 3 gezeigte Lichtempfangselement als Bilderzeugungselement für die Anwendung in der Elektrophotographie angewendet wird, ist es beispielsweise erwünscht, daß es für die kontinuierliche Wiedergabe von Bildern mit einer hohen Geschwindigkeit zu einem endlosen Band oder zu einem Zylinder geformt wird.
Die Dicke des Substrats sollte zweckmäßig derart festgelegt werden, daß das Lichtempfangselement in der gewünschten Weise gebildet werden kann. In dem Fall, daß bei dem Lichtempfangselement Biegsamkeit erforderlich ist, kann es in einem Bereich, in dem die Funktion als Substrat in ausreichendem Maße bereitgestellt werden kann, so dünn wie möglich hergestellt werden. Im Hinblick auf die Fertigung und die Leichtigkeit der Handhabung oder auf die mechanische Festigkeit des Substrats wird die Dicke jedoch im allgemeinen größer als 10 um gemacht. Im Hin blick auf die Erzielung einer festen Haftung der auf dem Substrat gebildeten Schicht ist es im einzelnen in dem Fall, daß das Substrat zylinderförmig ist, erwünscht, daß die Dicke 2,5 mm oder mehr beträgt.
Es ist möglich, daß die elektrisch leitende Oberfläche des Substrats unter Erzielung eines gewünschten Oberflächenzustands behandelt wird, indem vorgegebene Bereiche davon einer genauen spanabhebenden Bearbeitung unterzogen werden. In dem Fall, daß das Lichtempfangselement zur Bilderzeugung unter Anwendung von kohärentem monochromatischem Licht wie z. B. Laserstrahlen dient, kann die elektrisch leitende Oberfläche des Lichtempfangselements beispielsweise mit unregelmäßigen Stellen versehen werden, um das Auftreten von fehlerhaften Bildern zu verhindern, die durch ein sogenanntes Interferenzstreifenmuster verursacht werden. Die Bildung solcher unregelmäßiger Stellen an der Oberfläche des Substrats kann in Übereinstimmung mit dem in der US- Patentschrift Nr. 4 650 736, 4 696 884 oder 4 705 733 beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. Um das Auftreten von fehlerhaften Bildern zu verhindern, die durch ein Interferenzstreifenmuster verursacht werden, kann die Oberfläche des Substrats außerdem in Übereinstimmung mit dem in der US-Patentschrift Nr. 4 773 244 beschriebenen Verfahren derart behandelt werden, daß sie eine unebene Oberflächengestalt hat und mit unregelmäßigen Stellen versehen ist, die aus einer Vielzahl von feinen sphärischen Vertiefungen bestehen.
Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlich beschrieben. Im Folgenden wird die Herstellung eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei besonders auf den Fall eingegangen wird, daß die Herstellung durch das Plasma- CVD-Verfahren (d. h. das Mikrowellenglimmentladungsverfahren) erfolgt.
Fig. 12(A) ist eine teilweise gebrochene schematische Längsschnittzeichnung eines Beispiels für die Mikrowellenentladungs- Fertigungsvorrichtung, die für die Herstellung eines Lichtempfangselements für die Anwendung bei der elektrophotographischen Bildwiedergabe (d. h. eines elektrophotographischen Bilderzeugungselements) geeignet ist. Fig. 12(B) ist eine schematische Schnittzeichnung entlang der Linie X-X in Fig. 12(A).
In Fig. 12(A) und 12(B) bezeichnet die Bezugszahl 301 eine im wesentlichen eingeschlossene zylinderförmige Reaktionskammer (oder eine im wesentlichen eingeschlossene zylinderförmige Aufdampfungskammer), deren Innenraum vakuumdicht abgeschlossen werden kann. Die Bezugszahl 303 bezeichnet einen Wellenleiter, der durch eine Abstimmstichleitung und einen Isolator (nicht gezeigt) mit einer Mikrowellenstromquelle (nicht gezeigt) verbunden ist. Der Wellenleiter 303 erstreckt sich durch einen Endbereich der Umfangswand der Reaktionskammer 301 derart in die Reaktionskammer, daß der Innenraum der Reaktionskammer vakuumdicht abgeschlossen wird. Der Wellenleiter 303 ist zwischen seinem an der Seite der erwähnten Mikrowellenstromquelle befindlichen Endbereich und seinem in der Nachbarschaft der Reaktionskammer 301 befindlichen Bereich rechteckförmig, und sein übriger Bereich ist zylinderförmig. Die Bezugszahl 302 bezeichnet ein mikrowellendurchlässiges Fenster, das am Ende des zylinderförmigen Bereichs des Wellenleiters 303 hermetisch abgeschlossen angeordnet ist. Das mikrowellendurchlässige Fenster 302 ist aus einem Material wie z. B. Quarz, Aluminiumoxidkeramik o. dgl. hergestellt, das für Mikrowellen durchlässig ist.
Die Reaktionskammer 301 ist mit einem Absaugrohr 304 versehen, das durch ein Hauptventil (nicht gezeigt) mit einer Absaugvorrichtung verbunden ist, die eine Diffusionspumpe u. dgl. umfaßt (nicht gezeigt). Um zu verhindern, daß restliches Gas, das bei einer vorhergehenden Schichtbildung zurückgeblieben ist, die nachfolgende Schichtbildung beeinflußt, ist es erwünscht, daß die Reaktionskammer 301 mit einem Absaugsystem versehen ist, das so ein Absaugrohr und so eine Absaugvorrichtung umfaßt und dazu dient, den Innenraum zu evakuieren, und mit einem weiteren Absaugsystem versehen ist, das so ein Absaugrohr und so eine Absaugvorrichtung umfaßt und dazu dient, Gase abzusaugen, die bei der Schichtbildung verwendet werden.
In die Reaktionskammer 301 ist eine Vielzahl von drehbaren, zylinderförmigen Substrathalteeinrichtungen 307, die jeweils ein daran angebrachtes Substrat 305 (beispielsweise ein zylinderförmiges Substrat) haben, derart eingebaut, daß ein Entladungsraum 306 abgegrenzt wird. Jede der zylinderförmigen Substrathalteeinrichtungen 307 hat eine darin eingebaute elektrische Heizeinrichtung 307', wobei die elektrische Heizeinrichtung dazu dient, das Substrat auf jeder zylinderförmigen Substrathalteeinrichtung auf eine gewünschte Temperatur zu erhitzen. Jede zylinderförmige Substrathalteeinrichtung 307 wird durch eine Drehachse gehalten, die mit einer Antriebseinrichtung 310 (beispielsweise einem Antriebsmotor) verbunden ist. Jede zylinderförmige Substrathalteeinrichtung 307 mit dem darauf befindlichen Substrat 305 kann bei der Schichtbildung durch Betätigung der Antriebseinrichtung 310 gedreht werden.
Die Bezugszahl 308 bezeichnet eine Vorspannungselektrode, die auch als Gaszuführungsrohr dienen kann und in Richtung der Längsachse in der Nähe oder in der Mitte des Entladungsraums 306 eingebaut ist. Die Vorspannungselektrode 308 ist mit einer äußeren Stromquelle 309 elektrisch verbunden. Die Vorspannungselektrode 308 dient zum Anlegen einer vorgegebenen Vorspannung, um das elektrische Potential eines bei der Schichtbildung in dem Entladungsraum 306 erzeugten Plasmas in gewünschter Weise zu steuern. In dem Fall, daß die Vorspannungselektrode 308 auch als Gaszuführungsrohr dient, ist es erwünscht, daß sie derart gestaltet ist, daß sie mit einer Vielzahl von Gasfreisetzungslöchern (nicht gezeigt) versehen ist, damit ein gasförmiges schichtbildendes Ausgangsmaterial strahlenförmig in den Entladungsraum 306 eingeführt wird. Die als Gaszuführungsrohr dienende Vorspannungselektrode 308 ist in diesem Fall mit einem Gaszuführungssystem (nicht gezeigt) verbunden, das mit Durchflußreglern (nicht gezeigt) versehene Rohrleitungen, die mit Gasbehältern verbunden sind, umfaßt. Es ist außerdem möglich, daß die Reaktionskammer 301 ein oder mehr als ein unabhängiges Gaszuführungsrohr (nicht gezeigt) hat, das in der Reaktionskammer 301 vorhanden ist. In diesem Fall ist es erwünscht, daß das unabhängige Gaszuführungsrohr eine Vielzahl von Gasfreiset zungslöchern hat, und es ist mit dem vorstehend erwähnten Gaszuführungssystem verbunden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist im Fall der Anwendung so eines unabhängigen Gaszuführungsrohrs zwischen allen benachbarten zylinderförmigen Substrathalteeinrichtungen 307 ein Gaszuführungsrohr jeweils derart angeordnet, daß der Entladungsraum 306 durch die zylinderförmigen Substrathalteeinrichtungen 307 und eine Vielzahl von Gaszuführungsrohren abgegrenzt wird.
In Fig. 15(A) und 15(B) ist ein weiteres Beispiel für die Mikrowellenentladungs-Fertigungsvorrichtung gezeigt, die für die Herstellung eines Lichtempfangselements für die Anwendung bei der elektrophotographischen Bildwiedergabe (d. h. eines elektrophotographischen Bilderzeugungselements) geeignet ist. Der Aufbau der in Figur. 15(A) und 15(B) gezeigten Mikrowellenentladungs-Fertigungsvorrichtung ist eine teilweise Abwandlung der in Fig. 12(A) und 12(B) gezeigten Vorrichtung, bei der die Gestalt der zylinderförmigen Reaktionskammer der in Fig. 12(A) und 12(B) gezeigten Vorrichtung durch eine rechteckige Gestalt ersetzt ist. Im einzelnen ist Fig. 15(A) eine teilweise gebrochene schematische Längsschnittzeichnung eines weiteren Beispiels für die Mikrowellenentladungs-Fertigungsvorrichtung, und Fig. 15(B) ist eine schematische Schnittzeichnung entlang der Linie X-X in Fig. 15(A). Die Beschreibung der in Fig. 15(A) und 15(B) gezeigten Vorrichtung wird unterlassen, weil ihr Aufbau derselbe ist wie der Aufbau der in Fig. 12(A) und 12(B) gezeigten Vorrichtung.
Das Lichtempfangselement gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter Anwendung von irgendeiner der in Fig. 12(A) und 12(B) und in Fig. 15(A) und 15(B) gezeigten Vorrichtungen hergestellt werden, wie nachstehend beschrieben wird.
Das heißt, zuerst wird an jeder zylinderförmigen Substrathalteeinrichtung 307 in der Reaktionskammer 301 ein zylinderförmiges Substrat 305 angebracht. Dann wird durch Umlaufenlassen des Antriebsmotors 310 dafür gesorgt, daß sich alle zylinderförmigen Substrathalteeinrichtungen 307 drehen. Danach wird der Innen raum der Reaktionskammer 301 durch das Absaugrohr evakuiert, indem die Diffusionspumpe (nicht gezeigt) betätigt wird, wodurch der Entladungsraum 306 auf ein Vakuum von etwa 1 · 10&supmin;&sup7; Torr oder weniger gebracht wird. Es ist in diesem Fall erwünscht, daß das Evakuieren im Anfangszustand vorsichtig durchgeführt wird, um zu verhindern, daß Verunreinigungen wie z. B. Staub, die in der Reaktionskammer 301 vorhanden sind, zu den Substraten 305 hin aufgewirbelt werden. Dann wird der elektrischen Heizeinrichtung 307' jeder Substrathalteeinrichtung 307 Strom zugeführt, damit jedes zylinderförmige Substrat 305 auf eine gewünschte Temperatur erhitzt wird.
In diesem Fall ist es zur Verbesserung der Wärmeleitung von der elektrischen Heizeinrichtung 307' zu dem zylinderförmigen Substrat 305 für ein gleichmäßiges Erhitzen des gesamten Substrats auf eine gewünschte Temperatur möglich, daß in die Reaktionskammer 301 ein Gas eingeführt wird, das hitzebeständig ist und nicht mit dem Substrat reagiert. Besondere Beispiele für so ein Gas sind Inertgas, H&sub2;-Gas u. dgl. In diesem Fall kann so ein Gas durch ein separates Zuführungsrohr (nicht gezeigt), das sich an einer vorgegebenen Stelle der Reaktionskammer 301 befindet und in ihren Innenraum mündet, in die Reaktionskammer eingeführt werden. Eine erwünschte Wärmeleitung von der elektrischen Heizeinrichtung 307' zu dem zylinderförmigen Substrat 305 kann außerdem erzielt werden, indem das erwähnte Gas durch ein Zuführungsrohr (nicht gezeigt), das derart eingebaut ist, daß es in den Zwischenraum zwischen der elektrischen Heizeinrichtung und dem Substrat jeder zylinderförmigen Substrathalteeinrichtung mündet, in den erwähnten Zwischenraum eingeführt wird.
Als das erwähnte Gas kann in dem Fall, daß auf jedem zylinderförmigen Substrat 305 eine Thermooxidschicht gebildet wird, außer den vorstehend beschriebenen ein O&sub2;-haltiges Gas verwendet werden.
In dem vorstehend beschriebenen Fall wird der Innenraum der Reaktionskammer 301 bei einem gewünschten Vakuumgrad gehalten, wenn die Oberflächentemperatur jedes zylinderförmigen Substrats 305 einen gewünschten stabilen Wert erreicht hat. Dann wird die Bildung einer ersten Schicht [d. h. einer nc-Si : (H,X)-Schicht] durchgeführt, indem vorgegebene Gase für die Bildung der erwähnten ersten Schicht durch die vorstehend erwähnten Gaszuführungsrohre in die Reaktionskammer 301 eingeführt werden. In die Reaktionskammer 301 werden beispielsweise Silangas (z. B. SiH&sub4;-, Si&sub2;H&sub6;-, SiF&sub4;- oder SiH&sub2;F&sub2;-Gas), ein Dotierungsgas, das beispielsweise B&sub2;H&sub6; umfaßt, das mit einem vorgegebenen Verdünnungsgas wie z. B. He-Gas auf einen gewünschten Verdünnungsgrad verdünnt ist, und H&sub2;-Gas oder/und Halogengas jeweils in vorgegebenen Durchflußmengen eingeführt. Der Gasdruck in der Reaktionskammer 301 wird auf einen gewünschten Vakuumgrad eingestellt, indem das vorstehend erwähnte Hauptventil des Absaugrohrs reguliert wird. Nachdem die jeweiligen Durchflußmengen der gasförmigen Ausgangsmaterialien und der Gasdruck der Reaktionskammer stabil geworden sind, wird die Mikrowellenstromquelle (nicht gezeigt) eingeschaltet, um in den Entladungsraum 306 durch den Wellenleiter 303 und das mikrowellendurchlässige Fenster 302 Mikrowellenenergie mit einer gewünschten Leistung (mit einer Frequenz von 500 MHz oder darüber und vorzugsweise von 2,45 GHz) einzuführen. Gleichzeitig wird die Gleichstromquelle 309 eingeschaltet, um an die Reaktionskammer durch die Vorspannungselektrode 308 eine gewünschte Vorspannung anzulegen, wodurch in dem Entladungsraum 306 eine Glimmentladung hervorgerufen wird, so daß ein Plasma erzeugt wird, während das Potential des erwähnten Plasmas in gewünschter Weise gesteuert wird, wobei die gasförmigen Ausgangsmaterialien in dem Entladungsraum unter Bildung aktiver Spezies zersetzt werden, was dazu führt, daß auf jedem zylinderförmigen Substrat 305 die Bildung einer aufgedampften nicht einkristallinen Schicht [im einzelnen in diesem Fall einer mit B dotierten a-Si : (H,X)- Schicht] verursacht wird. Wenn in diesem Fall jede der Substrathalteeinrichtungen 307 während der Schichtbildung durch die Wirkung des Antriebsmotors 310 gedreht wird, wird die erwähnte aufgedampfte nicht einkristalline Schicht auf der gesamten Oberfläche jedes zylinderförmigen Substrats gleichmäßig gebildet.
Zur Bildung einer zweiten Schicht [d. h. einer weiteren nc- Si : (H,X)-Schicht] auf der vorher gebildeten ersten Schicht werden vorgegebene gasförmige Ausgangsmaterialien für die zweite Schicht in die Reaktionskammer eingeführt, während ihre Durchflußmengen wie im Fall der Bildung der ersten Schicht derart gesteuert werden, daß sie jeweils einen gewünschten Wert haben, und die Bildung der zweiten Schicht wird in derselben Weise wie im Fall der Bildung der ersten Schicht durchgeführt, wodurch auf der ersten Schicht, die auf jedem zylinderförmigen Substrat 305 gebildet worden ist, als zweite Schicht eine nc-Si : (H,X)- Schicht gebildet wird. Die gasförmigen Ausgangsmaterialien, die zur Bildung der zweiten Schicht verwendet werden, können dieselben wie die zur Bildung der ersten Schicht verwendeten oder davon verschieden sein.
Bei der Durchführung der Bildung der zweiten Schicht nach der Bildung der ersten Schicht ist es vor allem in dem Fall, daß dieselben gasförmigen Ausgangsmaterialien wie bei der Bildung der ersten Schicht verwendet werden, nicht immer notwendig, daß die Entladung unterbrochen und der Innenraum der Reaktionskammer 301 zu einem hohen Vakuumgrad evakuiert wird. In diesem Fall kann die Bildung der zweiten Schicht durchgeführt werden, indem das Durchflußmengenverhältnis der Durchflußmengen der gasförmigen Ausgangsmaterialien, das für die Bildung der ersten Schicht angewendet wird, auf das gewünschte Durchflußmengenverhältnis der Durchflußmengen der gasförmigen Ausgangsmaterialien für die Bildung der zweiten Schicht umgestellt wird. Wenn beispielsweise eine erste Schicht unter den Bedingungen der Verwendung von SiH&sub4;-Gas mit 400 Ncm³/min (Ncm³ = cm³ im Normzustand), B&sub2;H&sub6;-Gas (mit H&sub2;-Gas auf 3000 ppm verdünnt) [nachstehend als "B&sub2;H&sub6;/H&sub2;-Gas (auf 3000 ppm verdünnt)" bezeichnet] mit 150 Ncm³/min und He-Gas mit 1000 Ncm³/min gebildet wird und eine zweite Schicht unter den Bedingungen der Verwendung von SiH&sub4;-Gas mit 200 Ncm³/min. B&sub2;H&sub6;/H&sub2;-Gas (auf 3000 ppm verdünnt) mit 10 Ncm³/min und He-Gas mit 2000 Ncm³/min gebildet wird, werden bald nach Beendigung der Bildung der ersten Schicht die Durchflußmengen der drei gasförmigen Ausgangsmaterialien, die bei der Bildung der ersten Schicht angewendet werden, bei spielsweise mit einem Massendurchflußregler auf die Durchflußmengen umgestellt, die bei der Bildung der zweiten Schicht angewendet werden, ohne daß die Entladung unterbrochen wird.
Außerdem ist es sogar im Fall der Bildung der zweiten Schicht unter Verwendung eines gasförmigen Ausgangsmaterials, das nicht bei der Bildung der ersten Schicht verwendet wird, möglich, daß die erste und die zweite Schicht kontinuierlich ohne Unterbrechung der Entladung gebildet werden. Wenn beispielsweise eine erste nc-Si : (H,X)-Schicht unter Verwendung eines Kohlenstoffatome liefernden Gases (z. B. CH&sub4;-Gas) zusätzlich zu den anderen gasförmigen Ausgangsmaterialien (z. B. SiH&sub4;-Gas, B&sub2;H&sub6;/H&sub2;-Gas, Gas für die Lieferung von Wasserstoffatomen oder Halogenatomen und He-Gas) gebildet wird und eine zweite nc-Si : (H,X)-Schicht unter Verwendung der bei der Bildung der ersten Schicht verwendeten gasförmigen Ausgangsmaterialien mit Ausnahme des Kohlenstoffatome liefernden Gases gebildet wird, wird die Durchflußmenge des Kohlenstoffatome liefernden Gases bald nach der Beendigung der Bildung der ersten Schicht mit einem Massendurchflußregler auf den Wert Null gebracht, während die Durchflußmengen der übrigen gasförmigen Ausgangsmaterialien auf gewünschte Durchflußmengen für die Bildung der zweiten Schicht umgestellt werden, ohne daß die Entladung unterbrochen wird, und wenn eine erste nc-Si : (H,X)-Schicht unter Verwendung von gasförmigen Ausgangsmaterialien (z. B. SiH&sub4;-Gas, B&sub2;H&sub6;/H&sub2;-Gas, Gas für die Lieferung von Wasserstoffatomen oder Halogenatomen und He-Gas) gebildet wird und eine zweite nc-Si : (H,X)-Schicht unter Verwendung eines Kohlenstoffatome liefernden gasförmigen Ausgangsmaterials zusätzlich zu den bei der Bildung der ersten Schicht verwendeten gasförmigen Ausgangsmaterialien gebildet wird, werden die Durchflußmengen der bei der Bildung der ersten Schicht verwendeten gasförmigen Ausgangsmaterialien bald nach der Beendigung der Bildung der ersten Schicht auf gewünschte Durchflußmengen für die Bildung der zweiten Schicht umgestellt, während die Durchflußmenge des Kohlenstoffatome liefernden Gases sofort auf einen gewünschten Wert erhöht wird, ohne daß die Entladung unterbrochen wird.
In jedem Fall ist eine sofortige Umstellung von den Durchflußmengen der gasförmigen Ausgangsmaterialien für die Bildung der ersten Schicht auf die Durchflußmengen für die zweite Schicht wichtig, damit an der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Schicht ein erwünschter Nachbarschaftsbereich erzielt wird. In dem Fall, daß die Umstellung der Durchflußmengen nicht sofort durchgeführt wird, besteht die Neigung, daß an der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Schicht ein verhältnismäßig dicker Nachbarschaftsbereich erhalten wird. So ein verhältnismäßig dicker Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich kann nicht der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich im Rahmen der vorliegenden Erfindung sein, der Wasserstoffatome (H) oder/und Halogenatome mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, so daß die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht erzielt werden.
Um dafür zu sorgen, daß der Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Schicht Wasserstoffatome (H) oder/und Halogenatome (X) derart enthält, daß eines der vorstehend erwähnten Konzentrationsverteilungsmuster (siehe Fig. 4 bis 11) gebildet wird, kann irgendeines der folgenden Verfahren (1) bis (3) durchgeführt werden.
Beim Verfahren (1) wird die Durchflußmenge des Wasserstoffgases oder/und die des Halogengases bei der Bildung des Nachbarschaftsbereichs zeitweilig erhöht, indem beispielsweise der Massendurchflußregler für das Wasserstoffgas oder/und der für das Halogengas zweckmäßig gesteuert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens sind eine separate, mit einem Piezoventil ausgestattete Rohrleitung für die Zuführung von Wasserstoffgas oder/und eine separate, mit einem Piezoventil ausgestattete Rohrleitung für die Zuführung von Halogengas derart mit dem vorstehend erwähnten Gaszuführungsrohr verbunden, daß zusammen mit den schichtbildenden gasförmigen Ausgangsmaterialien das Wasserstoffgas oder/und das Halogengas durch die erwähnten separaten Rohrleitungen in die Reaktionskammer eingeführt werden können, während ihre Durchflußmenge genau auf einen gewünschten Wert gesteuert wird. Dadurch können die Durch flußmenge des Wasserstoffgases oder/und die des Halogengases bei der Bildung des Nachbarschaftsbereichs wie gewünscht genau gesteuert werden, und als Ergebnis kann in dem Nachbarschaftsbereich ein gewünschtes Konzentrationsverteilungsmuster in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) oder/und Halogenatomen (X) gebildet werden. Das Wasserstoffgas, das hierbei für die Einführung bzw. den Einbau von Wasserstoffatomen (H) verwendet wird, kann in dem Fall, daß für die Schichtbildung Monosilangas (SiH&sub4;) verwendet wird, durch ein anderes gasförmiges Ausgangsmaterial wie z. B. Disilangas (Si&sub2;H&sub6;) ersetzt werden, das fähig ist, Wasserstoffatome (H) in einer verhältnismäßig großen Menge zu liefern.
Bei dem Verfahren (2) wird bei der Bildung des Grenzflächen- Nachbarschaftsbereichs die Zusammensetzung der aktiven Spezies (oder der Zersetzungszustand der gasförmigen Ausgangsmaterialien) in dem Plasma verändert, indem die zugeführte Entladungsleistung zeitweilig verändert (erhöht oder vermindert) wird, um die Menge der Wasserstoffatome (H) oder/und Halogenatome (X), die in den Nachbarschaftsbereich eingebaut werden, in gewünschter Weise zu steuern, wodurch in dem Nachbarschaftsbereich ein gewünschtes Konzentrationsverteilungsmuster in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) oder/und Halogenatomen (X) gebildet wird.
Bei dem Verfahren (3) wird bei der Bildung des Grenzflächen- Nachbarschaftsbereichs das Potential des in dem Entladungsraum erzeugten Plasmas gesteuert, indem die angelegte Vorspannung zeitweilig verändert (erhöht oder vermindert) wird, um die Menge der Wasserstoffatome (H) oder/und Halogenatome (X), die in den Nachbarschaftsbereich eingebaut werden, in gewünschter Weise zu steuern, wodurch in dem Nachbarschaftsbereich ein gewünschtes Konzentrationsverteilungsmuster in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) oder/und Halogenatomen (X) gebildet wird.
Diese Verfahren können natürlich nötigenfalls zweckmäßig kombiniert werden.
