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JPH0715586B2 - Photoconductor - Google Patents

Photoconductor

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Publication number
JPH0715586B2
JPH0715586B2 JP60237730A JP23773085A JPH0715586B2 JP H0715586 B2 JPH0715586 B2 JP H0715586B2 JP 60237730 A JP60237730 A JP 60237730A JP 23773085 A JP23773085 A JP 23773085A JP H0715586 B2 JPH0715586 B2 JP H0715586B2
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JP
Japan
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layer
atom
germanium
gecx
photoconductor
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP60237730A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS6298361A (en
Inventor
浩二 秋山
栄一郎 田中
昭雄 滝本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP60237730A priority Critical patent/JPH0715586B2/en
Publication of JPS6298361A publication Critical patent/JPS6298361A/en
Publication of JPH0715586B2 publication Critical patent/JPH0715586B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、シリコン原子および、またはゲルマニウム原
子を主成分とする非晶質材料と周期表第III族原子を含
有する炭化ゲルマニウムから構成される光導電体に関す
るものである。
TECHNICAL FIELD The present invention is composed of an amorphous material containing silicon atoms and / or germanium atoms as main components and germanium carbide containing a group III atom of the periodic table. It relates to a photoconductor.

(従来の技術) 従来、非晶質水素化シリコン、および非晶質水素化シリ
コンゲルマニウムは、光導電性、耐熱性に優れ、しかも
無公害であることから撮像デバイス、および電子写真感
光体への開発研究が活発である。
(Prior Art) Conventionally, amorphous hydrogenated silicon and amorphous hydrogenated silicon germanium have excellent photoconductivity and heat resistance, and are non-polluting, so that they have been applied to imaging devices and electrophotographic photoreceptors. Development research is active.

第5図は従来例による光導電体の断面図である。同図に
おいて、Al基板31上に光導電層へ電子の注入を阻止する
電子のブロッキング層32としてアルミナ(以下Al2O3
略記する)や酸化シリコン(以下SiOxと略記する)等の
酸化物、あるいはポリカーボネートのような有機高分
子、あるいは窒化シリコン(以下SiNxと略記する)を形
成し、次いで非晶質シリコンや非晶質シリコンゲルマニ
ウムなどの光導電層33を形成し、さらにその上にスパッ
タリング法により透明電極34を形成したものである。
(参考文献:特開昭56-24356号公報、特開昭57-58161号
公報) (発明が解決しようとする問題点) 電子のブロッキング層を従来のSiOx、Al2O3、SiNxまた
は有機高分子などで構成すると、光導電層中の正孔に対
して障壁を形成し、動作電圧の低減(撮像デバイスや電
子写真感光体においては残像および残留電位の低減)化
に問題を生じていた。
FIG. 5 is a sectional view of a conventional photoconductor. In the figure, an oxide such as alumina (hereinafter abbreviated as Al 2 O 3 ) or silicon oxide (hereinafter abbreviated as SiOx) is used as the electron blocking layer 32 that blocks injection of electrons into the photoconductive layer on the Al substrate 31. , Or an organic polymer such as polycarbonate, or silicon nitride (hereinafter abbreviated as SiNx) is formed, then a photoconductive layer 33 such as amorphous silicon or amorphous silicon germanium is formed, and sputtering is further formed thereon. The transparent electrode 34 is formed by the method.
(Reference: JP 56-24356 and JP Sho 57-58161) blocking layer of the electron (invention Problems to be Solved) conventional SiOx, Al 2 O 3, SiNx or organic high When it is composed of molecules or the like, it forms a barrier against holes in the photoconductive layer, which causes a problem in reduction of operating voltage (reduction of afterimage and residual potential in imaging devices and electrophotographic photoreceptors).