Im Fall der Steuerung der Menge der Wasserstoffatome oder/und Halogenatome, die in dem Schichthauptbereich jeder benachbarten Schicht enthalten sind, kann irgendeines der vorstehend beschriebenen Verfahren angewendet werden, jedoch ist es im allgemeinen nicht immer notwendig, daß die Menge der Wasserstoffatome oder/und Halogenatome, die in dem Schichthauptbereich jeder benachbarten Schicht enthalten sind, genau gesteuert wird wie im Fall der Bildung des Grenzflächen-Nachbarschaftsbereichs, und es genügt deshalb, daß sie gesteuert wird, indem die Durchflußmenge des betreffenden gasförmigen Ausgangsmaterials zweckmäßig eingestellt wird.
Nun wird das Verfahren zur Herstellung eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung unter Anwendung der in Fig. 14 gezeigten HF-Plasma-CVD-Vorrichtung beschrieben.
Fig. 14 ist eine schematische Zeichnung, die den Aufbau eines Beispiels für die HF-Plasma-CVD-Vorrichtung, die zur Herstellung des Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung mit der vorstehend beschriebenen besonderen mehrschichtigen Lichtempfangsschicht geeignet ist, veranschaulicht.
In der Figur sind Gasbehälter 502, 503, 504, 505 und 506 mit gasförmigen Ausgangsmaterialien für die Bildung der jeweiligen Teilschichten im Rahmen der vorliegenden Erfindung gefüllt, d. h. beispielsweise ist der Gasbehälter 502 mit SiH&sub4;-Gas (Reinheitsgrad: 99,999%), der Gasbehälter 503 mit B&sub2;H&sub6;-Gas (Reinheitsgrad: 99,999%), das mit H&sub2;-Gas verdünnt ist, (nachstehend als "B&sub2;H&sub6;/H&sub2;-Gas" bezeichnet), der Gasbehälter 504 mit CH&sub4;-Gas (Reinheitsgrad: 99,999%), der Gasbehälter 505 mit SiF&sub4;-Gas (Reinheitsgrad: 99,999%) und der Gasbehälter 506 mit H&sub2;-Gas (Reinheitsgrad: 99,999%) gefüllt.
Vor dem Eintritt dieser Gase in eine Reaktionskammer (oder eine Aufdampfungskammer) 501 wird bestätigt, daß Ventile 522 bis 526 für die Gasbehälter 502 bis 506 und ein Einlaßventil 535 geschlossen sind und daß Einströmventile 512 bis 516, Ausströmventile 517 bis 521 und Hilfsventile 532 und 533 geöffnet sind.
Dann wird zuerst ein Hauptventil 534 geöffnet, um den Innenraum der Reaktionskammer 501 und die Gasrohrleitungen mit einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) zu evakuieren. Danach werden die Hilfsventile 532 und 533 und die Ausströmventile 517 bis 521 geschlossen, wenn beobachtet worden ist, daß der an einem Vakuummesser 536 abgelesene Wert etwa 5 · 10&supmin;&sup6; Torr erreicht hat.
Nun wird ein Beispiel für den Fall beschrieben, daß auf der Oberfläche eines Aluminiumzylinders als Substrat 537 eine zweischichtige Lichtempfangsschicht gebildet wird, die aus einem nc-Si : (H,X)-Material besteht.
Zuerst wird in der folgenden Weise eine erste nc-Si : (H,X)-Teilschicht gebildet. Das heißt, SiH&sub4;-Gas aus dem Gasbehälter 502, B&sub2;H&sub6;/H&sub2;-Gas aus dem Gasbehälter 503, CH&sub4;-Gas aus dem Gasbehälter 504 und H&sub2;-Gas aus dem Gasbehälter 506 werden jeweils in Massendurchflußregler 507, 508, 509 und 511 hineinströmen gelassen, indem die Ventile 522, 523, 524 und 526 geöffnet werden, wobei der an jedem der Auslaßmanometer 527, 528, 529 und 531 angezeigte Druck auf 1 kg/cm² eingestellt wird, und die Einströmventile 512, 513, 514 und 516 nach und nach geöffnet werden. Anschließlich werden die Ausströmventile 517, 518, 519 und 521 und die Hilfsventile 532 und 533 nach und nach geöffnet, um die Gase in die Reaktionskammer 501 eintreten zu lassen. In diesem Fall sind die Ausströmventile 517, 518, 519 und 521 derart eingestellt, daß für das Verhältnis zwischen der Durchflußmenge des SiH&sub4;-Gases, der Durchflußmenge des B&sub2;H&sub6;/H&sub2;- Gases, der Durchflußmenge des CH&sub4;-Gases und der Durchflußmenge des H&sub2;-Gases ein gewünschter Wert erzielt wird, und die Öffnung des Hauptventils 534 wird unter Beobachtung des an dem Vakuummesser 536 abgelesenen Wertes derart eingestellt, daß für den Innendruck der Reaktionskammer 501 ein gewünschter Wert erzielt wird.
Nachdem bestätigt worden ist, daß die Temperatur des zylinderförmigen Substrats 537 durch eine Heizeinrichtung 538 auf eine Temperatur im Bereich von 50 bis 400ºC eingestellt worden ist, wird dann eine HF-Stromquelle 540 eingeschaltet, damit der Re aktionskammer 501 eine gewünschte HF-Leistung zugeführt wird, um darin eine Glimmentladung hervorzurufen, während die Durchflußmengen für das SiH&sub4;-Gas, das B&sub2;H&sub6;/H&sub2;-Gas, das CH&sub4;-Gas und das H&sub2;-Gas unter Anwendung eines Mikrocomputers (nicht gezeigt) entsprechend einer vorgegebenen, im voraus berechneten Variationskoeffizientenkurve gesteuert werden, wodurch auf dem zylinderförmigen Substrat 537 beispielsweise eine nc-Si : (H,X)-Schicht gebildet wird, die Kohlenstoffatome (C) und Boratome (H) enthält.
Dann wird in der folgenden Weise eine zweite nc-Si : (H,X)-Teilschicht gebildet. Das heißt, anschließend an die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte werden die Ventile 523, 513 und 518 für das B&sub2;H&sub6;/H&sub2;-Gas geschlossen, und SiH&sub4;-Gas, CH&sub4;-Gas und H&sub2;-Gas werden in die Reaktionskammer 501 eintreten gelassen, während die Durchflußmengen für das SiH&sub4;-Gas, das CH&sub4;-Gas und das H&sub2;-Gas in derselben Weise wie vorstehend beschrieben zweckmäßig gesteuert werden, wodurch auf der ersten Schicht eine zweite nc-Si : (H,X)-Schicht gebildet wird, die Kohlenstoffatome, jedoch keine Boratome enthält.
Natürlich sind alle Ausströmventile außer denen, die bei der Bildung der jeweiligen Schichten benötigt werden, geschlossen.
Ferner wird bei der Bildung der jeweiligen Schichten nötigenfalls der Innenraum des Systems einmal zu einem hohen Vakuumgrad evakuiert, indem die Ausströmventile 517 bis 521 geschlossen werden, während die Hilfsventile 532 und 533 geöffnet werden und das Hauptventil 534 vollständig geöffnet wird, um zu vermeiden, daß die Gase, die in der Reaktionskammer verwendet worden sind, und die Gase, die in den Gasrohrleitungen von den Ausströmventilen bis zum Innenraum der Reaktionskammer enthalten sind, zurückbleiben.
Bei der Durchführung der Bildung der zweiten Schicht nach der Bildung der ersten Schicht ist es wie in dem vorstehend beschriebenen Fall der Anwendung des Mikrowellenplasma-CVD-Verfahrens vor allem in dem Fall, daß dieselben gasförmigen Aus gangsmaterialien verwendet werden, die bei der Bildung der ersten Schicht verwendet worden sind, nicht immer notwendig, daß die Entladung unterbrochen wird und der Innenraum der Reaktionskammer 501 zu einem hohen Vakuumgrad evakuiert wird. In diesem Fall kann die Bildung der zweiten Schicht durchgeführt werden, indem das Durchflußmengenverhältnis zwischen den Durchflußmengen der gasförmigen Ausgangsmaterialien, das für die Bildung der ersten Schicht angewendet wird, auf das gewünschte Durchflußmengenverhältnis zwischen den Durchflußmengen der gasförmigen Ausgangsmaterialien für die Bildung der zweiten Schicht umgestellt wird.
Um dafür zu sorgen, daß der Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Schicht Wasserstoffatome (H) oder/und Halogenatome (X) derart enthält, daß eines der vorstehend erwähnten Konzentrationsverteilungsmuster (siehe Fig. 4 bis 11) gebildet wird, kann irgendeines der vorstehend beschriebenen Verfahren (1) bis (3) durchgeführt werden.
Im Folgenden werden die Feststellungen beschrieben, die als Ergebnis von experimentellen Untersuchungen durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung gemacht worden sind, um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen.
Das heißt, der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat (a) durch das vorstehend erwähnte Mikrowellenplasma-CVD-Verfahren eine Vielzahl von Lichtempfangselementproben hergestellt, die jeweils ein Substrat und eine zweischichtige nc-Si : H : X-Lichtempfangsschicht umfassen, die einen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hat, der Wasserstoffatome (H) in einer konstanten Menge und Halogenatome (X) mit einer unterschiedlichen Konzentrationsverteilung enthält, (b) durch das vorstehend erwähnte Mikrowellenplasma-CVD-Verfahren eine Vielzahl von Lichtempfangselementproben hergestellt, die jeweils ein Substrat und eine zweischichtige nc-Si : H : X-Lichtempfangsschicht umfassen, die einen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hat, der Halogenatome (X) in einer konstanten Menge und Wasserstoffatome (H) mit einer unterschiedlichen Konzentrationsverteilung enthält, und (c) durch das vorstehend erwähnte Mikrowellenplasma-CVD- Verfahren eine Vielzahl von Lichtempfangselementproben hergestellt, die jeweils ein Substrat und eine zweischichtige nc- Si : H : X-Lichtempfangsschicht umfassen, die einen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hat, der Wasserstoffatome (H) und Halogenatome (X) jeweils mit einer unterschiedlichen Konzentrationsverteilung enthält.
Jede der Lichtempfangselementproben (a) bis (c) wurde in der Schichtdickenrichtung zerschnitten, wobei ein Lichtempfangselementprüfling erhalten wurde. Der erhaltene Prüfling wurde in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit bewertet. Diese Bewertung wurde unter den folgenden Gesichtspunkten durchgeführt. Das heißt, wie vorstehend beschrieben wurde, sind die vorstehend erwähnten Probleme bei dem herkömmlichen Lichtempfangselement für die Anwendung in der Elektrophotographie hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß seine Photoladungsträgerbeweglichkeit nicht ausreicht, um der hohen Geschwindigkeit des Bilderzeugungsverfahrens zu folgen. Durch Bewertung der Photoladungsträgerbeweglichkeit jeder Lichtempfangselementprobe kann herausgefunden werden, welcher Konzentrationsverteilungszustand der Wasserstoffatome (H) oder/und Halogenatome, die in dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche der benachbarten Teilschichten enthalten sind, wirksam ist, um die elektrophotographischen Eigenschaften zu verbessern.
Die Bewertung jedes Lichtempfangselementprüflings in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit wurde nun durchgeführt, indem der Prüfling in ein Meßsystem mit dem in Fig. 13 gezeigten Aufbau eingebracht wurde.
In Fig. 13 bezeichnet die Bezugszahl 400 den Lichtempfangselementprüfling, der das Substrat 401 und die zweischichtige nc- Si : H : X-Lichtempfangsschicht 402 umfaßt. Die Bezugszahl 403 bezeichnet eine Glasplatte, die als lichtdurchlässige und leitfähige Elektrode eine ITO-Schicht hat, die darauf durch ein herkömmliches Vakuumaufdampfungsverfahren gebildet worden ist. Die Glasplatte ist an der Seite der ITO-Schicht unter Verwendung eines Materials mit einer hohen Dielektrizitätskonstante (Glycerin) mit dem Lichtempfangselementprüfling 400 in Kontakt gebracht worden. Die Bezugszahl 404 bezeichnet eine Gleichstromquelle, die mit der ITO-Schicht elektrisch verbunden ist. Die Bezugszahl 405 bezeichnet eine Lichtquelle, und die Bezugszahl 406 bezeichnet ein herkömmliches Laufzeitmeßgerät.
Bei der Bilderzeugung in der Elektrophotographie unter Anwendung eines vorgegebenen elektrophotographischen Lichtempfangselements aus nicht einkristallinem Silicium (oder amorphem Silicium) wird das Lichtempfangselement übrigens im allgemeinen einer Koronaentladung unterzogen, um an seiner Oberfläche eine Ladung bereitzustellen, worauf es einer bildmäßigen Belichtung unterzogen wird, um an der Oberfläche des Lichtempfangselements ein latentes Bild zu erzeugen, und das erzeugte latente Bild entwickelt wird. Die Messung der Photoladungsträgerbeweglichkeit des Lichtempfangselements während des Bilderzeugungsverfahrens ist äußerst schwierig, weil die Messung einer Oberflächenladung unter der Bedingung der Kontaktfreiheit durchgeführt werden muß, da das Lichtempfangselement gedreht wird, und weil außerdem die Meßstelle wegen des vorhandenseins der Aufladeeinrichtung, des Entwicklungsmechanismus u. dgl. eingeschränkt ist. Im Hinblick darauf wurde die Messung der Photoladungsträgerbeweglichkeit bei diesem Experiment durchgeführt, indem Pseudobedingungen für die Durchführung eines elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahrens hergestellt wurden.
Für eine genaue Steuerung der Oberflächenladung ist es außerdem notwendig, daß dem Lichtempfangselementprüfling durch kontaktfreie Aufladung eine Ladung erteilt (d. h. daran eine vorgegebene Spannung angelegt) wird. Zu diesem Zweck ist es notwendig, daß an der äußersten Oberfläche des Lichtempfangselementprüflings eine Elektrode angeordnet wird. Bei diesem Experiment wurde die Elektrode in der vorstehend beschriebenen Weise mit der freien Oberfläche des Lichtempfangselementprüflings in Kontakt gebracht, um die Messung durchzuführen, während der Lichtempfangselementprüfling möglichst weitgehend in Form eines elektrophotographischen Lichtempfangselements gehalten wird.
Bei der Messung wurde die Gleichstromquelle 404 eingeschaltet, um zwischen dem Substrat 401 und der Lichtempfangsschicht 402 eine vorgegebene Spannung anzulegen, wodurch ihr ein vorgegebenes Oberflächenpotential erteilt wurde, und der Lichtempfangselementprüfling 400 wurde durch das Glas 403 hindurch mit einem vorgegebenen Impuls von kurzer Dauer aus der Lichtquelle 405 bestrahlt, wobei in dem Lichtempfangselementprüfling 400 ein Photostrom floß, und der Wert des geflossenen Photostroms und die Zeit, während deren der Photostrom floß, wurden durch das Meßgerät 406 gemessen.
In Vorstehendem wurde als Lichtquelle 405 ein durch einen N&sub2;- Laser angeregter Farbstofflaser mit einer Wellenlänge von 460 nm angewendet. Die Bestrahlung mit dem Impuls von kurzer Dauer wurde unter den Bedingungen eines Einleitungs-Oberflächenpotentials von 100 bis 500 V und einer Impulsdauer von 20 ns durchgeführt.
Auf der Grundlage der erhaltenen Meßergebnisse wurde eine Laufzeit erhalten, während deren sich ein durch die Bestrahlung mit den Kurzimpulsstrahlen erzeugter Photoladungsträger innerhalb der Lichtempfangsschicht bewegte. Die erhaltene Laufzeit wurde mit tr bezeichnet.
Auf der Grundlage des tr-Wertes, der Dicke der Lichtempfangsschicht (d) und der angelegten Gleichspannung (E) wurde für den Lichtempfangselementprüfling unter Anwendung der folgenden Gleichung eine Photoladungsträgerbeweglichkeit (u) erhalten:
u = d/(E · tr).
Die vorstehend beschriebene Messung wurde bei jeder der vorstehend erwähnten Lichtempfangselementproben (a) und (c) durchgeführt.
Als Ergebnis wurde die Feststellung gemacht, daß jede der Lichtempfangselementproben, die jeweils eine zweischichtige nc-Si : H : X- Lichtempfangsschicht mit einem Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich haben, der die Wasserstoffatome (H) oder/und die Halogenatome (X) mit einer Konzentrationsverteilung enthält, die höher ist als in dem Schichthauptbereich jeder benachbarten Schicht, in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit deutlich hervorragend ist und im Fall ihrer Anwendung als elektrophotographisches Lichtempfangselement ausgezeichnete elektrophotographische Eigenschaften zeigt, so daß sie einer höheren Geschwindigkeit des Bilderzeugungsverfahrens in ausreichendem Maße folgt.
Die Gründe, die dafür in Betracht gezogen werden, werden nachstehend beschrieben.
Das heißt, es besteht eine Neigung, daß die Eigenschaften eines Lichtempfangselements mit einer mehrschichtigen Lichtempfangsschicht durch den Bindungszustand der Atome bestimmt werden, aus denen die Schichtgrenzfläche der benachbarten Schichten gebildet ist. Im einzelnen unterscheiden sich die Schichtstrukturen von jeder der benachbarten Schichten, die an die Schichtgrenzfläche angrenzen, voneinander, und deshalb bildet die Grenzfläche einen sogenannten Heteroübergang, in dem leicht eine Strukturverformung eintritt. In diesem Fall wird die Schichtgrenzfläche eine elektrische Sperrschicht oder wird ihre strukturelle Stabilität schlecht. Im einzelnen werden innerhalb des optischen Bandabstands des Nachbarschaftsbereichs der Schichtgrenzfläche ungesättigte Bindungen oder/und verschiedene Zustände (d. h. sogenannte Grenzflächenzustände) gebildet, die dazu führen, daß bei der Bestrahlung mit Licht das Durchlassen von Licht in der Nachbarschaft der Schichtgrenzfläche behindert wird, so daß der Ausnutzungswirkungsgrad des Lichts vermindert wird, und daß sich die Eigenschaften des Nachbarschaftsbereichs der Schichtgrenzfläche verschlechtern, so daß der Wirkungsgrad der Erzeugung von Photoladungsträgern (d. h. der Quantenwirkungsgrad) vermindert wird. Außerdem wird in dem Fall, daß der Betrag der vorstehend erwähnten Grenzflächenniveaus verhältnismäßig groß ist, an der Schichtgrenzfläche eine sogenannte Bandkrümmung (d. h. eine Energiebandkrümmung) verursacht, wobei der spezifische Widerstand in Richtung der Ebene parallel zu der freien Oberfläche des Lichtempfangselements vermindert wird, was dazu führt, daß die Drift (Wanderung) einer Ladung verur sacht wird. Dies wird eine Ursache für die Erzeugung eines verschmierten Bildes bei der Durchführung einer starken Belichtung in dem elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahren.
Im vorstehenden Fall wird der Kontakt zwischen den benachbarten Schichten an der Schichtgrenzfläche schlecht, was zu einer Verschlechterung der mechanischen Festigkeit des Lichtempfangselements führt.
Andererseits werden die ungesättigten Bindungen, die in dem Nachbarschaftsbereich leicht Photoladungsträger einfangen, in dem Fall, daß in dem Nachbarschaftsbereich der Schichtgrenzfläche zwischen den benachbarten Schichten Wasserstoffatome (H) oder/und Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthalten sind, wie es vorstehend beschrieben wurde, in einem erwünschten Zustand abgesättigt, und die Struktur des Nachbarschaftsbereichs wird in diesem Fall in Bezug auf die strukturelle Stabilität deutlich verbessert. Der Nachbarschaftsbereich wird somit in Bezug auf die Eigenschaften und auch in Bezug auf den Kontakt oder die Haftung zwischen den benachbarten Schichten deutlich verbessert. Im einzelnen wird der optische Bandabstand jeder benachbarten nicht einkristallinen Schicht in dem Fall, daß die Halogenatome (X) in dem Nachbarschaftsbereich der Schichtgrenzfläche zwischen den benachbarten Schichten mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthalten sind, durch die Halogenatome (X) nicht nachteilig beeinflußt, weshalb an der Schichtgrenzfläche zwischen den benachbarten Schichten ein erwünschter Übergang erzielt wird. Wenn in diesem Fall die Wasserstoffatome (H) zusammen mit den Halogenatomen (X) in dem Nachbarschaftsbereich der Schichtgrenzfläche zwischen den benachbarten Schichten mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthalten sind, werden die ungesättigten Bindungen, die ohne Absättigung durch die Halogenatome (X) zurückgeblieben sind, durch die Wasserstoffatome (H) vollständig abgesättigt. Es wird angenommen, daß diese Situation als Folge der Wirksamkeit der Wasserstoffatome (H) herbeigeführt wird, die einen kleineren Atomradius haben als die Halogenatome (X). Durch diese Faktoren wird bewirkt, daß sich Photoladungsträger in der Schichtdicken richtung ungestört bewegen, und wird wirksam verhindert, daß sich die Photoladungsträger in der Richtung bewegen, die der freien Oberfläche des Lichtempfangselements parallel ist.
Der vorstehend erwähnte geeignete Bereich für den besonderen Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich der mehrschichtigen Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur in Bezug auf die Dicke, sondern auch in Bezug auf den Gehalt an den Wasserstoffatomen (H) oder/und an den Halogenatomen (X) basiert auf den folgenden Feststellungen, die als Ergebnis von experimentellen Untersuchungen durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung gemacht worden sind.
Das heißt, wenn bei einem Lichtempfangselement mit einer Lichtempfangsschicht, die einen Schichtaufbau aus mindestens zwei nc-Si : (H,X)-Schichten hat, die jeweils eine andere chemische Zusammensetzung haben, der Gehalt an Wasserstoffatomen (H) oder/- und an Halogenatomen (X) in (i) dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen den benachbarten Teilschichten und in (ii) dem Nachbarschaftsbereich der Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Lichtempfangsschicht zu hoch ist oder irgendeiner der Nachbarschaftsbereiche (i) und (ii), der Wasserstoffatome (H) oder/und Halogenatome (X) mit einer verhältnismäßig höheren Konzentrationsverteilung enthält, eine zu große Ausdehnung hat, ist wahrscheinlich, daß nicht nur die Schichtgrenzfläche, sondern auch jeder dieser Grenzflächen-Nachbarschaftsbereiche sowohl eine schlechte strukturelle Stabilität als auch eine schlechte Qualität hat. Im einzelnen wird in dem Fall, daß die Wasserstoffatome (H) oder/und die Halogenatome (X), die dazu dienen, das Auftreten einer Strukturverformung zu verhindern, in irgendeinem dieser Grenzflächenbereiche in einer zu hohen Menge enthalten sind, nicht nur zwischen den benachbarten Teilschichten, sondern auch zwischen dem Substrat und der Lichtempfangsschicht kaum ein erwünschter Kontakt erzielt, so daß das Lichtempfangselement schließlich eine schlechte mechanische Festigkeit erhält. Außerdem besteht in diesem Fall die Neigung, daß die Vernetzungen zwischen den schichtbildenden Siliciumatomen abnehmen, was zu einer Verschlechterung der Eigenschaften des Lichtempfangselements führt. Diese Neigung wird vor allem in dem Fall deutlich, daß der Schichthauptbereich jeder benachbarten Teilschicht die Wasserstoffatome (H) oder/und die Halogenatome (X) in einer größeren Menge enthält als der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich.
Wenn andererseits der Gehalt an Wasserstoffatomen (H) oder/und an Halogenatomen (X) in dem vorstehend erwähnten Nachbarschaftsbereich (i) und in dem vorstehend erwähnten Nachbarschaftsbereich (ii) zu niedrig ist oder irgendeiner der Nachbarschaftsbereiche (i) und (ii), der Wasserstoffatome (H) oder/- und Halogenatome (X) mit einer verhältnismäßig höheren Konzentrationsverteilung enthält, zu schmal bzw. zu dünn ist, besteht die Neigung, daß in diesen Nachbarschaftsbereichen eine Strukturverformung auftritt, so daß kaum eine erwünschte Verbesserung der Eigenschaften des Lichtempfangselements erzielt wird.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat dann die Feststellung gemacht, daß der vorstehend erwähnte Bereich für den besonderen Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich der mehrschichtigen Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselements nicht nur in Bezug auf die Dicke, sondern auch in Bezug auf den Gehalt an den Wasserstoffatomen (H) oder/und an den Halogenatomen (X) besonders wichtig ist, um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen.
Im Folgenden werden die Vorteile der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele, die hier nur zur Veranschaulichung angeführt sind und den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht einschränken sollen, ausführlich beschrieben.