本発明の目的は、従来の欠点を解消し、周期表第III族
原子を含有する炭化ゲルマニウム(以下GeCxと略記す
る)を主成分とする膜をブロッキング層とし、低暗電流
および低動作電圧を実現するとともに、入射光の吸収お
よび反射による損失のない光導電体を提供することであ
る。
The object of the present invention is to eliminate the conventional drawbacks, a film containing germanium carbide (hereinafter abbreviated as GeCx) containing a group III atom of the periodic table as a main component is used as a blocking layer, and low dark current and low operating voltage To provide a photoconductor that is realized and has no loss due to absorption and reflection of incident light.

(問題点を解決するための手段) 本発明の光導電体は、導電性基板上に少なくとも水素原
子またはハロゲン原子を含有する非晶質シリコンを主成
分とする膜、および非晶質シリコンゲルマニウムを主成
分とする膜、および非晶質ゲルマニウムを主成分とする
膜のうち何れか1つ、あるいはそれらの組合せからなる
第1の層を形成し、さらに該第1の層上に周期表第III
族の原子を含有する炭化ゲルマニウムを主成分とする第
2の層を少なくとも形成するものである。
(Means for Solving the Problems) A photoconductor of the present invention comprises a film containing amorphous silicon containing at least hydrogen atoms or halogen atoms as a main component, and amorphous silicon germanium on a conductive substrate. A first layer made of any one of a film containing a main component and a film containing amorphous germanium as a main component or a combination thereof is formed, and further, a third layer of the periodic table is formed on the first layer.
At least a second layer containing germanium carbide containing a group atom as a main component is formed.

また、第1の層が、酸素原子、窒素原子、炭素原子のう
ち、何れか1つまたはそれらの組合せを含有するもので
ある。さらに、第1の層がホウ素原子および燐原子のう
ち少なくとも1種類を含有するものである。
The first layer contains any one of oxygen atoms, nitrogen atoms, and carbon atoms, or a combination thereof. Further, the first layer contains at least one kind of boron atom and phosphorus atom.

また、第2の層である周期表第III族原子を含有する炭
化ゲルマニウムが酸素原子または窒素原子の何れか1つ
または両方を含有するものである。さらに、導電性基板
と第1の層の間に、炭化シリコンあるいは窒化ゲルマニ
ウムあるいは窒化シリコンあるいは酸化シリコンを形成
するものである。さらに導電性基板と第1の層の間に、
燐原子を含有し、かつ少なくとも水素原子またはハロゲ
ン原子を含有する非晶質シリコン、非晶質シリコンゲル
マニウムおよび非晶質ゲルマニウムのうち何れか1つを
形成するものである。
Further, the germanium carbide containing a Group III atom in the periodic table, which is the second layer, contains either one or both of an oxygen atom and a nitrogen atom. Further, silicon carbide, germanium nitride, silicon nitride, or silicon oxide is formed between the conductive substrate and the first layer. Furthermore, between the conductive substrate and the first layer,
One of amorphous silicon, amorphous silicon germanium, and amorphous germanium containing a phosphorus atom and at least a hydrogen atom or a halogen atom is formed.

(作用) GeCxはn型伝導を示すが、周期表第III族原子を含有さ
せるとp型伝導を示す。したがって、周期表第III族原
子を含有するGeCxは、光導電層である非晶質シリコンへ
外部から電子が注入されるのを阻止し、しかも非晶質シ
リコン中の正孔に対して障壁を形成しないため、暗電流
が減少し、動作電圧が低下する。また、光導電層が禁止
帯幅の狭い非晶質シリコンゲルマニウムまたは非晶質ゲ
ルマニウムで構成されている場合においても、GeCx炭素
の組成比率xを減少させることにより、GeCxの禁止帯幅
を減少させることが容易であることから、周期表第III
族原子を含有するGeCxは、禁止帯幅の狭い光導電層に対
しても電子のブロッキング層として有効に働き、光導電
層が非晶質シリコンの場合と同様な効果を得ることが可
能である。さらに、xが大きい非晶質GeCx膜は可視光に
対して透明になるとともに、屈折率も光導電層より小さ
くなるため、GeCx層側より光を照射する場合において、
入射光の吸収ロスおよび反射ロスの大幅な低減が可能に
なる。また、本発明の光導電体を電子写真感光体として
使用する場合には、非晶質GeCxは水に対する表面張力が
大きいため、高湿度雰囲気中でも結露しにくく、画像流
れやボケを抑制できる。
(Function) GeCx exhibits n-type conduction, but when it contains a group III atom of the periodic table, it exhibits p-type conduction. Therefore, GeCx containing a Group III atom of the periodic table prevents injection of electrons from the outside into the amorphous silicon that is the photoconductive layer, and also acts as a barrier against holes in the amorphous silicon. Since it is not formed, the dark current decreases and the operating voltage decreases. Even when the photoconductive layer is made of amorphous silicon germanium or amorphous germanium having a narrow band gap, the band gap of GeCx is reduced by reducing the composition ratio x of GeCx carbon. Because it is easy to do
GeCx containing a group atom effectively acts as an electron blocking layer even for a photoconductive layer with a narrow band gap, and it is possible to obtain the same effect as when the photoconductive layer is amorphous silicon. . Furthermore, since an amorphous GeCx film having a large x becomes transparent to visible light and has a smaller refractive index than that of the photoconductive layer, when irradiating light from the GeCx layer side,
It is possible to significantly reduce the absorption loss and the reflection loss of the incident light. Further, when the photoconductor of the present invention is used as an electrophotographic photoreceptor, since amorphous GeCx has a large surface tension with respect to water, it is difficult for dew condensation even in a high humidity atmosphere, and image deletion and blurring can be suppressed.

(実施例) 本発明の一実施例を第1図ないし第4図に基づいて説明
する。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

本発明に使用されるGeCxの作製には、GeH4,Ge2H6,Ge
3H8,GeF4,GeHF3,GeH2F2,GeH3F,GeCl4,GeHCl3,GeH2Cl2,G
eH3Cl,GeF2,GeCl2などのGe原子の原料ガスおよびCH4,C2
H6,C3H8,C4H10,C2H4,C3H6,C4H8,C2H2,C3H4,C4H6などの
C原子の原料ガスを用いたプラズマCVD法と、ターゲッ
トをGeまたはGeCとし、Ar,H2,CH4,C2H4,C2H2中での反応
性スパッタリング法が使用される。
GeH 4 , Ge 2 H 6 , Ge
3 H 8 , GeF 4 , GeHF 3 , GeH 2 F 2 , GeH 3 F, GeCl 4 , GeHCl 3 , GeH 2 Cl 2 , G
Source gas of Ge atoms such as eH 3 Cl, GeF 2 , GeCl 2 and CH 4 , C 2
H 6, the C 3 H 8, C 4 H 10, C 2 H 4, C 3 H 6, C 4 H 8, C 2 H 2, C 3 H 4, C 4 feed gas C atoms, such as H 6 The plasma CVD method used and the reactive sputtering method in Ar, H 2 , CH 4 , C 2 H 4 , and C 2 H 2 with Ge or GeC as the target are used.