Beispiel 1

In Übereinstimmung mit der vorstehend beschriebenen Schichtbildungsweise wurden unter Anwendung der in Fig. 12(A) und 12(B) gezeigten Mikrowellenplasma-CVD-Vorrichtung unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen verschiedene Arten von Lichtempfangselementen hergestellt, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, dreischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte dreischichtige nc-Si- Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte dreischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Der erwähnte Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich umfaßt in jedem Fall einen Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1, der sich an der Seite der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht befindet, und einen weiteren Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2, der sich an der Seite der photoleitfähigen Schicht befindet, wobei für die Summe der Dicken dieser zwei Schichtgrenzflächenbereiche ein vorgegebener Wert im Bereich von 0,005 bis 0,8 um vorgesehen ist.
Die drei Teilschichten der dreischichtigen nc-Si-Lichtempfangsschicht jedes Lichtempfangselements wurden unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen kontinuierlich gebildet, ohne daß die Entladung unterbrochen wurde, wobei der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich H&sub2;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 1 Nl/min (Nl = Liter im Normzustand) verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 1 verändert wurden, und der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der photoleitfähigen Schicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich H&sub2;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 1 Nl/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 1 verändert wurden.
Bei jeder Art eines Lichtempfangselements wurden sechs Proben von elektrophotographischen Lichtempfangselementen hergestellt. In jedem Fall wurde von den sechs Proben von Lichtempfangselementen eine willkürlich ausgewählt und den folgenden Bewertungen unterzogen.
Das heißt, jede (ausgewählte) Probe eines Lichtempfangselements wurde in der Schichtdickenrichtung zerschnitten, wobei eine Vielzahl von Prüflingen für die Bewertung erhalten wurde. Einer dieser Prüflinge wurde einer Analyse des Wasserstoffgehalts in der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich und in der photoleitfähigen Schicht durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) unterzogen. Auf Basis der erhaltenen Ergebnisse wurde gefunden, daß der auf den Wasserstoffgehalt in demjenigen Schichthauptbereich, der die Wasserstoffatome mit einer verhältnismäßig höheren Konzentration enthält, (d. h. in dem Schichthauptbereich der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht) bezogene Relativwert des Wasserstoffgehalts in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich im Bereich von 1,0 bis 2, 2 liegt. Ferner wurde gefunden, daß die Dicke des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs im Bereich von 50 bis 8000 Å liegt.
Die erhaltenen Ergebnisse sind zusammen in Tabelle 2 gezeigt. In Tabelle 2 bezeichnen a bis g jeweils Proben von Lichtempfangselementen, die sich hinsichtlich der Dicke des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs voneinander unterscheiden, und A1 bis A7 erläutern jeweils die Bedingung der H&sub2;-Gas- Durchflußmenge, die bei der Bildung des Schichtgrenzflächen- Nachbarschaftsbereichs angewendet wird, wobei A1 den Fall zeigt, daß als H&sub2;-Gas-Durchflußmenge 0 Nl/min festgelegt wurden, A2 den Fall zeigt, daß als H&sub2;-Gas-Durchflußmenge 0,1 Nl/min festgelegt wurden, A3 den Fall zeigt, daß als H&sub2;-Gas-Durchflußmenge 0,2 Nl/min festgelegt wurden, A4 den Fall zeigt, daß als H&sub2;-Gas-Durchflußmenge 0,4 Nl/min festgelegt wurden, A5 den Fall zeigt, daß als H&sub2;-Gas-Durchflußmenge 0,6 Nl/min festgelegt wurden, A6 den Fall zeigt, daß als H&sub2;-Gas-Durchflußmenge 0,8 Nl/min festgelegt wurden, und A7 den Fall zeigt, daß als H&sub2;-Gas-Durchflußmenge 1,0 Nl/min festgelegt wurden.
Bei jeder Probe eines Lichtempfangselements wurde einer der übrigen in der vorstehend erwähnten Weise erhaltenen Lichtempfangselement-Prüflinge separat einer Bewertung in Bezug auf das Lichtansprechvermögen gemäß dem vorstehend beschriebenen Meßverfahren unter Anwendung des in Fig. 13 gezeigten Meßsystems unterzogen, außer daß der als Lichtquelle 405 dienende Farbstofflaser durch eine Halogenlampe ersetzt wurde. Im einzelnen wurde der Lichtempfangselement-Prüfling mit Licht aus der als Lichtquelle 405 dienenden Halogenlampe bestrahlt, wobei der Photostrom in Abhängigkeit von der Zeit vom Anfangsstadium, als die Bestrahlung mit Licht begann, bis zu dem Stadium, in dem der Photostrom einen festgelegten Stromstärkewert erreichte, gemessen wurde. Auf Basis der Meßergebnisse wurde eine Änderungsgeschwindigkeit in Form des Photostromwertes pro Zeiteinheit erhalten. Der erhaltene Wert wurde als Maß für das Lichtansprechvermögen der betreffenden Probe eines Lichtempfangselements angesehen.
Um den Vergleich leicht durchführbar zu machen, wurden bei der vorstehend erwähnten Messung für die angelegte Gleichspannung, für die Lichtmenge, mit der bestrahlt wurde, und für den festgelegten Stromstärkewert Werte von 150 V, 5 uW bzw. 10 uA gewählt.
Die Bewertungsergebnisse sind auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale zusammen in Tabelle 3 gezeigt:
: der Fall, daß das Lichtansprechvermögen ausgezeichnet ist,
O: der Fall, daß das Lichtansprechvermögen gut ist,
Δ: der Fall, daß das Lichtansprechvermögen nicht gut, jedoch praktisch akzeptierbar ist, und
·: der Fall, daß das Lichtansprechvermögen schlechter ist, jedoch praktisch akzeptierbar zu sein scheint.
Aus den in Tabelle 3 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß jede der Proben von Lichtempfangselementen, die an der Grenzfläche zwischen der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der photoleitfähigen Schicht einen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich haben, wobei der erwähnte Schichtgrenzflächen- Nachbarschaftsbereich die Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, die höher ist als die Konzentrationsverteilung der Wasserstoffatome (H) in den Schichthauptbereichen der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der photoleitfähigen Schicht, vor allem in Bezug auf das Lichtansprechvermögen ausgezeichnet ist, so daß diese Proben von Lichtempfangselementen in erwünschter Weise als Bilderzeugungselement bei der Elektrophotographie angewendet werden können.

Beispiel 2

Die Verfahrensschritte von Beispiel 1 wurden wiederholt, außer daß die Dicke der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht oder/und die Dicke der photoleitfähigen Schicht vermindert wurde, so daß sie im Bereich von 1 bis 2 um lag, wodurch verschiedene Arten von Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, dreischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte dreischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte dreischich tige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Jede Probe eines Lichtempfangselements wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 in Bezug auf das Lichtansprechvermögen bewertet.
Als Ergebnis wurden die folgenden Feststellungen gemacht. Das heißt, in dem Fall, daß die Dicke des Schichthauptbereichs der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht oder/und die Dicke des Schichthauptbereichs der photoleitfähigen Schicht verhältnismäßig gering ist (d. h. 1 bis 2 um beträgt), zeigt das erhaltene Lichtempfangselement ein deutlich verbessertes Lichtansprechvermögen, wenn der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich, der die Wasserstoffatome mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, eine Dicke hat, die 30% oder weniger der Dicke des Schichthauptbereichs der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht oder des Schichthauptbereichs der photoleitfähigen Schicht (und zwar des dünneren dieser Schichthauptbereiche) entspricht.

Beispiel 3

Die Verfahrensschritte von Beispiel 1 wurden wiederholt, außer daß die Menge der Wasserstoffatome, die nicht nur in die Schichthauptbereiche der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der photoleitfähigen Schicht, sondern auch in den Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich eingebaut wurden, verändert wurde, wodurch verschiedene Arten von Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, dreischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte dreischichtige nc-Si-Lichtemp fangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht mit einem vorgegebenen Wasserstoffgehalt, eine photoleitfähige Schicht mit einem vorgegebenen Wasserstoffgehalt und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte dreischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Jede Probe eines Lichtempfangselements wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 in Bezug auf das Lichtansprechvermögen bewertet, und zwar in Abhängigkeit von dem Wasserstoffgehalt in der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, in der photoleitfähigen Schicht und in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich.
Als Ergebnis wurden die folgenden Feststellungen gemacht. Das heißt, jede der Proben von Lichtempfangselementen, bei denen die Schichthauptbereiche der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der photoleitfähigen Schicht einen Wasserstoffgehalt im Bereich von 0,05 bis 40 Atom% haben, der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich die Wasserstoffatome mit einer Konzentration von 0,1 bis 45 Atom% enthält und eine Dicke im Bereich von 100 bis 5000 Å hat und der auf den Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht oder der photoleitfähigen Schicht, der den höheren Wasserstoffgehalt hat, bezogene Relativwert des Wasserstoffgehalts des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs im Bereich von 1,2 bis 2 liegt, ist in Bezug auf das Lichtansprechvermögen besonders ausgezeichnet.

Beispiel 4

Die Verfahrensschritte von Beispiel 1 wurden wiederholt, außer daß die Schichtbildungsbedingungen von Tabelle 1 zu den in Tabelle 4 gezeigten verändert wurden, wobei verschiedene Arten von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten photoleitfähigen Schicht und der erwähnten Oberflächenschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Der erwähnte Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich umfaßt einen Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1, der sich an der Seite der photoleitfähigen Schicht befindet, und einen weiteren Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2, der sich an der Seite der Oberflächenschicht befindet, wobei für die Summe der Dicken dieser zwei Schichtgrenzflächenbereiche ein vorgegebener Wert im Bereich von 0,005 bis 0,8 gm vorgesehen ist.
Die zwei Teilschichten der zweischichtigen nc-Si-Lichtempfangsschicht jedes Lichtempfangselements wurden unter den in Tabelle 4 gezeigten Bedingungen kontinuierlich gebildet, ohne daß die Entladung unterbrochen wurde, wobei der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der photoleitfähigen Schicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich H&sub2;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 1 Nl/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 4 verändert wurden, und der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der Oberflächenschicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich H&sub2;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 1 Nl/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 4 verändert wurden.
Bei jeder Art eines Lichtempfangselements wurden sechs Proben von elektrophotographischen Lichtempfangselementen hergestellt. In jedem Fall wurde von den sechs Proben von Lichtempfangselementen eine willkürlich ausgewählt und den folgenden Bewertungen unterzogen.
Das heißt, jede (ausgewählte) Probe eines Lichtempfangselements wurde in der Schichtdickenrichtung zerschnitten, wobei eine Vielzahl von Prüflingen für die Bewertung erhalten wurde. Einer dieser Prüflinge wurde einer Analyse des Wasserstoffgehalts in der photoleitfähigen Schicht, in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich und in der Oberflächenschicht durch SIMS unterzogen.
Auf Basis der erhaltenen Ergebnisse wurde der auf den Wasserstoffgehalt in demjenigen Schichthauptbereich, der die Wasserstoffatome mit einer verhältnismäßig höheren Konzentration enthält, (d. h. in dem Schichthauptbereich der Oberflächenschicht) bezogene Relativwert des Wasserstoffgehalts in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich untersucht. Es wurde gefunden, daß die Untersuchungsergebnisse im wesentlichen dieselben waren wie die in Tabelle 2 gezeigten, die in Beispiel 1 erhalten wurden.
Bei jeder Probe eines Lichtempfangselements wurde einer der übrigen in der vorstehend erwähnten Weise erhaltenen Lichtempfangselement-Prüflinge separat einer Bewertung in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit gemäß dem vorstehend beschriebenen Meßverfahren unter Anwendung des in Fig. 13 gezeigten Meßsystems unterzogen, wobei die Photoladungsträgerbeweglichkeit (u) auf Basis der vorstehend erwähnten Gleichung
u = d/(E · tr)
erhalten wurde.
Auf der Grundlage der Meßergebnisse wurde eine Beobachtung auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale durchgeführt:
: der Fall, daß die Photoladungsträgerbeweglichkeit ausgezeichnet ist,
O: der Fall, daß die Photoladungsträgerbeweglichkeit gut ist,
Δ: der Fall, daß die Photoladungsträgerbeweglichkeit nicht gut, jedoch praktisch akzeptierbar ist, und
·: der Fall, daß die Photoladungsträgerbeweglichkeit schlechter ist, jedoch praktisch akzeptierbar zu sein scheint.
Als Ergebnis wurde gefunden, daß die Bewertungsergebnisse im wesentlichen dieselben sind wie die in Tabelle 3 gezeigten.
Aus den erhaltenen Ergebnissen ist ersichtlich, daß jede der Proben von Lichtempfangselementen, die an der Grenzfläche zwischen der photoleitfähigen Schicht und der Oberflächenschicht einen 100 bis 5000 Å dicken Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich haben, der Wasserstoffatome mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, wobei der auf den Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs der photoleitfähigen Schicht oder der Oberflächenschicht, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, bezogene Relativwert des Wasserstoffgehalts des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs im Bereich von 1, 1 bis 2,0 liegt, vor allem in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit deutlich hervorragend ist.