GeCx中に含有させる周期表第III族原子はホウ素
(B),アルミニウム(Al),ガリウム(Ga),インジ
ウム(In)が好ましく、中でもBとAlが最適である。こ
れらの原子をGeCx中に含有させるには、B2H6,BF3,BCl3,
BBr3,(CH3)3Al,(C2H5)3Al,(i-C4H9)3Al,AlCl3,(CH3)3G
a,(C2H5)3Ga,(CH3)3In,(C2H5)3Inなどのガスをプラズマ
CVD法においては、上記のGe原子の原料ガスまたはC原
子の原料ガスに混合する。また反応性スパッタリング法
においては、上記のAr,H2,CH4,C2H4,C2H2中に混合すれ
ばよい。また、光導電層の非晶質シリコン(以下膜中に
含有する原子の種類に応じて、a-Si:H,a-Si:H:X,a-Si:X
(X=ハロゲン原子)と略記する)は、SiH4,Si2H6,Si3
H8,SiF4,SiHF3,SiH2F2,SiH3F,SiCl4,SiHCl3,SiH2Cl2,Si
H3ClなどのSi原子の原料ガスあるいはこれらのガスをA
r、He、H2などで希釈したガスを用いたプラズマCVD法、
またはSiをターゲットとし、ArとH2の混合ガス中、また
はArとSiF4の混合ガス中での反応性スパッタリング法や
蒸着法で形成できる。非晶質ゲルマニウム(以下膜中に
含有する原子の種類に応じて、a-Ge:H,a-Ge:H:X,a-Ge:X
(X=ハロゲン原子)と略記する)は、上記のGe原子の
原料ガスあるいはこれらのガスをAr、He、H2などで希釈
したガスを用いたプラズマCVD法、またはGeをターゲッ
トとしたArとH2の混合ガス中またはArとGeX4またはGeH
4-nX4(但し、X=FまたはCl,n=1,2,3)の混合ガス中
での反応性スパッタ法や蒸着法で形成され、非晶質シリ
コンゲルマニウム(以下膜中に含有する原子の種類に応
じて、a-Si1-xGex:H,a-Si1-xGex:H:Xまたはa-Si1-xGex:
X(X=ハロゲン原子)と略記する)も同様に、上記のG
e原子の原料ガスとSi原子の原料ガスの混合ガスあるい
はこの混合ガスをAr,He,H2などのガスで希釈したガスを
用いたプラズマCVD法、またはSiとGeの混合されたター
ゲットあるいはSiとGeの2枚のターゲットを用いたArお
よびH2の混合ガスまたはArおよびSiX4またはSiH4-nX
n(但し、X=ハロゲン原子、n=1,2,3)および、また
はGeX4またはGeH4-nXn(但し、X=FまたはCl、n=1,
2,3)の混合ガス中での反応性スパッタリング法や蒸着
法で形成される。
The Group III atom of the periodic table contained in GeCx is preferably boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or indium (In), and B and Al are most suitable. To include these atoms in GeCx, B 2 H 6 , BF 3 , BCl 3 ,
BBr 3 , (CH 3 ) 3 Al, (C 2 H 5 ) 3 Al, (iC 4 H 9 ) 3 Al, AlCl 3 , (CH 3 ) 3 G
Plasma of a, (C 2 H 5 ) 3 Ga, (CH 3 ) 3 In, (C 2 H 5 ) 3 In, etc.
In the CVD method, the raw material gas of Ge atoms or the raw material gas of C atoms is mixed. Further, in the reactive sputtering method, the Ar, H 2 , CH 4 , C 2 H 4 , and C 2 H 2 may be mixed. Further, amorphous silicon of the photoconductive layer (hereinafter, depending on the type of atoms contained in the film, a-Si: H, a-Si: H: X, a-Si: X
(Abbreviated as X = halogen atom) is SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3
H 8, SiF 4, SiHF 3 , SiH 2 F 2, SiH 3 F, SiCl 4, SiHCl 3, SiH 2 Cl 2, Si
The source gas of Si atoms such as H 3 Cl or these gases is
Plasma CVD method using gas diluted with r, He, H 2, etc.,
Alternatively, by using Si as a target, it can be formed by a reactive sputtering method or a vapor deposition method in a mixed gas of Ar and H 2 or in a mixed gas of Ar and SiF 4 . Amorphous germanium (Depending on the type of atoms contained in the film, a-Ge: H, a-Ge: H: X, a-Ge: X
(Abbreviated as X = halogen atom) is a plasma CVD method using the above-mentioned source gas of Ge atoms or a gas obtained by diluting these gases with Ar, He, H 2 or the like, or an Ar targeting Ge. In a mixed gas of H 2 or Ar and GeX 4 or GeH
Formed by reactive sputtering or vapor deposition in a mixed gas of 4-n X 4 (where X = F or Cl, n = 1,2,3), and amorphous silicon germanium (hereinafter contained in the film A-Si 1-x Ge x : H, a-Si 1-x Ge x : H: X or a-Si 1-x Ge x :
X (abbreviated as X = halogen atom) similarly applies to the above G
A plasma CVD method using a mixed gas of a raw material gas of e atom and a raw material gas of Si atom or a gas obtained by diluting this mixed gas with a gas such as Ar, He, H 2 , or a target or Si mixed with Si and Ge. Mixed gas of Ar and H 2 or Ar and SiX 4 or SiH 4-n X using two targets of Si and Ge
n (where X = halogen atom, n = 1,2,3) and / or GeX 4 or GeH 4-n X n (where X = F or Cl, n = 1,
It is formed by reactive sputtering or vapor deposition in a mixed gas of 2,3).