Beispiel 5

Die Verfahrensschritte von Beispiel 4 wurden wiederholt, außer daß die Schichtbildungsbedingungen von Tabelle 4 zu den in Tabelle 5 gezeigten verändert wurden, wobei verschiedene Arten von Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungstransport schicht und eine Ladungserzeugungsschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Jede der erhaltenen Proben von Lichtempfangselementen wurde in derselben Weise wie in Beispiel 4 bewertet. Es wurde gefunden, daß die Bewertungsergebnisse im wesentlichen dieselben waren wie die in Beispiel 4 erhaltenen.

Beispiel 6

(1) Die Verfahrensschritte von Beispiel 4 wurden wiederholt, außer daß die Dicke der photoleitfähigen Schicht oder/und die Dicke der Oberflächenschicht vermindert wurde, so daß sie im Bereich von 1 bis 2 um lag, wodurch verschiedene Arten von Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten photoleitfähigen Schicht und der erwähnten Oberflächenschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
(2) Die Verfahrensschritte von Beispiel 5 wurden wiederholt, außer daß die Dicke der Ladungstransportschicht oder/und die Dicke der Ladungserzeugungsschicht vermindert wurde, so daß sie im Bereich von 1 bis 2 um lag, wodurch verschiedene Arten von Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungstransportschicht und eine Ladungserzeugungsschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Jede der in dem vorstehenden (1) und (2) erhaltenen Proben von Lichtempfangselementen wurde in derselben Weise wie in Beispiel 4 in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit bewertet.
Als Ergebnis wurden die folgenden Feststellungen gemacht. Das heißt, bei den in dem vorstehenden (1) erhaltenen Proben von Lichtempfangselementen ist in dem Fall, daß die Dicke des Schichthauptbereichs der photoleitfähigen Schicht oder/und die Dicke des Schichthauptbereichs der Oberflächenschicht verhältnismäßig gering ist (d. h. 1 bis 2 um beträgt), das erhaltene Lichtempfangselement vor allem in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit besonders ausgezeichnet, wenn der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich, der die Wasserstoffatome mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, eine Dicke hat, die 30% oder weniger der Dicke des Schichthauptbereichs der photoleitfähigen Schicht oder des Schichthauptbereichs der Oberflächenschicht (und zwar des dünneren dieser Schichthauptbereiche) entspricht.
Desgleichen ist bei den in dem vorstehenden (2) erhaltenen Proben von Lichtempfangselementen in dem Fall, daß die Dicke des Schichthauptbereichs der Ladungstransportschicht oder/und die Dicke des Schichthauptbereichs der Ladungserzeugungsschicht verhältnismäßig gering ist (d. h. 1 bis 2 um beträgt), das erhaltene Lichtempfangselement vor allem in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit besonders ausgezeichnet, wenn der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich, der die Wasserstoffatome mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, eine Dicke hat, die 30% oder weniger der Dicke des Schichthauptbereichs der Ladungstransportschicht oder des Schichthauptbereichs der Ladungserzeugungsschicht (und zwar des dünneren dieser Schichthauptbereiche) entspricht.

Beispiel 7

(1) Die Verfahrensschritte von Beispiel 4 wurden wiederholt, außer daß die Menge der Wasserstoffatome, die nicht nur in die Schichthauptbereiche der photoleitfähigen Schicht und der Oberflächenschicht, sondern auch in den Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich eingebaut wurden, verändert wurde, wodurch verschiedene Arten von Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine photoleitfähige Schicht mit einem unterschiedlichen Wasserstoffgehalt und eine Oberflächenschicht mit einem unterschiedlichen Wasserstoffgehalt umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten photoleitfähigen Schicht und der erwähnten Oberflächenschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
(2) Die Verfahrensschritte von Beispiel 5 wurden wiederholt, außer daß die Menge der Wasserstoffatome, die nicht nur in die Schichthauptbereiche der Ladungstransportschicht und der Ladungserzeugungsschicht, sondern auch in den Schichtgrenzflä chen-Nachbarschaftsbereich eingebaut wurden, verändert wurde, wodurch verschiedene Arten von Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungstransportschicht mit einem unterschiedlichen Wasserstoffgehalt und eine Ladungserzeugungsschicht mit einem unterschiedlichen Wasserstoffgehalt umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Jede der in dem vorstehenden (1) und (2) erhaltenen Proben von Lichtempfangselementen wurde in derselben Weise wie in Beispiel 4 in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit bewertet, und zwar in Abhängigkeit von dem Wasserstoffgehalt in jedem Schichthauptbereich und in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich.
Als Ergebnis wurden die folgenden Feststellungen gemacht. Das heißt, im Fall der in dem vorstehenden (1) erhaltenen Proben von Lichtempfangselementen ist jede der Proben von Lichtempfangselementen, bei denen die Schichthauptbereiche der photoleitfähigen Schicht und der Oberflächenschicht einen Wasserstoffgehalt im Bereich von 0,05 bis 40 Atom% haben, der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich die Wasserstoffatome mit einer Konzentration von 0,1 bis 45 Atom% enthält und eine Dicke im Bereich von 100 bis 5000 Å hat und der auf den Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs der photoleitfähigen Schicht oder der Oberflächenschicht, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, bezogene Relativwert des Wasserstoffgehalts des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbe reichs im Bereich von 1,2 bis 2 liegt, in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit besonders ausgezeichnet.
Desgleichen ist im Fall der in dem vorstehenden (2) erhaltenen Proben von Lichtempfangselementen jede der Proben von Lichtempfangselementen, bei denen die Schichthauptbereiche der Ladungstransportschicht und der Ladungserzeugungsschicht einen Wasserstoffgehalt im Bereich von 0,05 bis 40 Atom% haben, der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich die Wasserstoffatome mit einer Konzentration von 0,1 bis 45 Atom% enthält und eine Dicke im Bereich von 100 bis 5000 Å hat und der auf den Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs der Ladungstransportschicht oder der Ladungserzeugungsschicht, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, bezogene Relativwert des Wasserstoffgehalts des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs im Bereich von 1,2 bis 2 liegt, vor allem in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit besonders ausgezeichnet.

Beispiel 8

Die Verfahrensschritte von Beispiel 1 wurden wiederholt, außer daß die Schichtbildungsbedingungen von Tabelle 1 zu den in Tabelle 6 gezeigten verändert wurden, wobei verschiedene Arten von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine Ladungstransportschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte vierschichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen in Bezug auf den Ge halt an Wasserstoffatomen (H) unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Der erwähnte Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich umfaßt einen Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1, der sich an der Seite der Ladungstransportschicht befindet, und einen weiteren Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2, der sich an der Seite der Ladungserzeugungsschicht befindet, wobei für die Summe der Dicken dieser zwei Schichtgrenzflächenbereiche ein vorgegebener Wert im Bereich von 0,005 bis 0,8 um vorgesehen ist.
Die vier Teilschichten der vierschichtigen nc-Si-Lichtempfangsschicht jedes Lichtempfangselements wurden unter den in Tabelle 6 gezeigten Bedingungen kontinuierlich gebildet, ohne daß die Entladung unterbrochen wurde, wobei der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der Ladungstransportschicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich H&sub2;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 1 Nl/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 6 verändert wurden, und der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der Ladungserzeugungsschicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich H&sub2;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 1 Nl/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 6 verändert wurden.
Bei jeder Art eines Lichtempfangselements wurden sechs Proben von elektrophotographischen Lichtempfangselementen hergestellt. In jedem Fall wurde von den sechs Proben von Lichtempfangselementen eine willkürlich ausgewählt und den folgenden Bewertungen unterzogen.
Das heißt, jede (ausgewählte) Probe eines Lichtempfangselements wurde in der Schichtdickenrichtung zerschnitten, wobei eine Vielzahl von Prüflingen für die Bewertung erhalten wurde. Einer dieser Prüflinge wurde einer Analyse des Wasserstoffgehalts in der Ladungstransportschicht, in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich und in der Ladungserzeugungsschicht durch SIMS unterzogen.
Auf Basis der erhaltenen Ergebnisse wurde der auf den Wasserstoffgehalt in demjenigen Schichthauptbereich, der die Wasserstoffatome mit einer verhältnismäßig höheren Konzentration enthält, (d. h. in dem Schichthauptbereich der Ladungstransportschicht) bezogene Relativwert des Wasserstoffgehalts in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich untersucht. Es wurde gefunden, daß die Untersuchungsergebnisse im wesentlichen dieselben waren wie die in Tabelle 2 gezeigten, die in Beispiel 1 erhalten wurden.
Bei jeder Probe eines Lichtempfangselements wurde einer der übrigen in der vorstehend erwähnten Weise erhaltenen Lichtempfangselement-Prüflinge separat einer Bewertung in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit gemäß dem vorstehend beschriebenen Meßverfahren unter Anwendung des in Fig. 13 gezeigten Meßsystems unterzogen, wobei die Photoladungsträgerbeweglichkeit (u) auf Basis der vorstehend erwähnten Gleichung
u = d/(E · tr)
erhalten wurde.
Auf der Grundlage der Meßergebnisse wurde eine Beobachtung auf Basis derselben Beurteilungsmerkmale, die in Beispiel 4 angewendet werden, durchgeführt.
Als Ergebnis ist ersichtlich, daß jede der Proben von Lichtempfangselementen, die an der Grenzfläche zwischen der Ladungstransportschicht und der Ladungserzeugungsschicht einen 100 bis 5000 Å dicken Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich haben, der Wasserstoffatome mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, wobei der auf den Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs der Ladungstransportschicht oder der Ladungserzeugungsschicht, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, bezogene Relativwert des Wasserstoffgehalts des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs im Bereich von 1, 1 bis 2,0 liegt, vor allem in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit deutlich hervorragend ist.

Beispiel 9

Die Verfahrensschritte von Beispiel 8 wurden wiederholt, außer daß die Dicke der Ladungstransportschicht oder/und die Dicke der Ladungserzeugungsschicht vermindert wurde, so daß sie im Bereich von 1 bis 2 um lag, wodurch verschiedene Arten von Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine Ladungstransportschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte vierschichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Jede der in der vorstehend erwähnten Weise erhaltenen Proben von Lichtempfangselementen wurde in derselben Weise wie in Beispiel 4 in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit bewertet.
Als Ergebnis wurden die folgenden Feststellungen gemacht. Das heißt, in dem Fall, daß die Dicke des Schichthauptbereichs der Ladungstransportschicht oder/und die Dicke des Schichthauptbereichs der Ladungserzeugungsschicht verhältnismäßig gering ist (d. h. 1 bis 2 um beträgt), ist das erhaltene Lichtempfangselement vor allem in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit besonders ausgezeichnet, wenn der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich, der die Wasserstoffatome mit einer erhöhten Kon zentrationsverteilung enthält, eine Dicke hat, die 30% oder weniger der Dicke des Schichthauptbereichs der Ladungstransportschicht oder des Schichthauptbereichs der Ladungserzeugungsschicht (und zwar des dünneren dieser Schichthauptbereiche) entspricht.

Beispiel 10

Die Verfahrensschritte von Beispiel 8 wurden wiederholt, außer daß die Menge der Wasserstoffatome, die nicht nur in die Schichthauptbereiche der Ladungstransportschicht und der Ladungserzeugungsschicht, sondern auch in den Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich eingebaut wurden, verändert wurde, wodurch verschiedene Arten von Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine Ladungstransportschicht mit einem unterschiedlichen Wasserstoffgehalt, eine Ladungserzeugungsschicht mit einem unterschiedlichen Wasserstoffgehalt und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte vierschichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Jede der in der vorstehend erwähnten Weise erhaltenen Proben von Lichtempfangselementen wurde in derselben Weise wie in Beispiel 4 in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit bewertet, und zwar in Abhängigkeit von dem Wasserstoffgehalt in jedem Schichthauptbereich und in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich.
Als Ergebnis wurden die folgenden Feststellungen gemacht. Das heißt, jede der Proben von Lichtempfangselementen, bei denen die Schichthauptbereiche der Ladungstransportschicht und der Ladungserzeugungsschicht einen Wasserstoffgehalt im Bereich von 0,05 bis 40 Atom% haben, der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich die Wasserstoffatome mit einer Konzentration von 0,1 bis 45 Atom% enthält und eine Dicke im Bereich von 100 bis 5000 Å hat und der auf den Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs der Ladungstransportschicht oder der Ladungserzeugungsschicht, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, bezogene Relativwert des Wasserstoffgehalts des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs im Bereich von 1,2 bis 2 liegt, ist in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit besonders ausgezeichnet.

Beispiel 11

Die Verfahrensschritte zur Herstellung des Lichtempfangselements von Probe A3-e in Beispiel 1 wurden wiederholt, außer daß keine Oberflächenschicht gebildet wurde, wodurch sechs Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und eine photoleitfähige Schicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen 3000 Å dicken Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, wobei der Wasserstoffgehalt des Schichtgrenzflächenbereichs 1,3mal so hoch ist wie der Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig hö heren Wasserstoffgehalt hat, (d. h. des Schichthauptbereichs der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht).

BEWERTUNG

Bei der in Beispiel 11 erhaltenen Lichtempfangselementprobe wurde eine Bewertung in Bezug auf (i) Lichtempfindlichkeit, (ii) Ladungsaufrechterhaltungsvermögen, (iii) Wiedergabe feiner Linien, (iv) Auftreten von weißem Schleier und (v) Auftreten von Bildern mit ungleichmäßiger Dichte (oder Halbtonwiedergabe) durchgeführt, wobei ein handelsübliches elektrophotographisches Kopiergerät (NP 7550, Produkt von CANON Kabushiki Kaisha) angewendet wurde, das zu Versuchszwecken derart abgewandelt worden war, daß das Bilderzeugungsverfahren mit einer Betriebsgeschwindigkeit durchgeführt werden konnte, die 1,2mal so hoch war wie die gewöhnliche Bilderzeugungsgeschwindigkeit (80 Kopien/Minute), und die Lichtempfindlichkeit und das Ladungsaufrechterhaltungsvermögen bewertet werden konnten.
Die Bewertung von jedem der Bewertungsgegenstände (i) bis (v) wurde folgendermaßen durchgeführt. Das Bilderzeugungsverfahren wurde kontinuierlich 500.000mal wiederholt, während an die Aufladeeinrichtung eine hohe Spannung von +6 kV angelegt wurde.

Bewertung der Lichtempfindlichkeit (i):

Die Lichtempfangselementprobe wird in das vorstehend erwähnte elektrophotographische Kopiergerät eingebaut, in dem die Lichtempfangselementprobe durch ein herkömmliches elektrophotographisches Verfahren einer Aufladung unterzogen wird, um dafür ein vorgegebenes Oberflächenpotential im Dunklen zu erhalten, worauf Bestrahlung der Probe mit Licht aus einer Xenonlampe folgt, während durch ein Kantenfilter Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 550 nm ausgeschlossen wird, wobei in dem mit Licht bestrahlten Bereich der Lichtempfangselementprobe Photoladungsträger erzeugt werden, so daß das Oberflächenpotential abgeschwächt wird. Das Oberflächenpotential (d. h. das Oberflächenpotential im Hellen) der Lichtempfangselementprobe wird in diesem Fall mit einem elektrostatischen Voltmeter gemessen, und die Menge des Belichtungslichts wird derart eingestellt, daß das Oberflächenpotential im Hellen einen vorgegebenen Wert erreicht. Die Menge des Belichtungslichts, das in diesem Fall angewendet wird, wird als Maß für die Lichtempfindlichkeit der Lichtempfangselementprobe angesehen. In diesem Fall wird im einzelnen die Menge des Belichtungslichts bewertet, das erforderlich ist, um ein identisches Oberflächenpotential im Hellen zu erzielen. Mit anderen Worten, die Lichtempfindlichkeit ist um so höher, je geringer die Menge des Belichtungslichts ist.
Diese Messung wird bei ausgewählten Oberflächenbereichen der Lichtempfangselementprobe durchgeführt, die in der Auf- und Ab- Richtung Abstände von 3 cm haben. Dieses Meßverfahren wird im Anfangsstadium und in dem Stadium nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung durchgeführt. Aus den Meßwerten, die in dem Stadium nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung erhalten worden sind, wird ein Mittelwert erhalten, und der Wert, der von dem Mittelwert den größten Abstand hat, wird als Maß für die Ungleichmäßigkeit der Lichtempfindlichkeit der Lichtempfangselementprobe angesehen. Da die Lichtempfangselementprobe sechs Proben umfaßt, wird diese Bewertung bei allen sechs Proben durchgeführt, und die Probe, die in Bezug auf die Lichtempfindlichkeit am schlechtesten ist, wird der Bewertung auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale unterzogen.
: der Fall, daß die Lichtempfangselementprobe in Bezug auf die Gleichmäßigkeit der Lichtempfindlichkeit ausgezeichnet ist,
O: der Fall, daß die Lichtempfangselementprobe in Bezug auf die Gleichmäßigkeit dar Lichtempfindlichkeit gut ist,
Δ: der Fall, daß die Lichtempfangselementprobe in Bezug auf die Gleichmäßigkeit der Lichtempfindlichkeit nicht so gut, jedoch praktisch akzeptierbar ist, und
·: der Fall, daß die Lichtempfangselementprobe in Bezug auf die Lichtempfindlichkeit praktisch akzeptierbar ist, wenn das Bilderzeugungsverfahren mit der gewöhnlichen Geschwindigkeit durchgeführt wird, jedoch nicht zufriedenstellend ist, wenn das Bilderzeugungsverfahren mit einer sehr hohen Geschwindigkeit durchgeführt wird.

Bewertung des Ladungsaufrechterhaltungsvermögens (ii):

Die Lichtempfangselementprobe wird in das vorstehend erwähnte elektrophotographische Kopiergerät eingebaut, in dem die Lichtempfangselementprobe durch Anlegen einer hohen Spannung von +6 kV an die Aufladeeinrichtung einer Koronaaufladung unterzogen wird, wobei das Oberflächenpotential im Dunklen mit dem elektrostatischen Voltmeter gemessen wird. Diese Messung wird bei ausgewählten Oberflächenbereichen der Lichtempfangselementprobe durchgeführt, die in der Auf- und Ab-Richtung Abstände von 3 cm haben. Dieses Meßverfahren wird im Anfangsstadium und in dem Stadium nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung durchgeführt. Aus den Meßwerten, die in dem Stadium nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung erhalten worden sind, wird ein Mittelwert erhalten. Der erhaltene Mittelwert wird als Maß für das Ladungsaufrechterhaltungsvermögen der Lichtempfangselementprobe angesehen, und der Wert, der von dem Mittelwert den größten Abstand hat, wird als Maß für die Ungleichmäßigkeit des Ladungsaufrechterhaltungsvermögens angesehen. Da die Lichtempfangselementprobe sechs Proben umfaßt, wird diese Bewertung bei allen sechs Proben durchgeführt, und die Probe, die in Bezug auf das Ladungsaufrechterhaltungsvermögen am schlechtesten ist, wird der Bewertung auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale unterzogen.
: der Fall, daß die Gleichmäßigkeit des Ladungsaufrechterhaltungsvermögens ausgezeichnet ist,
O: der Fall, daß die Gleichmäßigkeit des Ladungsaufrechterhaltungsvermögens zufriedenstellend ist,
Δ: der Fall, daß die Gleichmäßigkeit des Ladungsaufrechterhaltungsvermögens nicht so gut ist, das Ladungsaufrechterhaltungsvermögen jedoch praktisch akzeptierbar ist, und
·: der Fall, daß das Ladungsaufrechterhaltungsvermögen praktisch akzeptierbar ist, wenn das Bilderzeugungsverfahren mit der gewöhnlichen Geschwindigkeit durchgeführt wird, sich jedoch leicht verschlechtert, was dazu führt, daß fehlerhafte kopierte Bilder erhalten werden, wenn das Bilderzeugungsverfahren mit einer sehr hohen Geschwindigkeit durchgeführt wird.

Bewertung der Wiedergabe feiner Linien (iii):

Die Lichtempfangselementprobe wird in das vorstehend erwähnte elektrophotographische Kopiergerät eingebaut, bei dem als Original eine Prüfkarte (FY9-9058, hergestellt durch CANON Kabushiki Kaisha) angewendet wird, die auf weißem Hintergrund feine Zeichen enthält, und das Bilderzeugungsverfahren wird kontinuierlich 500.000mal wiederholt. Das kopierte Bild, das im Anfangsstadium erhalten worden ist, und das kopierte Bild, das nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung erhalten worden ist, werden darauf geprüft, ob bei der Wiedergabe der feinen Zeichen ein Fehler vorhanden ist oder nicht. Da die Lichtempfangselementprobe sechs Proben umfaßt, wird diese Bewertung bei allen sechs Proben durchgeführt, und die Probe, die in Bezug auf die Wiedergabe der feinen Zeichen des Originals am schlechtesten ist, wird der Bewertung auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale unterzogen.
: der Fall, daß die Wiedergabe feiner Linien ausgezeichnet ist,
O: der Fall, daß die Wiedergabe feiner Linien gut ist,
Δ: der Fall, daß bei der Wiedergabe feiner Linien ein gewisser Fehler vorhanden ist, jedoch praktisch kein Problem besteht, und
·: der Fall, daß bei der Wiedergabe feiner Linien einige wahrnehmbare Fehler vorhanden sind, wobei die wiedergegebenen feinen Zeichen jedoch unterschieden werden können.