実施例1から実施例3まではプラズマCVD法を用いた例
について、実施例4では反応性スパッタリング法を用い
た例について説明する。
Examples 1 to 3 describe examples using the plasma CVD method, and Example 4 describes examples using the reactive sputtering method.

実施例1 第1図において、ガラス基板を容量結合方式プラズマCV
D装置内に配置し、反応容器内を5×10-6Torr以下に排
気したのち、ITO透明電極4を形成したガラス基板150な
いし250℃に加熱する。SiH4:100sccm、水素で希釈した4
0ppm濃度のB2H6:2ないし4sccmを反応容器内に導入し、
反応容器内の圧力を0.2ないし1.0Torrに調整した後、1
3.56MHzの高周波電力150ないし400Wでホウ素添加したi
型a-Si:H層3をITO透明電極4上に8μm形成し、次にG
eF4:1ないし5sccm、C2H4:5ないし10sccm、Heで希釈した
濃度1%のB2H6:0.5ないし20sccmを導入し、圧力0.2な
いし1.0Torr、高周波電力50ないし200Wでホウ素添加し
たGeCx層2を0.2μm積層する。さらに、スパッタ法ま
たは真空蒸着法によりAl電極1を形成する。
Example 1 In FIG. 1, a glass substrate is a capacitively coupled plasma CV.
After arranging in the apparatus D and evacuating the reaction vessel to 5 × 10 −6 Torr or less, the glass substrate on which the ITO transparent electrode 4 is formed is heated to 150 to 250 ° C. SiH 4 : 100sccm, diluted with hydrogen 4
Introducing 0 ppm concentration of B 2 H 6 : 2 to 4 sccm into the reaction vessel,
After adjusting the pressure in the reaction vessel to 0.2 to 1.0 Torr,
Boron added with 3.56MHz high frequency power 150 to 400W i
A type a-Si: H layer 3 is formed on the ITO transparent electrode 4 to a thickness of 8 μm, and then G
eF 4 : 1 to 5sccm, C 2 H 4 : 5 to 10sccm, 1% concentration of B 2 H 6 : 0.5 to 20sccm diluted with He was introduced, and boron was added at a pressure of 0.2 to 1.0 Torr and high frequency power of 50 to 200W. The formed GeCx layer 2 is laminated by 0.2 μm. Further, the Al electrode 1 is formed by the sputtering method or the vacuum evaporation method.

上部のAl電極1が負、下部のITO透明電極4が正となる
ように電圧を印加した場合の暗電流および波長435nmの
光に対する光電流の電圧依存性を第2図に示す。比較の
ため従来例として第5図に示すように、第1図のホウ素
添加したGeCx層2のかわりに、プラズマCVD法によりSiH
4:2ないし10sccm、NH3:50ないし100sccm、ガス圧力0.2
ないし1.0Torr、放電電力100ないし400Wで作製したSiNx
層0.2μmをブロッキング層32として用いた構造での電
圧−電流特性を第2図に示す。同図から明らかなよう
に、本発明の実施例は低動作電圧で、しかも低暗電流で
ある。
FIG. 2 shows the voltage dependence of the dark current and the photocurrent with respect to the light with a wavelength of 435 nm when a voltage is applied such that the upper Al electrode 1 is negative and the lower ITO transparent electrode 4 is positive. As a conventional example for comparison, as shown in FIG. 5, instead of the boron-doped GeCx layer 2 shown in FIG. 1, SiH was formed by a plasma CVD method.
4 : 2 to 10 sccm, NH 3 : 50 to 100 sccm, gas pressure 0.2
To 1.0 Torr and SiNx produced with a discharge power of 100 to 400W
FIG. 2 shows the voltage-current characteristics in the structure in which the layer 0.2 μm is used as the blocking layer 32. As is clear from the figure, the embodiment of the present invention has a low operating voltage and a low dark current.