Bewertung des Auftretens von weißem Schleier (iv):

Die Lichtempfangselementprobe wird in das vorstehend erwähnte elektrophotographische Kopiergerät eingebaut, bei dem als Original eine Prüfkarte (FY9-9058, hergestellt durch CANON Kabushiki Kaisha) angewendet wird, die auf weißem Hintergrund feine Zeichen enthält, und das Bilderzeugungsverfahren wird kontinuierlich 500.000mal wiederholt. Das kopierte Bild, das im Anfangsstadium erhalten worden ist, und das kopierte Bild, das nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung erhalten worden ist, werden darauf geprüft, ob bei der Wiedergabe der feinen Zeichen weißer Schleier aufgetreten ist oder nicht. Da jede Lichtempfangselementprobe sechs Proben umfaßt, wird diese Bewertung bei allen sechs Proben durchgeführt, und die Probe, die in Bezug auf das Auftreten von weißem Schleier am schlechtesten ist, wird der Bewertung auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale unterzogen.
: der Fall, daß kein weißer Schleier aufgetreten ist,
O: der Fall, daß äußerst geringer weißer Schleier aufgetreten ist,
Δ: der Fall, daß etwas weißer Schleier aufgetreten ist, wobei die wiedergegebenen feinen Zeichen jedoch leicht unterschieden werden können, und
·: der Fall, daß über die gesamte Fläche weißer Schleier aufgetreten ist, wobei die wiedergegebenen feinen Zeichen jedoch unterschieden werden können.

Bewertung des Auftretens von Bildern mit ungleichmäßiger Dichte (Bewertung der Halbtonwiedergabe) (v):

Die Lichtempfangselementprobe wird in das vorstehend erwähnte elektrophotographische Kopiergerät eingebaut, bei dem als Original eine Halbton-Prüfkarte (FY9-9042, hergestellt durch CANON Kabushiki Kaisha) angewendet wird, bei der die gesamte Fläche ein Halbtonbild umfaßt, und das Bilderzeugungsverfahren wird kontinuierlich 500.000mal wiederholt. Das kopierte Bild, das im Anfangsstadium erhalten worden ist, und das kopierte Bild, das in dem Stadium nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung erhalten worden ist, werden in der Weise geprüft, daß bei dem kopierten Bild 100 kreisförmige Bereiche mit einem Durchmesser von 0,05 mm willkürlich ausgewählt werden, die optische Dichte von jedem kreisförmigen Bereich gemessen wird und aus den Meßwerten ein Mittelwert erhalten wird. Da die Lichtempfangselementprobe sechs Proben umfaßt, wird diese Bewertung bei allen sechs Proben durchgeführt, und die Probe, die in Bezug auf die Halbtonwiedergabe am schlechtesten ist, wird der Bewertung auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale unterzogen.
: der Fall, daß das Halbtonbild in einem ausgezeichneten Zustand ohne ungleichmäßige Bilddichte wiedergegeben wird,
O: der Fall, daß das Halbtonbild in einem zufriedenstellenden Zustand wiedergegeben wird,
Δ: der Fall, daß in dem wiedergegebenen Halbtonbild gewisse Bereiche mit ungleichmäßiger Bilddichte vorhanden sind, jedoch praktisch kein Problem besteht, und
·: der Fall, daß in dem gesamten wiedergegebenen Halbtonbild wahrnehmbare Bereiche mit ungleichmäßiger Bilddichte vorhanden sind, wobei das wiedergegebene Bild jedoch unterschieden werden kann.
Die Bewertungsergebnisse in Bezug auf die Bewertungsgegenstände (i) bis (v) sind zusammen in Tabelle 9 gezeigt.

Beispiele 12 bis 14 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3

Beispiel 12

Die Verfahrensschritte zur Herstellung des Lichtempfangselements von Probe A3-e in Beispiel 1 wurden wiederholt, wodurch sechs Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, dreischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte dreischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte dreischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen 3000 Å dicken Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, wobei der Wasserstoffgehalt des Schichtgrenzflächenbereichs 1,3mal so hoch ist wie der Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, (d. h. des Schichthauptbereichs der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht).

Beispiel 13

In Übereinstimmung mit den Verfahrensschritten zur Herstellung eines Lichtempfangselements unter Anwendung der Mikrowellenplasma-CVD-Vorrichtung und unter den in Tabelle 7 gezeigten Bedingungen wurden sechs Proben von Lichtempfangselementen hergestellt, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Infrarotabsorptionsschicht (IR-Absorptionsschicht), eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte vierschichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen 3000 Å dicken Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich (mit einem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1, der sich an der Seite der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht befindet, und einem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2, der sich an der Seite der photoleitfähigen Schicht befindet) hatte, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung ent hielt, wobei der Wasserstoffgehalt des Schichtgrenzflächenbereichs 1,3mal so hoch ist wie der Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, (d. h. des Schichthauptbereichs der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht).

Beispiel 14

In Übereinstimmung mit den Verfahrensschritten zur Herstellung eines Lichtempfangselements unter Anwendung der Mikrowellenplasma-CVD-Vorrichtung und unter den in Tabelle 8 gezeigten Bedingungen wurden sechs Proben von Lichtempfangselementen hergestellt, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine Ladungstransportschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte vierschichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten Ladungstransportschicht einen 3000 Å dicken Schichtgrenzflächen- Nachbarschaftsbereich (mit einem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1, der sich an der Seite der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht befindet, und einem Schichtgrenzflächen- Nachbarschaftsbereich 2, der sich an der Seite der Ladungstransportschicht befindet) hatte, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, wobei der Wasserstoffgehalt des Schichtgrenzflächenbereichs 1,3mal so hoch ist wie der Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, (d. h. des Schichthauptbereichs der Ladungstransportschicht).

Vergleichsbeispiel 1

Die Verfahrensschritte von Beispiel 12 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet wurde, wodurch sechs Vergleichsproben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils eine dreischichtige nc-Si- Lichtempfangsschicht mit einer Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, einer photoleitfähigen Schicht und einer Oberflächenschicht hatten.

Vergleichsbeispiel 2

Die Verfahrensschritte von Beispiel 13 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet wurde, wodurch sechs Vergleichsproben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils eine vierschichtige nc-Si- Lichtempfangsschicht mit einer IR-Absorptionsschicht, einer Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, einer photoleitfähigen Schicht und einer Oberflächenschicht hatten.

Vergleichsbeispiel 3

Die Verfahrensschritte von Beispiel 14 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet wurde, wodurch sechs Vergleichsproben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils eine vierschichtige nc-Si- Lichtempfangsschicht mit einer Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, einer Ladungstransportschicht, einer Ladungserzeugungsschicht und einer Oberflächenschicht hatten.

BEWERTUNG

Bei jedem der in Beispielen 12 bis 14 und Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhaltenen Lichtempfangselemente wurde jeweils in derselben Bewertungsweise wie in Beispiel 11 eine Bewertung in Bezug auf (i) Lichtempfindlichkeit, (ii) Ladungsaufrechterhaltungsvermögen, (iii) Wiedergabe feiner Linien, (iv) Auftreten von weißem Schleier und (v) Auftreten von Bildern mit ungleichmäßiger Dichte (oder Halbtonwiedergabe) durchgeführt.
Die Bewertungsergebnisse in Bezug auf die Bewertungsgegenstände (i) bis (v) sind zusammen in Tabelle 9 gezeigt.
Aus den in Tabelle 9 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß jedes der Lichtempfangselemente, die in den zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispielen 11 bis 14 erhalten wurden, anscheinend die in Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhaltenen Vergleichs- Lichtempfangselemente übertrifft und in Bezug auf alle Bewertungsgegenstände (i) bis (v), die mit dem Lichtansprechvermögen zusammenhängen, ausgezeichnet oder zufriedenstellend ist.

Beispiel 15 und Vergleichsbeispiele 4 und 5

Beispiel 15

Die Verfahrensschritte zur Herstellung des Lichtempfangselements von Probe A3-e in Beispiel 4 wurden wiederholt, wodurch sechs Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten photoleitfähigen Schicht und der erwähnten Oberflächenschicht einen 3000 Å dicken Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, wobei der Wasserstoffgehalt des Schichtgrenzflächenbereichs 1,3mal so hoch ist wie der Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, (d. h. des Schichthauptbereichs der Oberflächenschicht).

Vergleichsbeispiel 4

Die Verfahrensschritte des vorstehenden Beispiels 11 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet wurde, wodurch sechs Vergleichsproben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils eine zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht mit einer Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und einer photoleitfähigen Schicht hatten.

Vergleichsbeispiel 5

Die Verfahrensschritte von Beispiel 15 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet wurde, wodurch sechs Vergleichsproben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils eine zweischichtige nc-Si- Lichtempfangsschicht mit einer photoleitfähigen Schicht und einer Oberflächenschicht hatten.

BEWERTUNG

Bei jeder der in Beispiel 15 und Vergleichsbeispielen 4 und 5 erhaltenen Proben von Lichtempfangselementen wurde eine Bewertung in Bezug auf Ladungsaufrechterhaltungsvermögen, Lichtempfindlichkeit, Restpotential und Auftreten von Bildern mit ungleichmäßiger Dichte (oder Halbtonwiedergabe) durchgeführt. Die Bewertung des Ladungsaufrechterhaltungsvermögens, der Lichtempfindlichkeit und des Auftretens von Bildern mit ungleichmäßiger Dichte (oder der Halbtonwiedergabe) wurde jeweils in derselben Bewertungsweise wie in Beispiel 11 durchgeführt, wobei die Bewertung in Bezug auf jeden dieser Bewertungsgegenstände in dem Fall, daß das Bilderzeugungsverfahren mit gewöhnlicher Betriebsgeschwindigkeit (A) erfolgte, und auch in dem Fall, daß das Bilderzeugungsverfahren mit einer Betriebsgeschwindigkeit (B) erfolgte, die 1,2mal so hoch wie die Betriebsgeschwindigkeit (A) war, nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung durchgeführt wurde.
Die Bewertung des Restpotentials wurde in der folgenden Weise durchgeführt. Das heißt, die Lichtempfangselementprobe wird in das vorstehend erwähnte zu Versuchszwecken abgewandelte elektrophotographische Kopiergerät eingebaut, in dem die Lichtempfangselementprobe derart aufgeladen wird, daß dafür ein vorgegebenes Oberflächenpotential im Dunklen erhalten wird, und bald danach wird die Probe mit einer vorgegebenen Menge von verhältnismäßig starkem Licht aus einer Xenonlampe bestrahlt, während durch ein Kantenfilter Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 550 nm ausgeschlossen wird, wobei das Oberflächenpotential im Hellen der Lichtempfangselementprobe mit einem elektrostatischen Voltmeter gemessen wird. Das in diesem Fall erhaltene Oberflächenpotential im Hellen wird als Restpotential der Lichtempfangselementprobe angesehen. Im einzelnen wird das elektrische Potential, das ohne Abschwächung zurückbleibt, wenn die Bestrahlung mit einer vorgegebenen Lichtmenge durchgeführt wird, als Restpotential bewertet.
Diese Bewertung wird in dem Fall, daß das Bilderzeugungsverfahren mit gewöhnlicher Betriebsgeschwindigkeit (A) erfolgt, und auch in dem Fall, daß das Bilderzeugungsverfahren mit einer Betriebsgeschwindigkeit (B) erfolgt, die 1,2mal so hoch wie die Betriebsgeschwindigkeit (A) ist, nach 500.000maliger Wiederholung der Bilderzeugungsbelichtung durchgeführt.
Die Bewertungsergebnisse in Bezug auf jeden Bewertungsgegenstand sind zusammen in Tabelle 10 gezeigt.
Von den in den vorstehenden Beispielen 11 bis 14 und in den vorstehenden Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhaltenen Lichtempfangselementproben wurde jede separat in derselben Weise wie vorstehend beschrieben bewertet. Die Bewertungsergebnisse sind ebenfalls zusammen in Tabelle 10 gezeigt.
Aus den in Tabelle 10 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß jedes der Lichtempfangselemente, die in den zu der vorliegenden Erfindung gehörenden Beispielen 11 bis 15 erhalten wurden, anscheinend die in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 erhal tenen Vergleichs-Lichtempfangselemente in Bezug auf die elektrophotographischen Eigenschaften, die für die Durchführung des elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahrens mit einer verbesserten, hohen Geschwindigkeit erforderlich sind, übertrifft.

Beispiele 16 bis 18 und Vergleichsbeispiele 6 bis 8

Beispiel 16

Die Verfahrensschritte zur Herstellung des Lichtempfangselements von Probe A3-e in Beispiel 8 wurden wiederholt, außer daß keine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht gebildet wurde, wodurch sechs Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, dreischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte dreischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungstransportschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte dreischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen 3000 Å dicken Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, wobei der Wasserstoffgehalt des Schichtgrenzflächenbereichs 1,3mal so hoch ist wie der Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, (d. h. des Schichthauptbereichs der Ladungstransportschicht).

Beispiel 17

Die Verfahrensschritte zur Herstellung des Lichtempfangselements von Probe A3-e in Beispiel 8 wurden wiederholt, wodurch sechs Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpo lierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine Ladungstransportschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte vierschichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen 3000 Å dicken Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, wobei der Wasserstoffgehalt des Schichtgrenzflächenbereichs 1,3mal so hoch ist wie der desjenigen Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, (d. h. des Schichthauptbereichs der Ladungstransportschicht).

Beispiel 18

In Übereinstimmung mit den Verfahrensschritten zur Herstellung eines Lichtempfangselements unter Anwendung der Mikrowellenplasma-CVD-Vorrichtung und unter den in Tabelle 11 gezeigten Bedingungen wurden sechs Proben von Lichtempfangselementen hergestellt, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, fünfschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte fünfschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Infrarotabsorptionsschicht (IR-Absorptionsschicht), eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine Ladungstransportschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte fünfschichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen 3000 Å dicken Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich (mit einem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1, der sich an der Seite der Ladungstransportschicht befindet, und einem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2, der sich an der Seite der Ladungserzeugungsschicht befindet) hatte, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, wobei der Wasserstoffgehalt des Schichtgrenzflächenbereichs 1,3mal so hoch ist wie der Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, (d. h. des Schichthauptbereichs der Ladungstransportschicht).

Vergleichsbeispiel 6

Die Verfahrensschritte von Beispiel 16 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet wurde, wodurch sechs Vergleichsproben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils eine dreischichtige nc-Si- Lichtempfangsschicht mit einer Ladungstransportschicht, einer Ladungserzeugungsschicht und einer Oberflächenschicht hatten.

Vergleichsbeispiel 7

Die Verfahrensschritte von Beispiel 17 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet wurde, wodurch sechs Vergleichsproben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils eine vierschichtige nc-Si- Lichtempfangsschicht mit einer Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, einer Ladungstransportschicht, einer Ladungserzeugungsschicht und einer Oberflächenschicht hatten.

Vergleichsbeispiel 8

Die Verfahrensschritte von Beispiel 18 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet wurde, wodurch sechs Vergleichsproben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils eine fünfschichtige nc-Si- Lichtempfangsschicht mit einer IR-Absorptionsschicht, einer Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, einer Ladungstransport schicht, einer Ladungserzeugungsschicht und einer Oberflächenschicht hatten.

BEWERTUNG

Bei jeder der in Beispielen 16 bis 18 und Vergleichsbeispielen 6 bis 8 erhaltenen Proben von Lichtempfangselementen wurde eine Bewertung in Bezug auf Ladungsaufrechterhaltungsvermögen, Lichtempfindlichkeit, Restpotential und Photogedächtnis durchgeführt. Die Bewertung des Ladungsaufrechterhaltungsvermögens, der Lichtempfindlichkeit und des Restpotentials wurde in der entsprechenden vorstehend beschriebenen Bewertungsweise durchgeführt, wobei die Bewertung in Bezug auf jeden dieser Bewertungsgegenstände in dem Fall, daß das Bilderzeugungsverfahren mit gewöhnlicher Betriebsgeschwindigkeit (A) erfolgte, und auch in dem Fall, daß das Bilderzeugungsverfahren mit einer Betriebsgeschwindigkeit (B) erfolgte, die 1,2mal so hoch wie die Betriebsgeschwindigkeit (A) war, nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung durchgeführt wurde.
Die Bewertung des Photogedächtnisses wurde in der folgenden Weise durchgeführt. Das heißt, bei der kontinuierlichen Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens erfolgt im allgemeinen eine Bestrahlung mit Leerbelichtungslicht, um die Oberflächenladungen des Lichtempfangselements zu löschen, damit kein Absetzen von Toner auf demjenigen Oberflächenbereich des Lichtempfangselements, der sich zwischen nacheinander zugeführten Papierblättern befindet, eintritt. Die Vorgeschichte desjenigen Bereichs des Lichtempfangselements, der bei dem vorherigen Bilderzeugungsverfahren mit dem Leerbelichtungslicht bestrahlt worden ist, wird mit dem übrigen Bereich des Lichtempfangselements, der nicht mit dem Leerbelichtungslicht bestrahlt worden ist, verglichen, und die Differenz zwischen ihnen in Bezug auf das Oberflächenpotential wird zahlenmäßig ausgewertet, wobei die in diesem Fall erhaltene Potentialdifferenz als Maß für das Photogedächtnis angesehen wird. Im einzelnen wird die Lichtempfangselementprobe in das vorstehend erwähnte zu Versuchszwecken abgewandelte elektrophotographische Kopiergerät eingebaut, in dem ein vorgegebener Oberflächenbereich der Lichtempfangselementprobe, der dem Zwischenraum zwischen nacheinander zugeführten Papierblättern entspricht, unter der Bedingung, daß keine Bestrahlung mit Leerbelichtungslicht erfolgt, derart aufgeladen wird, daß dafür ein vorgegebenes Oberflächenpotential im Dunklen erhalten wird. In diesem Fall wird das Oberflächenpotential im Dunklen in der Umfangsrichtung der Lichtempfangselementprobe mit einem elektrostatischen Voltmeter gemessen, und das erhaltene Meßergebnis (Daten 1) wird in einem Computer gespeichert. Dann wird unter der Bedingung, daß der erwähnte Oberflächenbereich, der dem Zwischenraum zwischen nacheinander zugeführten Papierblättern entspricht, mit Leerbelichtungslicht bestrahlt wird, das Oberflächenpotential im Dunklen in der Umfangsrichtung der Lichtempfangselementprobe in derselben Weise wie vorstehend beschrieben gemessen, und das erhaltene Meßergebnis (Daten 2) wird in dem Computer gespeichert. Auf Basis der Daten 1 und 2 wird die Differenz in Bezug auf das Oberflächenpotential im Dunklen erhalten, und der Wert der Differenz wird als Maß für das Photogedächtnis der Lichtempfangselementprobe angesehen, das auf die Bestrahlung mit Leerbelichtungslicht zurückzuführen ist. Wenn die Lichtempfangselementprobe erwünschtermaßen eine ist, die frei von Photogedächtnis ist, sind die Daten 1 und 2 äquivalent, d. h. daß auf der Lichtempfangselementprobe keine Vorgeschichte zurückgeblieben ist, die auf die Bestrahlung mit Leerbelichtungslicht zurückzuführen ist. Wenn die Lichtempfangselementprobe andererseits eine ist, die von Photogedächtnis begleitet ist, ist auf dem Bereich der Lichtempfangselementprobe, der mit Leerbelichtungslicht bestrahlt worden ist, eine Vorgeschichte zurückgeblieben, die auf der Bestrahlung mit Leerbelichtungslicht basiert, so daß zwischen den Daten 1 und 2 eine Differenz in Bezug auf das Oberflächenpotential im Dunklen verursacht wird. Die Bewertung des Photogedächtnisses wird auf Basis des Betrages dieser Differenz durchgeführt. Zur genauen Messung der Differenz in Bezug auf das Oberflächenpotential im Dunklen durch Überlappung der Daten 1 und 2 wird der Zeitablauf der Messung derart eingestellt, daß jede Messung bei demselben Bereich der Lichtempfangselementprobe durchgeführt werden kann.
Die Bewertung wird in dem Fall, daß das Bilderzeugungsverfahren mit gewöhnlicher Betriebsgeschwindigkeit (A) erfolgt, und auch in dem Fall, daß das Bilderzeugungsverfahren mit einer Betriebsgeschwindigkeit (B) erfolgt, die 1,2mal so hoch wie die Betriebsgeschwindigkeit (A) ist, nach 500.000maliger Wiederholung der Bilderzeugungsbelichtung durchgeführt.
Da jede Lichtempfangselementprobe sechs Proben umfaßt, wird diese Bewertung bei allen sechs Proben durchgeführt, und die Probe, die in Bezug auf das Photogedächtnis am schlechtesten ist, wird der Bewertung auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale unterzogen.
: der Fall, daß das Ergebnis ausgezeichnet ist,
O: der Fall, daß das Ergebnis gut ist,
Δ: der Fall, daß das Ergebnis nicht so gut, jedoch praktisch akzeptierbar ist, und
·: der Fall, daß das Ergebnis schlecht ist, jedoch praktisch akzeptierbar zu sein scheint.
Die Bewertungsergebnisse in Bezug auf jeden Bewertungsgegenstand sind zusammen in Tabelle 12 gezeigt.
Aus den in Tabelle 12 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß jedes der Lichtempfangselemente, die in den zu der vorliegenden Erfindung gehörenden Beispielen 16 bis 18 erhalten wurden, anscheinend die in den Vergleichsbeispielen 6 bis 8 erhaltenen Vergleichs-Lichtempfangselemente in Bezug auf die elektrophotographischen Eigenschaften, die für die Durchführung des elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahrens mit einer verbesserten, hohen Geschwindigkeit erforderlich sind, übertrifft.