SiNx層(ブロッキング層)32はホウ素添加したGeCx層2
と同様に電子のブロッキング層として働いているが、ホ
ウ素添加したi型a-Si:H層3中の正孔に対して障壁を形
成しており、障壁を形成しないホウ素添加したGeCx層2
に比較して動作電圧が高くなっている。
SiNx layer (blocking layer) 32 is GeCx layer 2 with boron added
It acts as an electron blocking layer similarly to the above, but forms a barrier against holes in the boron-doped i-type a-Si: H layer 3 and does not form a barrier.
The operating voltage is higher than.

また、第1図の光導電体を電子写真感光体(第1図でAl
電極1および外部回路を除去した状態)として負帯電で
使用した場合、飽和表面電位500V、残留電位5V以下であ
った。本発明の実施例は、電荷受容度が大きく残留電位
の小さい電子写真感光体を提供する。またホウ素添加し
たa-Si:H層3のかわりに、a-Si1-xGex:H、a-Si1-xGex:
H:X、a-Si1-xGex:X(X=ハロゲン原子)またはa−Ge:
H、a−Ge:H:X、a−Ge:X(X=ハロゲン原子)にホウ
素添加した膜の単層あるいは禁止帯幅の大きい材料と小
さい材料との組合せ(たとえばGeCx層2側からa−Ge:H
とa−Si:H,a-Si1-xGex:Hとa-Si:Hまたはa−Ge:Hとa-S
i1-xGex:Hを積層した組合せがあげられる。さらにハロ
ゲン原子Xを含有する場合も同様な組合せが可能であ
る)を使用しても、ホウ素添加したGeCx層2は、上記と
同様な効果をもたらす。
In addition, the photoconductor shown in FIG.
When the negative charge was used as a state where the electrode 1 and the external circuit were removed), the saturated surface potential was 500V and the residual potential was 5V or less. Embodiments of the present invention provide an electrophotographic photoreceptor having a large charge acceptance and a small residual potential. Further, instead of the a-Si: H layer 3 containing boron, a-Si 1-x Ge x : H, a-Si 1-x Ge x :
H: X, a-Si 1-x Ge x : X (X = halogen atom) or a-Ge:
H, a-Ge: H: X, a-Ge: X (X = halogen atom) in a single layer of a film or a combination of a material having a large band gap and a material having a large band gap (for example, from the GeCx layer 2 side to a −Ge: H
And a-Si: H, a-Si 1-x Ge x : H and a-Si: H or a-Ge: H and aS
An example is a combination of laminated i 1-x Ge x : H. Further, even when the halogen atom X is contained, the same combination is possible, the boron-added GeCx layer 2 brings about the same effect as described above.