Beispiel 19

Die Verfahrensschritte von jedem der vorstehend beschriebenen Beispiele 11 bis 18 wurden wiederholt, außer daß der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich derart gebildet wurde, daß er eine Dicke im Bereich von 100 bis 5000 Å hatte und sein Was serstoffgehalt 1,1- bis 2,0mal so hoch war wie der Wasserstoffgehalt desjenigen Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, wodurch in jedem Fall verschiedene Arten von Lichtempfangselementproben erhalten wurden.
Diese erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in den vorstehend beschriebenen Bewertungsweisen bewertet, wobei wie in den vorstehend beschriebenen Beispielen 11 bis 18 zufriedenstellende Ergebnisse erzielt wurden.

Beispiel 20

Die Verfahrensschritte von jedem der vorstehend beschriebenen Beispiele 11 bis 18 wurden in Übereinstimmung mit der vorstehend beschriebenen Schichtbildungsweise unter Anwendung der in Fig. 14 gezeigten HF-CVD-Vorrichtung durchgeführt, wodurch in jedem Fall verschiedene Arten von Lichtempfangselementproben erhalten wurden.
Diese erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in den vorstehend beschriebenen Bewertungsweisen bewertet, wobei wie in den vorstehend beschriebenen Beispielen 11 bis 18 zufriedenstellende Ergebnisse erzielt wurden.

Beispiel 21

In Übereinstimmung mit der Schichtbildungsweise unter Anwendung der in Fig. 12(A) und 12(B) gezeigten Mikrowellenplasma-CVD- Vorrichtung und unter den in Tabelle 13 gezeigten Bedingungen wurden verschiedene Arten von Lichtempfangselementen hergestellt, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und eine photoleitfähige Schicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Sub strat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen in Bezug auf den Gehalt an Halogenatomen (X) und auch in Bezug auf die Dicke unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Der erwähnte Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich umfaßt in jedem Fall einen Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1, der sich an der Seite der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht befindet, und einen weiteren Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2, der sich an der Seite der photoleitfähigen Schicht befindet, wobei für die Summe der Dicken dieser zwei Schichtgrenzflächenbereiche ein vorgegebener Wert im Bereich von 0,005 um (50 Å) bis 2 um vorgesehen ist und die auf die Menge der gesamten atomaren Bestandteile des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs bezogene Menge der Halogenatome (X) in dem Bereich von 0,1 Atom-ppm bis 35 Atom% variiert.
Die zwei Teilschichten der zweischichtigen nc-Si-Lichtempfangsschicht jedes Lichtempfangselements wurden unter den in Tabelle 13 gezeigten Bedingungen kontinuierlich gebildet, ohne daß die Entladung unterbrochen wurde, wobei der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich SiF&sub4;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 400 Ncm³/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 13 verändert wurden, und der 1 Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der photoleitfähigen Schicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich SiF&sub4;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 400 Ncm³/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 13 verändert wurden.
Bei jeder Art eines Lichtempfangselements wurden sechs Proben von elektrophotographischen Lichtempfangselementen hergestellt. In jedem Fall wurde von den sechs Proben von Lichtempfangselementen eine willkürlich ausgewählt und den folgenden Bewertungen unterzogen.
Das heißt, jede (ausgewählte) Probe eines Lichtempfangselements wurde in der Schichtdickenrichtung zerschnitten, wobei eine Vielzahl von Prüflingen für die Bewertung erhalten wurde. Einer dieser Prüflinge wurde einer Analyse des Halogengehalts in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich durch SIMS unterzogen. Die erhaltenen Ergebnisse sind zusammen in Tabelle 14 gezeigt.
Bei jeder Probe eines Lichtempfangselements wurde einer der übrigen in der vorstehend erwähnten Weise erhaltenen Lichtempfangselement-Prüflinge separat einer Bewertung in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit (u) gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Messung der Photoladungsträgerbeweglichkeit unter Anwendung des in Fig. 13 gezeigten Meßsystems unterzogen.
Die Bewertungsergebnisse auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale sind zusammen in Tabelle 15 gezeigt:
: der Fall, daß die Photoladungsträgerbeweglichkeit ausgezeichnet ist,
O: der Fall, daß die Photoladungsträgerbeweglichkeit gut ist,
Δ: der Fall, daß die Photoladungsträgerbeweglichkeit nicht so gut ist, und
·: der Fall, daß die Photoladungsträgerbeweglichkeit schlechter, jedoch praktisch akzeptierbar ist.
Aus den in Tabelle 15 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß jede der Proben von Lichtempfangselementen, die an der Grenzfläche zwischen der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der photoleitfähigen Schicht einen 0,01 um (100 Å) bis 1 um dicken Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich haben, wobei der erwähnte Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich die Ha logenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung in dem Bereich von 0,5 Atom-ppm bis 30 Atom%, auf die Menge der gesamten atomaren Bestandteile bezogen, enthält, vor allem in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit deutlich hervorragend ist, so daß diese Proben von Lichtempfangselementen in erwünschter Weise als Bilderzeugungselement bei der Elektrophotographie angewendet werden können.

Beispiel 22

(1) In Übereinstimmung mit der Schichtbildungsweise unter Anwendung der in Fig. 12(A) und 12(B) gezeigten Mikrowellenplasma-CVD-Vorrichtung und unter den in Tabelle 16 gezeigten Bedingungen wurden verschiedene Arten von Lichtempfangselementen hergestellt, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten photoleitfähigen Schicht und der erwähnten Oberflächenschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Halogenatomen (X) und auch in Bezug auf die Dicke unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Der erwähnte Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich umfaßt in jedem Fall einen Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1, der sich an der Seite der photoleitfähigen Schicht befindet, und einen weiteren Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2, der sich an der Seite der Oberflächenschicht befindet, wobei für die Summe der Dicken dieser zwei Schichtgrenzflächenbereiche ein vorgegebener Wert im Bereich von 0,005 um (50 Å) bis 2 um vorgesehen ist und die auf die Menge der gesamten atomaren Bestandteile des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs bezoge ne Menge der Halogenatome (X) in dem Bereich von 0,1 Atom-ppm bis 35 Atom% variiert.
Die zwei Teilschichten der zweischichtigen nc-Si-Lichtempfangsschicht jedes Lichtempfangselements wurden unter den in Tabelle 16 gezeigten Bedingungen kontinuierlich gebildet, ohne daß die Entladung unterbrochen wurde, wobei der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der photoleitfähigen Schicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich SiF&sub4;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 400 Ncm³/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 16 verändert wurden, und der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der Oberflächenschicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich SiF&sub4;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 400 Ncm³/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 16 verändert wurden.
(2) In Übereinstimmung mit der Schichtbildungsweise unter Anwendung der in Fig. 12(A) und 12(B) gezeigten Mikrowellenplasma-CVD-Vorrichtung und unter den in Tabelle 17 gezeigten Bedingungen wurden verschiedene Arten von Lichtempfangselementen hergestellt, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungstransportschicht und eine Ladungserzeugungsschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Halogenatomen (X) und auch in Bezug auf die Dicke unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Der erwähnte Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich umfaßt in jedem Fall einen Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1, der sich an der Seite der Ladungstransportschicht befindet, und einen weiteren Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2, der sich an der Seite der Ladungserzeugungsschicht befindet, wobei für die Summe der Dicken dieser zwei Schichtgrenzflächenbereiche ein vorgegebener Wert im Bereich von 0,005 um (50 Å) bis 2 um vorgesehen ist und die auf die Menge der gesamten atomaren Bestandteile des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs bezogene Menge der Halogenatome (X) in dem Bereich von 0,1 Atom-ppm bis 35 Atom% variiert.
Die zwei Teilschichten der zweischichtigen nc-Si-Lichtempfangsschicht jedes Lichtempfangselements wurden unter den in Tabelle 17 gezeigten Bedingungen kontinuierlich gebildet, ohne daß die Entladung unterbrochen wurde, wobei der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der Ladungstransportschicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich SiF&sub4;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 400 Ncm³/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 17 verändert wurden, und der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der Ladungserzeugungsschicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich SiF&sub4;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 400 Ncm³/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 17 verändert wurden.
Jedes der in dem vorstehenden (1) und (2) erhaltenen Lichtempfangselemente wurde in derselben Weise wie in Beispiel 21 in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit bewertet, und zwar in Abhängigkeit von dem Halogengehalt des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs. Als Ergebnis wurde gefunden, daß die Bewertungsergebnisse im wesentlichen dieselben waren wie die in Beispiel 21 erhaltenen.

Beispiel 23

(1) Die Verfahrensschritte von Beispiel 21 wurden wiederholt, außer daß die Dicke der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht oder/und die Dicke der photoleitfähigen Schicht vermindert wurde, so daß sie im Bereich von 1 bis 2 um lag, wodurch verschiedene Arten von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und eine photoleitfähige Schicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen in Bezug auf den Gehalt an Halogenatomen (X) und auch in Bezug auf die Dicke unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
(2) Die Verfahrensschritte von Beispiel 22-(1) wurden wiederholt, außer daß die Dicke der photoleitfähigen Schicht oder/und die Dicke der Oberflächenschicht vermindert wurde, so daß sie im Bereich von 1 bis 2 um lag, wodurch verschiedene Arten von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten photoleitfähigen Schicht und der erwähnten Oberflächenschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Halogenatomen (X) und auch in Bezug auf die Dicke unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
(3) Die Verfahrensschritte von Beispiel 22-(2) wurden wiederholt, außer daß die Dicke der Ladungstransportschicht oder/und die Dicke der Ladungserzeugungsschicht vermindert wurde, so daß sie im Bereich von 1 bis 2 um lag, wodurch verschiedene Arten von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungstransportschicht und eine Ladungserzeugungsschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Halogenatomen (X) und auch in Bezug auf die Dicke unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Jedes der in dem vorstehenden (1), (2) und (3) erhaltenen Lichtempfangselemente wurde in derselben Weise wie in Beispiel 21 in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit bewertet, und zwar in Abhängigkeit von dem Halogengehalt des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs.
Als Ergebnis wurden die folgenden Feststellungen gemacht. Das 1 heißt, in dem Fall, daß die Dicke des Schichthauptbereichs von irgendeiner der benachbarten Teilschichten verhältnismäßig gering ist (d. h. 1 bis 2 um beträgt), zeigt das erhaltene Lichtempfangselement eine deutlich verbesserte Photoladungsträgerbeweglichkeit, wenn der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich, der die Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, eine Dicke hat, die 30% oder weniger der Dicke desjenigen Schichthauptbereichs entspricht, der verhältnismäßig dünner ist.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat Untersuchungen über diese Umstände durchgeführt. Als Ergebnis wurde gefunden, daß die vorstehend erwähnten Wirkungen nicht erzielt werden, wenn die betreffende Schicht keine Photoleitfähigkeit zeigt. Als Grund dafür wird angenommen, daß beispielsweise in dem Fall, daß es sich um eine Isolationsschicht handelt, die im wesentlichen keine Photoleitfähigkeit zeigt, die Schicht durch den Einbau von Halogenatomen in die Schicht nicht photoleitfähig wird.

Beispiele 24 bis 28 und Vergleichsbeispiele 9 bis 13

Beispiel 24

Die Verfahrensschritte zur Herstellung der Lichtempfangsschicht des Lichtempfangselements von Probe B8-e (siehe Tabelle 14) in Beispiel 21 wurden wiederholt, wobei die Bildung der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der photoleitfähigen Schicht unter den in Tabelle 18 gezeigten Bedingungen durchgeführt wurde, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und eine photoleitfähige Schicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen 5000 Å dicken Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis der Menge der Halogenatome (X) zu der Menge der gesamten atomaren Bestandteile] von 1 Atom% enthielt.

Beispiel 25

Die Verfahrensschritte von Beispiel 24 wurden wiederholt, außer daß die in Tabelle 18 gezeigten Bedingungen durch die in Tabelle 20 gezeigten Bedingungen ersetzt wurden, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten photoleitfähigen Schicht und der erwähnten Oberflächenschicht einen 5000 Å dicken Schichtgrenzflächen- Nachbarschaftsbereich hatte, der Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis der Menge der Halogenatome (X) zu der Menge der gesamten atomaren Bestandteile] von 1 Atom% enthielt.

Beispiel 26

Die Verfahrensschritte von Beispiel 24 wurden wiederholt, außer daß die in Tabelle 18 gezeigten Bedingungen durch die in Tabelle 21 gezeigten Bedingungen ersetzt wurden, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, dreischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte dreischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte dreischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen 5000 Å dicken Schichtgrenzfläehen- Nachbarschaftsbereich hatte, der Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis der Menge der Halogenatome (X) zu der Menge der gesamten atomaren Bestandteile] von 1 Atom% enthielt.

Beispiel 27

Die Verfahrensschritte von Beispiel 24 wurden wiederholt, außer daß die in Tabelle 18 gezeigten Bedingungen durch die in Tabelle 22 gezeigten Bedingungen ersetzt wurden, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine IR-Absorptionsschicht, eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte vierschichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen 5000 Å dicken Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis der Menge der Halogenatome (X) zu der Menge der gesamten atomaren Bestandteile] von 1 Atom% enthielt.

Beispiel 28

Die Verfahrensschritte von Beispiel 24 wurden wiederholt, außer daß die in Tabelle 18 gezeigten Bedingungen durch die in Tabelle 23 gezeigten Bedingungen ersetzt wurden, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine Ladungstransportschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte vierschichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erähnten Ladungserzeugungsschicht einen 5000 Å dicken Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis der Menge der Halogenatome (X) zu der Menge der gesamten atomaren Bestandteile] von 1 Atom% enthielt.

Vergleichsbeispiel 9

Die Verfahrensschritte von Beispiel 24 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet wurde, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und eine photoleitfähige Schicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren.

Vergleichsbeispiel 10

Die Verfahrensschritte von Beispiel 25 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet wurde, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Alumi niumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si),umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren.

Vergleichsbeispiel 11

Die Verfahrensschritte von Beispiel 26 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet wurde, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, dreischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte dreischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren.

Vergleichsbeispiel 12

Die Verfahrensschritte von Beispiel 27 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet wurde, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine IR-Absorptionsschicht, eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren.

Vergleichsbeispiel 13

Die Verfahrensschritte von Beispiel 28 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gebildet wurde, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine Ladungstransportschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren.

BEWERTUNG

Bei den in Beispielen 24 bis 28 und Vergleichsbeispielen 9 bis 13 erhaltenen Proben von Lichtempfangselementen wurde jeweils in der entsprechenden vorstehend beschriebenen Bewertungsweise eine Bewertung in Bezug auf elektrophotographische Eigenschaften einschließlich Lichtempfindlichkeit, Ladungsaufrechterhaltungsvermögen, Restpotential und Halbtonwiedergabe durchgeführt, wobei die Bewertung in Bezug auf jeden dieser Bewertungsgegenstände in dem Fall, daß das Bilderzeugungsverfahren mit gewöhnlicher Betriebsgeschwindigkeit erfolgte, und auch in dem Fall, daß das Bilderzeugungsverfahren mit einer Betriebsgeschwindigkeit erfolgte, die 1,2mal so hoch wie die gewöhnliche Betriebsgeschwindigkeit war, in dem Stadium nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung durchgeführt wurde.
Die Bewertungsergebnisse sind zusammen in Tabelle 19 gezeigt. Aus den in Tabelle 19 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß jedes der Lichtempfangselemente, die in den zu der vorliegenden Erfindung gehörenden Beispielen 24 bis 28 erhalten wurden, anscheinend die in den Vergleichsbeispielen 9 bis 13 erhaltenen Lichtempfangselemente in Bezug auf die elektrophoto graphischen Eigenschaften, die für die Durchführung des elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahrens mit einer verbesserten, hohen Geschwindigkeit erforderlich sind, übertrifft.

Beispiel 29

Die Verfahrensschritte von jedem der vorstehend beschriebenen Beispiele 24 bis 28 wurden wiederholt, außer daß vorgesehen war, daß jeder benachbarte Schichthauptbereich, der dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gegenüberlag, derart Halogenatome (X) enthielt, daß der Gehalt an Halogenatomen (X) von jedem erwähnten benachbarten Schichthauptbereich niedriger war als der Gehalt an Halogenatomen (X) des Schichtgrenzflächen- Nachbarschaftsbereichs, wodurch in jedem Fall eine Vielzahl von Lichtempfangselementproben erhalten wurden.
Die erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Bewertungsweise wie in Beispiel 24 bewertet, wobei wie in Beispielen 24 bis 28 zufriedenstellende Ergebnisse erhalten wurden.

Beispiel 30

Die Verfahrensschritte von jedem der vorstehend beschriebenen Beispiele 24 bis 28 wurden wiederholt, außer daß vorgesehen war, daß jeder benachbarte Schichthauptbereich, der dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich gegenüberlag, derart Halogenatome (X) enthielt, daß der Gehalt an Halogenatomen (X) von jedem erwähnten benachbarten Schichthauptbereich niedriger war als der Gehalt an Halogenatomen (X) des Schichtgrenzflächen- Nachbarschaftsbereichs, wobei vorgesehen war, daß der Nachbarschaftsbereich der freien Oberfläche der äußersten Schicht Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, wodurch in jedem Fall eine Vielzahl von Lichtempfangselementproben erhalten wurden.
Die erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Bewertungsweise wie in Beispiel 24 bewertet, wobei wie in Bei spielen 24 bis 28 zufriedenstellende Ergebnisse erhalten wurden.

Beispiel 31

Die Verfahrensschritte von jedem der vorstehend beschriebenen Beispiele 24 bis 28 wurden wiederholt, außer daß vorgesehen war, daß der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich denselben Aufbau hatte wie der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich der Lichtempfangselementprobe B1-a, B1-b, B1-c, B1-d oder B1-g (siehe Tabelle 14), wobei der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich derart gebildet wurde, daß er eine Dicke im Bereich von 50 Å bis 2 um und eine Halogenkonzentration [Verhältnis der Menge der Halogenatome (X) zu der Menge der gesamten atomaren Bestandteile] von 0,1 Atom-ppm bis 35 Atom% hatte, wodurch in jedem Fall eine Vielzahl von Lichtempfangselementproben erhalten wurden.
Die erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Bewertungsweise wie in Beispiel 24 bewertet. Als Ergebnis wurde gefunden, daß jede der Lichtempfangselementproben, bei denen der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich eine Dicke im Bereich von 100 Å bis 1 um und eine Halogenkonzentration [Verhältnis des Gehalts an Halogenatomen (X) zu dem Gesamtgehalt an atomaren Bestandteilen] von 015 Atom-ppm bis 30 Atom% hatte, in Bezug auf die elektrophotographischen Eigenschaften, die vor allem im Fall der Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens mit einer verbesserten, hohen Geschwindigkeit erforderlich sind, ausgezeichnet ist.
Separat war in jedem der vorstehend beschriebenen Fälle vorgesehen, daß der Nachbarschaftsbereich der freien Oberfläche der äußersten Schicht Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, wodurch in jedem Fall eine Vielzahl von Lichtempfangselementproben erhalten wurden.
Die erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Bewertungsweise wie in Beispiel 24 bewertet, wobei in Bezug auf die elektrophotographischen Eigenschaften zufriedenstellende Ergebnisse erhalten wurden. Bei jedem der Lichtempfangselemente wurde gefunden, daß es für den Halogengehalt im Nachbarschaftsbereich der freien Oberfläche der äußersten Schicht, bei dem vorgesehen war, daß er Halogenatome (X) enthielt, keine besondere Obergrenze gab.

Beispiel 32

Die Verfahrensschritte von jedem der vorstehend beschriebenen Beispiele 26 bis 30 wurden wiederholt, außer daß vorgesehen war, daß der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung in einem Muster enthielt, das irgendeinem der in Fig. 4 bis II gezeigten Konzentrationsverteilungsmuster äquivalent war, wodurch in jedem Fall eine Vielzahl von Lichtempfangselementproben erhalten wurden.
Die erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 24 bewertet, wobei in Bezug auf die elektrophotographischen Eigenschaften, die vor allem im Fall der Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens mit einer verbesserten, hohen Geschwindigkeit erforderlich sind, zufriedenstellende Ergebnisse erhalten wurden.

Beispiel 33

Die Verfahrensschritte von jedem der Beispiele 26 bis 32 wurden in Übereinstimmung mit der vorstehend beschriebenen Schichtbildungsweise unter Anwendung der in Fig. 14 gezeigten HF-CVD-Vorrichtung wiederholt, wodurch in jedem Fall eine Vielzahl von Lichtempfangselementproben erhalten wurden.
Die erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 24 bewertet, wobei in Bezug auf die elektrophotographischen Eigenschaften, die vor allem im Fall der Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens mit einer verbesser ten, hohen Geschwindigkeit erforderlich sind, zufriedenstellende Ergebnisse erhalten wurden.

Beispiel 34

In Übereinstimmung mit der Schichtbildungsweise unter Anwendung der in Fig. 12(A) und 12(B) gezeigten Mikrowellenplasma-CVD- Vorrichtung und unter den in Tabelle 24 gezeigten Bedingungen wurden verschiedene Arten von Lichtempfangselementen hergestellt, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und eine photoleitfähige Schicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) und Halogenatomen (X) und auch in Bezug auf die Dicke unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Der erwähnte Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich umfaßt in jedem Fall einen Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1, der sich an der Seite der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht befindet, und einen weiteren Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2, der sich an der Seite der photoleitfähigen Schicht befindet.
Die zwei Teilschichten der zweischichtigen nc-Si-Lichtempfangsschicht jedes Lichtempfangselements wurden unter den in Tabelle 24 gezeigten Bedingungen kontinuierlich gebildet, ohne daß die Entladung unterbrochen wurde, wobei der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich H&sub2;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Be reich von 0 bis 1 Nl/min und SiF&sub4;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 400 Ncm³/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 24 verändert wurden, und der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der photoleitfähigen Schicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich H&sub2;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 1 Nl/min und SiF&sub4;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 400 Ncm³/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 24 verändert wurden.
Bei jeder Art eines Lichtempfangselements wurden sechs Proben von elektrophotographischen Lichtempfangselementen hergestellt. In jedem Fall wurde von den sechs Proben von Lichtempfangselementen eine willkürlich ausgewählt und den folgenden Bewertungen unterzogen.
Das heißt, jede (ausgewählte) Probe eines Lichtempfangselements wurde in der Schichtdickenrichtung zerschnitten, wobei eine Vielzahl von Prüflingen für die Bewertung erhalten wurde. Einer dieser Prüflinge wurde einer Analyse des Wasserstoffgehalts und des Halogengehalts in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich durch SIMS unterzogen.
Als Ergebnis wurde gefunden, daß die erhaltenen Lichtempfangselementproben jeweils einen derartigen Schichtgrenzflächen- Nachbarschaftsbereich haben, daß die Summe der Dicken dieser zwei Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereiche, die die Halogenatome (X) (insbesondere Fluoratome) enthalten, einen Wert im Bereich von 0,005 um (50 Å) bis 2 um hat und das Verhältnis des Gehalts an Halogenatomen (X) zu dem Gesamtgehalt an atomaren Bestandteilen im Bereich von 0,1 Atom-ppm bis 35 Atom% liegt und die Summe der Dicken der zwei Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereiche, die die Wasserstoffatome (H) enthalten, einen Wert im Bereich von 50 bis 8000 K hat und der Wasserstoffgehalt davon einen Wert hat, der 1,2- bis 2,2mal so hoch ist wie der Wasserstoffgehalt desjenigen benachbarten Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat (insbesondere des Schichthauptbereichs der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht).
Bei jeder Probe eines Lichtempfangselements wurde einer der übrigen in der vorstehend erwähnten Weise erhaltenen Lichtempfangselement-Prüflinge separat einer Bewertung in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit (u) gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Messung der Photoladungsträgerbeweglichkeit unter Anwendung des in Fig. 13 gezeigten Meßsystems unterzogen.
Die Bewertungsergebnisse auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale sind zusammen in Tabellen 25 und 26 gezeigt:
: der Fall, daß die Photoladungsträgerbeweglichkeit ausgezeichnet ist,
O: der Fall, daß die Photoladungsträgerbeweglichkeit gut ist,
Δ: der Fall, daß die Photoladungsträgerbeweglichkeit nicht so gut ist, und
·: der Fall, daß die Photoladungsträgerbeweglichkeit schlechter, jedoch praktisch akzeptierbar ist.
Aus den in Tabellen 25 und 26 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß jede der Proben von Lichtempfangselementen, die einen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich haben, der (i) einen 100 bis 5000 Å dicken Bereich, der die Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, die 1,1- bis 2,0mal so hoch ist wie der Wasserstoffgehalt desjenigen benachbarten Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat (insbesondere des Schichthauptbereichs der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht), und (ii) einen 0,01 um (100 Å) bis 1 um dicken Bereich, der die Halogenatome (X) (d. h. die Fluoratome) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis der Menge der Halogenatome (X) zu der Gesamtmenge der atomaren Bestandteile] von 0,5 Atom-ppm bis 30 Atom% enthält, umfaßt, vor allem in Bezug auf die Photo ladungsträgerbeweglichkeit deutlich hervorragend ist, so daß diese Proben von Lichtempfangselementen in erwünschter Weise als Bilderzeugungselement bei der Elektrophotographie angewendet werden können.

Beispiel 35

(1) In Übereinstimmung mit der Schichtbildungsweise unter Anwendung der in Fig. 12 (A) und 12 (B) gezeigten Mikrowellenplasma-CVD-Vorrichtung und unter den in Tabelle 27 gezeigten Bedingungen wurden verschiedene Arten von Lichtempfangselementen hergestellt, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, dreischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte dreischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte dreischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten photoleitfähigen Schicht und der erwähnten Oberflächenschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) und Halogenatomen (X) und auch in Bezug auf die Dicke unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Der erwähnte Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich umfaßt in jedem Fall einen Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1, der sich an der Seite der photoleitfähigen Schicht befindet, und einen weiteren Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2, der sich an der Seite der Oberflächenschicht befindet.
Die drei Teilschichten der dreischichtigen nc-Si-Lichtempfangsschicht jedes Lichtempfangselements wurden unter den in Tabelle 27 gezeigten Bedingungen kontinuierlich gebildet, ohne daß die Entladung unterbrochen wurde, wobei der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der photoleitfähigen Schicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich H&sub2;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 1 Nl/min und SiF&sub4;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 400 Ncm³/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 27 verändert wurden, und der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der Oberflächenschicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich H&sub2;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 1 Nl/min und SiF&sub4;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 400 Ncm³/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 27 verändert wurden.
(2) In Übereinstimmung mit der Schichtbildungsweise unter Anwendung der in Fig. 12(A) und 12(B) gezeigten Mikrowellenplasma-CVD-Vorrichtung und unter den in Tabelle 28 gezeigten Bedingungen wurden verschiedene Arten von Lichtempfangselementen hergestellt, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, dreischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte dreischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine Ladungstransportschicht und eine Ladungserzeugungsschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte dreischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) und Halogenatomen (X) und auch in Bezug auf die Dicke unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Der erwähnte Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich umfaßt in jedem Fall einen Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1, der sich an der Seite der Ladungstransportschicht befindet, und ei nen weiteren Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2, der sich an der Seite der Ladungserzeugungsschicht befindet.
Die drei Teilschichten der dreischichtigen nc-Si-Lichtempfangsschicht jedes Lichtempfangselements wurden unter den in Tabelle 28 gezeigten Bedingungen kontinuierlich gebildet, ohne daß die Entladung unterbrochen wurde, wobei der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 1 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der Ladungstransportschicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich H&sub2;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 1 Nl/min und SiF&sub4;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 400 Ncm³/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 28 verändert wurden, und der Grenzflächen-Nachbarschaftsbereich 2 gemäß den Verfahrensschritten zur Bildung der Ladungserzeugungsschicht gebildet wurde, außer daß zusätzlich H&sub2;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 1 Nl/min und SiF&sub4;-Gas in einer vorgegebenen Durchflußmenge im Bereich von 0 bis 400 Ncm³/min verwendet wurde und der Innendruck und die Vorspannung jeweils zu einem vorgegebenen Wert in dem entsprechenden Bereich von Tabelle 28 verändert wurden.
Jedes der in dem vorstehenden (1) und (2) erhaltenen Lichtempfangselemente wurde in derselben Weise wie in Beispiel 34 in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit bewertet, und zwar in Abhängigkeit von dem Wasserstoffgehalt und dem Halogengehalt des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs. Als Ergebnis wurde gefunden, daß die Bewertungsergebnisse im wesentlichen dieselben waren wie die in Beispiel 34 erhaltenen.

Beispiel 36

(1) Die Verfahrensschritte von Beispiel 34 wurden wiederholt, außer daß die Dicke der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht oder/und die Dicke der photoleitfähigen Schicht vermindert wurde, so daß sie im Bereich von 1 bis 2 um lag, wodurch verschiedene Arten von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die je weils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und eine photoleitfähige Schicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) und Halogenatomen (X) und auch in Bezug auf die Dicke unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
(2) Die Verfahrensschritte von Beispiel 35-(1) wurden wiederholt, außer daß die Dicke der photoleitfähigen Schicht oder/und die Dicke der Oberflächenschicht vermindert wurde, so daß sie im Bereich von 1 bis 2 um lag, wodurch verschiedene Arten von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, dreischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte dreischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte dreischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten photoleitfähigen Schicht und der erwähnten Oberflächenschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) und Halogenatomen (X) und auch in Bezug auf die Dicke unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
(3) Die Verfahrensschritte von Beispiel 35-(2) wurden wiederholt, außer daß die Dicke der Ladungstransportschicht oder/und die Dicke der Ladungserzeugungsschicht vermindert wurde, so daß sie im Bereich von 1 bis 2 um lag, wodurch verschiedene Arten von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, dreischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte dreischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine Ladungstransportschicht und eine Ladungserzeugungsschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte dreischichtige Lichtempfangsschicht an der Grenzfläche zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen in Bezug auf den Gehalt an Wasserstoffatomen (H) und Halogenatomen (X) und auch in Bezug auf die Dicke unterschiedlichen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte.
Jedes der in dem vorstehenden (1), (2) und (3) erhaltenen Lichtempfangselemente wurde in derselben Weise wie in Beispiel 34 in Bezug auf die Photoladungsträgerbeweglichkeit bewertet, und zwar in Abhängigkeit von dem Wasserstoffgehalt und dem Halogengehalt in dem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich.
Als Ergebnis wurden die folgenden Feststellungen gemacht. Das heißt, in dem Fall, daß die Dicke des Schichthauptbereichs von irgendeiner der benachbarten Teilschichten verhältnismäßig gering ist (d. h. 1 bis 2 um beträgt), zeigt das erhaltene Lichtempfangselement eine deutlich verbesserte Photoladungsträgerbeweglichkeit, wenn der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich, der die Halogenatome (X) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, eine Dicke hat, die 30% oder weniger der Dicke desjenigen Schichthauptbereichs entspricht, der verhältnismäßig dünner ist.

Beispiel 37

Die Verfahrensschritte von jedem der Beispiele 34 bis 36 wurden wiederholt, außer daß auch in einen oder in beide der benach barten Schichthauptbereiche eine vorgegebene Menge von Halogenatomen (Fluoratomen) eingebaut wurde, wodurch in jedem Fall verschiedene Arten von Lichtempfangselementproben erhalten wurden. Die erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Bewertungsweise wie in Beispiel 34 bewertet. Als Ergebnis wurde gefunden, daß in dem Fall, daß der Gehalt an den Halogenatomen (X) des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs mindestens 1,1mal so hoch ist wie der Halogengehalt desjenigen benachbarten Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Halogengehalt hat, eine verbesserte Photoladungsträgerbeweglichkeit erzielt wird.

Beispiel 38

Die Verfahrensschritte von jedem der Beispiele 34 bis 37 wurden wiederholt, außer daß das SiF&sub4;-Gas für die Einführung der Halogenatome (X) durch ein aus SiH&sub2;C&sub1;&sub2;-Gas, SiH&sub2;Br&sub2;-Gas und SiH&sub2;I&sub2;- Gas ausgewähltes Gas ersetzt wurde, wodurch in jedem Fall verschiedene Arten von Lichtempfangselementproben erhalten wurden. Die erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Bewertungsweise wie in Beispiel 34 bewertet, wobei wie in den erwähnten Beispielen zufriedenstellende Ergebnisse erhalten wurden.

Beispiele 39 bis 44 und Vergleichsbeispiele 14 bis 19

Beispiel 39

Die Verfahrensschritte zur Herstellung der Lichtempfangselementprobe mit einem Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich, der einen 3000 Å dicken wasserstoffreichen Bereich und einen 5000 Å dicken halogenreichen Bereich umfaßt (siehe Tabelle 26), in Beispiel 34, die ausgezeichnete Bewertungsergebnisse lieferte, wurden wiederholt, wobei die Bildung von jeder der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der photoleitfähigen Schicht unter den in Tabelle 29 gezeigten Bedingungen durchgeführt wurde, wodurch sechs Proben von Lichtempfangselementen erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und eine photoleitfähige Schicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der (i) einen 3000 Å dicken Bereich, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, die 1,5mal so hoch war wie der Wasserstoffgehalt desjenigen benachbarten Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hatte, (im einzelnen des Schichthauptbereichs der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht), und (ii) einen 5000 Å dicken Bereich, der Halogenatome (X) (d. h. Fluoratome) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis des Gehalts an den Halogenatomen (X) zu der Gesamtmenge der atomaren Bestandteile] von 1 Atom% enthielt, umfaßte.

Bewertung

Bei den in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Proben von Lichtempfangselementen wurde jeweils eine Bewertung in Bezug auf elektrophotographische Eigenschaften einschließlich (i) Lichtempfindlichkeit, (ii) Ladungsaufrechterhaltungsvermögen, (iii) Restpotential, (iv) Auftreten eines undeutlichen Bildes, (v) Auftreten weißer Flecken, (vi) Auftreten eines verschmierten Bildes, (vii) Auftreten eines Geisterbildes und (viii) Halbtonwiedergabe durchgeführt. Die Bewertung von jedem dieser Bewertungsgegenstände (i) bis (viii) wurde unter Anwendung des vorstehend erwähnten zu Versuchszwecken abgewandelten elektrophotographischen Kopiergeräts durchgeführt, wobei die Bewertung in dem Fall, daß das Bilderzeugungsverfahren mit gewöhnlicher Betriebsgeschwindigkeit erfolgte, und auch in dem Fall, daß das Bilderzeugungsverfahren mit einer Betriebsge schwindigkeit erfolgte, die 1,2mal so hoch wie die gewöhnliche Betriebsgeschwindigkeit war, in dem Stadium nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung durchgeführt wurde.
Die Bewertung von jedem der Bewertungsgegenstände (i), (ii), (iii) und (viii) wurde in der vorstehend erwähnten entsprechenden Bewertungsweise durchgeführt. Die Bewertung von jedem der übrigen Bewertungsgegenstände (iv) bis (vii) wurde in einer nachstehend beschriebenen Bewertungsweise durchgeführt.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind zusammen in Tabelle 30 gezeigt.

Bewertung des Auftretens eines undeutlichen Bildes (iv):

Die Lichtempfangselementprobe wird in das vorstehend erwähnte elektrophotographische Kopiergerät eingebaut, in dem die Lichtempfangselementprobe derart aufgeladen wird, daß dafür ein vorgegebenes Oberflächenpotential im Dunklen erhalten wird; dann wird der Wert des zu der Aufladeeinrichtung fließenden elektrischen Stroms derart eingestellt, daß das Oberflächenpotential der Lichtempfangselementprobe an der Stelle des Entwicklungsmechanismus einen Wert von 400 V annimmt, und danach wird die Wiedergabe eines Originals, das eine Anzahl feiner Linien enthält, durchgeführt, während eine Bestrahlung mit Licht aus einer Halogenlampe, das eine Intensität von etwa 21 lx · s hat, erfolgt, wobei ein kopiertes Bild erhalten wird. Das erhaltene kopierte Bild wird darauf geprüft, ob es ein undeutliches Bild enthält oder nicht. Diese Bewertung wird bei dem kopierten I Bild, das im Anfangsstadium erhalten worden ist, und bei dem kopierten Bild, das in dem Stadium nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung erhalten worden ist, durchgeführt. Da die Lichtempfangselementprobe sechs Proben umfaßt, wird diese Bewertung bei allen sechs Proben durchgeführt, und die Probe, die in Bezug auf das Auftreten eines undeutlichen Bildes am schlechtesten ist, wird der Bewertung auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale unterzogen.
: der Fall, daß das kopierte Bild eine ausgezeichnete Qualität hat,
O: der Fall, daß das kopierte Bild eine gute Qualität hat,
Δ: der Fall, daß das kopierte Bild eine nicht so gute Qualität hat, jedoch praktisch akzeptierbar ist, und
·: der Fall, daß das kopierte Bild eine schlechte Qualität hat, jedoch praktisch akzeptierbar ist.

Bewertung des Auftretens weißer Flecken (v):

Die Lichtempfangselementprobe wird in das vorstehend erwähnte elektrophotographische Kopiergerät eingebaut, bei dem als Original eine vollkommen schwarze Prüfkarte (FY9-9073, hergestellt durch CANON Kabushiki Kaisha) angewendet wird, und das Bilderzeugungsverfahren wird kontinuierlich 500.000mal wiederholt. Das kopierte Bild, das im Anfangsstadium erhalten worden ist, und das kopierte Bild, das nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung erhalten worden ist, werden darauf geprüft, ob sie weiße Flecken enthalten oder nicht. Da die Lichtempfangselementprobe sechs Proben umfaßt, wird diese Bewertung bei allen sechs Proben durchgeführt, und die Probe, die in Bezug auf das Auftreten weißer Flecken am schlechtesten ist, wird der Bewertung auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale unterzogen.
: der Fall, daß das kopierte Bild eine ausgezeichnete Qualität hat,
O: der Fall, daß das kopierte Bild eine gute Qualität hat,
Δ: der Fall, daß das kopierte Bild eine nicht so gute Qualität hat, jedoch praktisch akzeptierbar ist, und
·: der Fall, daß das kopierte Bild eine schlechte Qualität hat, jedoch praktisch akzeptierbar ist.

Bewertung des Auftretens eines verschmierten Bildes (vi):

Die Lichtempfangselementprobe wird in das vorstehend erwähnte elektrophotographische Kopiergerät eingebaut, bei dem als Original eine Prüfkarte (FY9-9058, hergestellt durch CANON Kabushiki Kaisha) angewendet wird, und das Bilderzeugungsverfahren wird kontinuierlich 500.000mal wiederholt. Das kopierte Bild, das im Anfangsstadium erhalten worden ist, und das kopierte Bild, das nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung erhalten worden ist, werden darauf geprüft, ob sie ein verschmiertes Bild enthalten oder nicht. Da die Lichtempfangselementprobe sechs Proben umfaßt, wird diese Bewertung bei allen sechs Proben durchgeführt, und die Probe, die in Bezug auf das Auftreten eines verschmierten Bildes am schlechtesten ist, wird der Bewertung auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale unterzogen.
: der Fall, daß das kopierte Bild eine ausgezeichnete Qualität hat,
O: der Fall, daß das kopierte Bild eine gute Qualität hat,
Δ: der Fall, daß das kopierte Bild eine nicht so gute Qualität hat, jedoch praktisch akzeptierbar ist, und
·: der Fall, daß das kopierte Bild eine schlechte Qualität hat, jedoch praktisch akzeptierbar ist.

Bewertung des Auftretens eines Geisterbildes (vii):

Die Lichtempfangselementprobe wird in das vorstehend erwähnte elektrophotographische Kopiergerät eingebaut, bei dem als Original eine Prüfkarte (FY9-9040, hergestellt durch CANON Kabushiki Kaisha) angewendet wird, auf deren Oberfläche an vorgegebenen Stellen eine Vielzahl von schwarzen Kreisen mit einer Aufsichtschwärzung von 1,1 und einem Durchmesser von 5 mm in Abständen angeordnet sind, und das Bilderzeugungsverfahren wird kontinuierlich 500.000mal wiederholt. Das kopierte Bild, das im Anfangsstadium erhalten worden ist, und das kopierte Bild, das nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung erhalten worden ist, werden darauf geprüft, ob sie ein Geisterbild, das auf den schwarzen Kreisen des Originals basiert, enthalten oder nicht, wobei in dem Fall, daß so ein Geisterbild aufgetreten ist, die Differenz zwischen der Aufsichtschwärzung des wiedergegebenen Halbtonbildes und der Aufsichtschwärzung des Geisterbildes geprüft wird. Da die Lichtempfangselementprobe sechs Proben umfaßt, wird diese Bewertung bei allen sechs Proben durchgeführt, und die Probe, die in Bezug auf das Auftreten eines Geisterbildes am schlechtesten ist, wird der Bewertung auf Basis der folgenden Beurteilungsmerkmale unterzogen.
: der Fall, daß das kopierte Bild eine ausgezeichnete Qualität hat,
O: der Fall, daß das kopierte Bild eine gute Qualität hat,
Δ: der Fall, daß das kopierte Bild eine nicht so gute Qualität hat, jedoch praktisch akzeptierbar ist, und
·: der Fall, daß das kopierte Bild eine schlechte Qualität hat, jedoch praktisch akzeptierbar ist.

Beispiel 40

Die Verfahrensschritte von Beispiel 39 wurden wiederholt, außer daß die in Tabelle 29 gezeigten Bedingungen durch die in Tabelle 31 gezeigten Bedingungen ersetzt wurden, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht zwischen der erwähnten photoleitfähigen Schicht und der erwähnten Oberflächenschicht einen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der (i) einen 3000 Å dicken Bereich, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, die 1,5mal so hoch war wie der Wasserstoffgehalt desjenigen benachbarten Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hatte, (im einzelnen des Schichthauptbereichs der Oberflächenschicht), und (ii) einen 5000 Å dicken Bereich, der Halogenatome (X) (d. h. Fluoratome) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis des Gehalts an den Halogenatomen (X) zu der Gesamtmenge der atomaren Bestandteile] von 1 Atom% enthielt, umfaßte.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind zusammen in Tabelle 30 gezeigt.

Beispiel 41

Die Verfahrensschritte von Beispiel 39 wurden wiederholt, außer daß die in Tabelle 29 gezeigten Bedingungen durch die in Tabelle 32 gezeigten Bedingungen ersetzt wurden, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, dreischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte dreischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte dreischichtige Lichtempfangsschicht zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der (i) einen 3000 Å dicken Bereich, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, die 1,5mal so hoch war wie der Wasserstoffgehalt desjenigen benachbarten Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hatte, (im einzelnen des Schichthauptbereichs der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht), und (ii) einen 5000 Å dicken Bereich, der Halogenatome (X) (d. h. Fluoratome) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis des Gehalts an den Halogenatomen (X) zu der Gesamtmenge der atomaren Bestandteile] von 1 Atom% enthielt, umfaßte.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind zusammen in Tabelle 30 gezeigt.

Beispiel 42

Die Verfahrensschritte von Beispiel 39 wurden wiederholt, außer daß die in Tabelle 29 gezeigten Bedingungen durch die in Tabelle 33 gezeigten Bedingungen ersetzt wurden, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine IR-Absorptionsschicht, eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte vierschichtige Lichtempfangsschicht zwischen der erwähnten Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der erwähnten photoleitfähigen Schicht einen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der (i) einen 3000 Å dicken Bereich, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, die 1,5mal so hoch war wie der Wasserstoffgehalt desjenigen benachbarten Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hatte, (im einzelnen des Schichthauptbereichs der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht), und (ii) einen 5000 Å dicken Bereich, der Halogenatome (X) (d. h. Fluoratome) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis des Gehalts an den Halogenatomen (X) zu der Gesamtmenge der atomaren Bestandteile] von 1 Atom% enthielt, umfaßte.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind zusammen in Tabelle 30 gezeigt.

Beispiel 43

Die Verfahrensschritte von Beispiel 39 wurden wiederholt, außer daß die in Tabelle 29 gezeigten Bedingungen durch die in Tabelle 34 gezeigten Bedingungen ersetzt wurden, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine Ladungstransportschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte vierschichtige Lichtempfangsschicht zwischen der erwähnten Ladungstransportschicht und der erwähnten Ladungserzeugungsschicht einen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der (i) einen 3000 Å dicken Bereich, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, die 1,5mal so hoch war wie der Wasserstoffgehalt desjenigen benachbarten Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hatte, (im einzelnen des Schichthauptbereichs der Ladungstransportschicht), und (ii) einen 5000 Å dicken Bereich, der Halogenatome (X) (d. h. Fluoratome) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis des Gehalts an den Halogenatomen (X) zu der Gesamtmenge der atomaren Bestandteile] von 1 Atom% enthielt, umfaßte.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind zusammen in Tabelle 30 gezeigt.

Beispiel 44

Die Verfahrensschritte von Beispiel 39 wurden wiederholt, außer daß die in Tabelle 29 gezeigten Bedingungen durch die in Tabelle 35 gezeigten Bedingungen ersetzt wurden, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren, und die erwähnte zweischichtige Lichtempfangsschicht zwischen der erwähnten photoleitfähigen Schicht und der erwähnten Oberflächenschicht einen Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich hatte, der (i) einen 3000 Å dicken Bereich, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, die 1,5mal so hoch war wie der Wasserstoffgehalt desjenigen benachbarten Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hatte, (im einzelnen des Schichthauptbereichs der Oberflächenschicht), und (ii) einen 5000 Å dicken Bereich, der Halogenatome (X) (d. h. Fluoratome) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis des Gehalts an den Halogenatomen (X) zu der Gesamtmenge der atomaren Bestandteile] von 1 Atom% enthielt, umfaßte.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind zusammen in Tabelle 30 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 14

Die Verfahrensschritte von Beispiel 39 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Schichtbereich gebildet wurde, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und eine photoleitfähige Schicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind zusammen in Tabelle 30 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 15

Die Verfahrensschritte von Beispiel 40 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Schichtbereich gebildet wurde, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind zusammen in Tabelle 30 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 16

Die Verfahrensschritte von Beispiel 41 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Schichtbereich gebildet wurde, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, dreischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte dreischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind zusammen in Tabelle 30 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 17

Die Verfahrensschritte von Beispiel 42 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Schichtbereich gebildet wurde, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine IR-Absorptionsschicht, eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind zusammen in Tabelle 30 gezeigt.

Veraleichsbeispiel 18

Die Verfahrensschritte von Beispiel 43 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Schichtbereich gebildet wurde, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, vierschichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte vierschichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht, eine Ladungstransportschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind zusammen in Tabelle 30 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 19

Die Verfahrensschritte von Beispiel 44 wurden wiederholt, außer daß kein Schichtgrenzflächen-Schichtbereich gebildet wurde, wodurch sechs Lichtempfangselementproben erhalten wurden, die jeweils ein Substrat aus einem Aluminiumzylinder mit einer hochglanzpolierten Oberfläche und eine auf der erwähnten hochglanzpolierten Oberfläche des als Substrat dienenden Aluminiumzylinders angeordnete, zweischichtige Lichtempfangsschicht aus nicht einkristallinem Silicium (nc-Si) umfaßten, wobei die erwähnte zweischichtige nc-Si-Lichtempfangsschicht eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfaßte, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat aufgeschichtet waren.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind zusammen in Tabelle 30 gezeigt.
Aus den in Tabelle 30 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß jedes der Lichtempfangselemente, die in den zu der vorliegenden Erfindung gehörenden Beispielen 39 bis 44 erhalten wurden, anscheinend die in den Vergleichsbeispielen 14 bis 19 erhaltenen Lichtempfangselemente in Bezug auf die elektrophotographischen Eigenschaften, die für die Durchführung des elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahrens mit einer verbesserten, hohen Geschwindigkeit erforderlich sind, übertrifft.

Beispiel 45 (Kontrollbeispiel)

Die Verfahrensschritte von jedem der vorstehend beschriebenen Beispiele 39 bis 43 wurden wiederholt, außer daß in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen dem Substrat und der mehrschichtigen nc-Si-Lichtempfangsschicht ein Schichtgrenzflächen- Nachbarschaftsbereich, der sowohl Wasserstoffatome als auch Halogenatome jeweils mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthielt, gebildet wurde, wodurch in jedem Fall eine Vielzahl von Lichtempfangselementproben erhalten wurden.
Die erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Bewertungsweise wie in Beispiel 39 bewertet, wobei wie in Beispielen 39 bis 43 zufriedenstellende Ergebnisse erhalten wurden.

Beispiel 46

Die Verfahrensschritte von Beispiel 39 wurden wiederholt, außer daß der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich derart gestaltet wurde, daß er denselben Aufbau hatte wie der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich von jeder der Lichtempfangselementproben, die in Beispiel 34 ausgezeichnete oder gute Bewertungsergebnisse lieferten, wodurch verschiedene Lichtempfangselementproben mit demselben Schichtaufbau wie in Beispiel 39 erhalten wurden.
Die erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Bewertungsweise wie in Beispiel 39 bewertet.
Als Ergebnis wurde gefunden, daß jede der Lichtempfangselementproben, bei denen der Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich (i) einen 100 bis 5000 Å dicken Bereich, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, die 1,1- bis 2,0mal so hoch ist wie der Wasserstoffgehalt desjenigen benachbarten Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, (im einzelnen des Schichthauptbereichs der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht), und (ii) einen 100 Å bis 1 um dicken Bereich, der Halogenatome (X) (d. h. Fluoratome) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis des Gehalts an den Halogenatomen (X) zu der Gesamtmenge der atomaren Bestandteile] von 0,5 Atom-ppm bis 30 Atom% enthält, umfaßt, in Bezug auf die elektrophotographischen Eigenschaften, die vor allem im Fall der Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens mit einer verbesserten, hohen Geschwindigkeit erforderlich sind, ausgezeichnet ist.

Beispiel 47

Die Verfahrensschritte von Beispiel 43 wurden wiederholt, außer daß zwischen der Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und der Ladungstransportschicht ein zusätzlicher Schichtgrenzflächen- Nachbarschaftsbereich hergestellt wurde, wobei der erwähnte zusätzliche Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich (i) einen 3000 Å dicken Bereich, der Wasserstoffatome (H) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung enthält, die 1,5mal so hoch ist wie der Wasserstoffgehalt desjenigen benachbarten Schichthauptbereichs, der einen verhältnismäßig höheren Wasserstoffgehalt hat, (im einzelnen des Schichthauptbereichs der Ladungstransportschicht), und (ii) einen 5000 Å dicken Bereich, der Halogenatome (X) (d. h. Fluoratome) mit einer erhöhten Konzentrationsverteilung [Verhältnis des Gehalts an den Halogenatomen (X) zu der Gesamtmenge der atomaren Bestandteile] von 1 Atom% enthält, umfaßt, wodurch eine Vielzahl von Lichtempfangselementproben erhalten wurden.
Die erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet, wobei in Bezug auf die elektrophotographischen Eigenschaften, die vor allem im Fall der Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens mit einer verbesserten, hohen Geschwindigkeit erforderlich sind, zufriedenstellende Ergebnisse erhalten wurden.

Beispiel 48

Die Verfahrensschritte von jedem der Beispiele 39 bis 47 wurden wiederholt, außer daß das SiF&sub4;-Gas für die Einführung der Halogenatome (X) durch ein aus SiH&sub2;Cl&sub2;-Gas, SiH&sub2;Br&sub2;-Gas und SiH&sub2;I&sub2;- Gas ausgewähltes Gas ersetzt wurde, wodurch verschiedene Arten von Lichtempfangselementproben erhalten wurden.
Die erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet, wobei in Bezug auf die elektrophotographischen Eigenschaften, die vor allem im Fall der Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens mit einer verbesser ten, hohen Geschwindigkeit erforderlich sind, zufriedenstellende Ergebnisse erhalten wurden.

Beispiel 49

Die Verfahrensschritte von jedem der Beispiele 39 bis 48 wurden gemäß der vorstehend beschriebenen Schichtbildungsweise unter Anwendung der in Fig. 14 gezeigten HF-CVD-Vorrichtung durchgeführt, wodurch in jedem Fall verschiedene Arten von Lichtempfangselementproben erhalten wurden.
Die erhaltenen Lichtempfangselementproben wurden in derselben Weise wie in Beispiel 39 bewertet, wobei in Bezug auf die elektrophotographischen Eigenschaften, die vor allem im Fall der Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens mit einer verbesserten, hohen Geschwindigkeit erforderlich sind, zufriedenstellende Ergebnisse erhalten wurden. Tabelle 1 Tabelle 2
Anmerkung)
Oberer Wert: Relativwert des Wasserstoffgehalts
Unterer Wert: Dicke des Schichtgrenzflächen- Nachbarschaftsbereichs (Å) Tabelle 3 Tabelle 4 Tabelle 5 Tabelle 6 Tabelle 7 Tabelle 8 Tabelle 9
Anmerkung)
I: Anfangsstadium
II: nach 500.000maliger Wiederholung der Belichtung Tabelle 10
Anmerkung)
A: Gewöhnliche Betriebsgeschwindigkeit der Bilderzeugung
B: Betriebsgeschwindigkeit der Bilderzeugung 1,2mal so hoch wie die Betriebsgeschwindigkeit A Tabelle 11 Tabelle 12
Anmerkung)
A: Gewöhnliche Betriebsgeschwindigkeit der Bilderzeugung
B: Betriebsgeschwindigkeit der Bilderzeugung 1,2mal so hoch wie die Betriebsgeschwindigkeit A Tabelle 13 Tabelle 14
Anmerkung: Der obere und der untere Wert jedes Kästchens zeigen die folgenden Werte:
Oberer Wert: Halogengehalt (Atom%) im Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich
→ (OE-5 = O · 10&supmin;&sup5; Atom%)
Unterer Wert: Dicke (K) desjenigen Bereichs der Schichtgrenzfläche, der Halogenatome in einer erhöhten Menge enthält
→ (OE4 = O · 10&sup4; Å) Tabelle 15 Tabelle 16
*1: halogenreicher Bereich *2: wasserstoffreicher Bereich Tabelle 17
*1: halogenreicher Bereich *2: wasserstoffreicher Bereich Tabelle 18 Tabelle 19
Anmerkung)
A: Gewöhnliche Betriebsgeschwindigkeit der Bilderzeugung
B: Betriebsgeschwindigkeit der Bilderzeugung 1,2mal so hoch wie die Betriebsgeschwindigkeit A Tabelle 20 Tabelle 21 Tabelle 22 Tabelle 23 Tabelle 24
*1: halogenreicher Bereich *2: wasserstoffreicher Bereich Tabelle 25
Anmerkung)
*: Halogengehalt (%) im Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereich → (OE-5 = O · 10&supmin;&sup5; Atom%) Tabelle 26
Anmerkung): Dicke des Bereichs des Schichtgrenzflächen-Nachbarschaftsbereichs, der Halogenatome in einer erhöhten Menge enthält → (OE4 = O · 10&sup4; Å) Tabelle 27
*1: halogenreicher Bereich *2: wasserstoffreicher Bereich Tabelle 28
*1: halogenreicher Bereich
*2: wasserstoffreicher Bereich Tabelle 29 Tabelle 30
Anmerkung)
A: Gewöhnliche Betriebsgeschwindigkeit der Bilderzeugung
B: Betriebsgeschwindigkeit der Bilderzeugung 1,2mal so hoch wie die Betriebsgeschwindigkeit A Tabelle 31 Tabelle 32 Tabelle 33 Tabelle 34 Tabelle 35

Claims

1. Lichtempfangselement mit einem Substrat und einer auf dem Substrat angeordneten Lichtempfangsschicht, wobei die erwähnte Lichtempfangsschicht einen Schichtaufbau aus mindestens zwei Teilschichten hat, wobei jede aus einem nicht einkristallinen Material (nc-Material) besteht, das Siliciumatome als Matrix und mindestens entweder Wasserstoffatome oder Halogenatome enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Teilschichten eine Grenzfläche vorhanden ist, wobei mindestens eine der erwähnten Teilschichten in der Nachbarschaft der erwähnten Grenzfläche einen Nachbarschaftsbereich hat, wobei dieser Nachbarschaftsbereich eine erhöhte Konzentration von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen enthält und dieser Nachbarschaftsbereich eine Dicke hat, die 30% oder weniger der Dicke der dünneren der benachbarten Teilschichten entspricht, und 10 bis 1000 nm (100 bis 10.000 Å) dick ist.

2. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, bei dem der Bereich mit erhöhter Konzentration einen Teilbereich, der durch eine der benachbarten Schichten bereitgestellt wird, und einen Teilbereich, der durch die andere der benachbarten Schichten bereitgestellt wird, umfaßt.

3. Lichtempfangselement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Gehalt an Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen, die in dem Bereich mit erhöhter Konzentration enthalten sind, größer ist als der Gehalt an Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen, die in den beiden benachbarten Schichten mit Ausnahme des erwähnten Bereichs vorhanden sind.

4. Lichtempfangselement nach Anspruch 3, bei dem der Gehalt an Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen in dem Bereich mit erhöhter Konzentration 1,1- bis 2,0mal so hoch ist wie der Gehalt an Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen, die in den beiden benachbarten Teilschichten mit Ausnahme des erwähnten Bereichs vorhanden sind.

5. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die Grenzfläche zwischen benachbarten Schichten in der Mitte des Bereichs mit erhöhter Konzentration befindet.

6. Lichtempfangselement nach Anspruch 5, bei dem die in der Dickenrichtung der erwähnten Schichten gemessene Dicke des Bereichs mit erhöhter Konzentration 50 bis 300 nm (500 bis 3000 Å) beträgt.

7. Lichtempfangselement nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der Gehalt an Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen allmählich bis zu einem Höchstwert in der erwähnten Grenzfläche zunimmt.

8. Lichtempfangselement nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der Gehalt an Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen in den Schichten an jeder Seite der Grenzfläche stufenweise in Richtung auf die erwähnte Grenzfläche zunimmt.

9. Lichtempfangselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Höchstgehalt an Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen in dem Bereich mit erhöhter Konzentration in einer der benachbarten Schichten an einer von der Grenzfläche entfernten Stelle vorhanden ist.

10. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Bereich mit erhöhter Konzentration Wasserstoffatome in einer Menge von 0,1 bis 45 Atom% enthält.

11. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jede benachbarte Teilschicht mit Ausnahme des Bereichs mit erhöhter Konzentration Wasserstoffatome in einer Menge von 0,05 bis 40 Atom% enthält.

12. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Bereich mit erhöhter Konzentration Halogenatome in einer Menge von 0,5 bis 30 Atom% enthält.

13. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jede benachbarte Teilschicht mit Ausnahme des Bereichs mit erhöhter Konzentration Halogenatome in einer Menge von 0,05 Atom-ppm bis 20 Atom% enthält.

14. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die benachbarten Schichten, die den Bereich mit erhöhter Konzentration bereitstellen, außerhalb des erwähnten Bereichs Wasserstoffatome und Halogenatome in einer Gesamtmenge von 0,3 bis 50 Atom% enthalten.

15. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine der Teilschichten ferner Atome eines zu Gruppe III oder Gruppe V des Periodensystems gehörenden Elements umfaßt.

16. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine der benachbarten Schichten, die den Bereich mit erhöhter Konzentration bereitstellen, ferner Atome mindestens einer aus Kohlenstoffatomen, Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen ausgewählten Art umfaßt.

17. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine der benachbarten Schichten, die den erwähnten Bereich mit erhöhter Konzentration bereitstellen, Atome eines Elements, das in der anderen Schicht nicht vorhanden ist, enthält.

18. Lichtempfangselement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem eine der benachbarten Schichten, die den Bereich mit erhöhter Konzentration bereitstellen, eine chemische Zusammensetzung hat, die sich von der chemischen Zusammensetzung der anderen Schicht unterscheidet.

19. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Teilschichten, die den Nachbarschaftsbereich mit erhöhter Konzentration von Wasserstoff und Halogen bereitstellen, nur Wasserstoffatome enthalten.

20. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lichtempfangsschicht zwei Teilschichten umfaßt.

21. Lichtempfangselement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei dem die Lichtempfangsschicht mehr als zwei Teilschichten umfaßt.

22. Lichtempfangselement nach Anspruch 21, bei dem eine der Teilschichten, die den Bereich mit erhöhter Konzentration bereitstellt, eine Oberflächenschicht ist.

23. Lichtempfangselement nach Anspruch 21, bei dem eine der Teilschichten, die den Bereich mit erhöhter Konzentration bereitstellt, dem Substrat benachbart ist.

24. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Teilschichten, die den Bereich mit erhöhter Konzentration bereitstellen, eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und eine photoleitfähige Schicht umfassen.

25. Lichtempfangselement nach einem der Ansprüche 1 bis 23, bei dem die Teilschichten, die den Bereich mit erhöhter Konzentration bereitstellen, eine Ladungstransportschicht und eine Ladungserzeugungsschicht umfassen.

26. Lichtempfangselement nach einem der Ansprüche 1 bis 23, bei dem die Teilschichten, die den Bereich mit erhöhter Konzentration bereitstellen, eine photoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht umfassen.

27. Lichtempfangselement nach einem der Ansprüche 1 bis 23, bei dem die Teilschichten, die den Bereich mit erhöhter Konzentration bereitstellen, eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht und eine Ladungstransportschicht umfassen.

28. Lichtempfangselement nach Anspruch 21, bei dem ein erstes Paar benachbarte Teilschichten einen ersten Nachbarschaftsbe reich mit erhöhter Konzentration von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen hat und ein zweites Paar benachbarte Teilschichten einen zweiten Nachbarschaftsbereich mit erhöhter Konzentration von Wasserstoffatomen und/oder Halogenatomen bereitstellt.

29. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Ladungsinjektionsverhinderungsschicht umfaßt, die Atome eines zu Gruppe III oder Gruppe V des Periodensystems gehörenden Elements enthält.

30. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Infrarotabsorptionsschicht hat.

31. Lichtempfangselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Oberflächenschicht umfaßt.

32. Lichtempfangselement nach Anspruch 31, bei dem die Oberflächenschicht ein nc-SiC : (H,X)-Material, ein nc-SiN : (H,X)-Material oder ein nc-SiO : (H,X)-Material umfaßt.

33. Lichtempfangselement nach Anspruch 32, bei dem die Oberflächenschicht ferner Atome eines zu Gruppe III oder Gruppe V des Periodensystems gehörenden Elements mit Ausnahme von N umfaßt.

34. Lichtempfangselement nach Anspruch 31, bei dem die Oberflächenschicht ein Harz, Al&sub2;O&sub3;, SiO&sub2; oder ein anderes anorganisches elektrisch isolierendes Material umfaßt.