実施例2 第3図において、鏡面研磨したAlドラム10を容量結合方
式プラズマCVD装置内に配置し、反応容器内を5×10-6T
orr以下に排気したのち、Alドラム10を150ないし250℃
に加熱する。SiH4:100ないし200sccm、水素希釈した20p
pm濃度のPH3:0.5ないし2sccm、圧力:0.2ないし1.0Tor
r、高周波電力150ないし400Wの作製条件で燐添加したa-
Si:H層13を10ないし15μm形成し、次にGeF4:2ないし10
sccm、SiH4:100ないし200sccm、水素希釈した40ppm濃度
のB2H6:2ないし4sccm導入し、圧力0.2ないし1.0Torr、
高周波電力150ないし400Wでホウ素添加したa-Si1-xGex:
H:F層12を2ないし4μm形成し、続いて、GeH4:10ない
し50sccm、Heで希釈した1%濃度のB2H6:50ないし100sc
cm導入し、圧力0.2ないし1.0Torr、高周波電力100ない
し500Wでホウ素添加したGeCx層11を0.2ないし1μm形
成する。さらにSiH4:50ないし100sccm、CH4:20ないし80
sccm、圧力0.2ないし1.0Torr、高周波電力150ないし300
Wで炭化シリコン(以下SiCxと略記する)層14を1000な
いし2000Å形成して電子写真感光体を得る。
Example 2 In FIG. 3, the mirror-polished Al drum 10 was placed in a capacitively coupled plasma CVD apparatus, and the inside of the reaction vessel was 5 × 10 −6 T.
After exhausting below orr, the Al drum 10 is 150 to 250 ℃
Heat to. SiH 4 : 100 to 200sccm, hydrogen diluted 20p
PH 3 in pm concentration: 0.5 to 2 sccm, pressure: 0.2 to 1.0 Tor
r, phosphorus added under the conditions of high frequency power 150 to 400W a-
Form Si: H layer 13 of 10 to 15 μm, then GeF 4 : 2 to 10
sccm, SiH 4 : 100 to 200 sccm, hydrogen-diluted 40 ppm concentration B 2 H 6 : 2 to 4 sccm introduced, pressure 0.2 to 1.0 Torr,
Boron-doped a-Si 1-x Ge x with high-frequency power of 150 to 400 W:
An H: F layer 12 having a thickness of 2 to 4 μm is formed, followed by GeH 4 : 10 to 50 sccm and 1% B 2 H 6 : 50 to 100 sc diluted with He.
Then, a GeCx layer 11 having a boron content of 0.2 to 1 μm is formed at a pressure of 0.2 to 1.0 Torr and a high frequency power of 100 to 500 W. Further SiH 4 : 50 to 100 sccm, CH 4 : 20 to 80
sccm, pressure 0.2 to 1.0 Torr, high frequency power 150 to 300
A silicon carbide (hereinafter abbreviated as SiCx) layer 14 is formed by W to 1000 to 2000Å to obtain an electrophotographic photoreceptor.

この電子写真感光体の負帯電における分光感度は400な
いし800nmの広範囲にわたって高感度であり、ホウ素添
加したa-Si1-xGex:H:F層12を長波長の光に対する光導電
層として燐添加したa-Si:H層13に付加したことにより、
近赤外線領域の光感度の向上を確認できた。この電子写
真感光体を波長800nmの半導体レーザを光源とするレー
ザビームプリンタに実装し、鮮明な印字を確認できた。
この場合のホウ素添加したGeCx層11は、炭素の組成比x
を大きくして禁止帯幅を広げており、電子のブロッキン
グ層だけでなく、露光のための光が吸収されないような
窓層としての役割を果たしている。さらに電子写真感光
体の安定化および高抵抗化を図るため、ホウ素添加した
a-Si1-xGex:H:F層12および、または燐添加したa-Si:H層
13に炭素原子、酸素原子あるいは窒素原子を添加しても
よく、また、燐添加したa-Si:H層13とAlドラム10と接着
を良くするために、酸素原子または窒素原子および燐原
子を添加したa-Si:Hを燐添加したa-Si:H層13とAlドラム
10の間に形成してもよい。またこの場合、表面保護層と
してSiCx層14を使用したが、SiCxのかわりにSiOx、SiN
x、GeNxまたはGeCxを用いてもよい。また光導電層のホ
ウ素添加したa-Si1-xGex:H:F層12と燐添加したa-Si:H層
13のかわりに、ホウ素添加したa-Ge:Hと燐添加したa-Si
1-xGex:Hの積層、あるいはホウ素添加したa-Ge:Hと燐添
加したa-Si:Hの積層を使用しても、ホウ素添加したGeCx
層11は電子のブロッキング層として有効に働く。
The spectral sensitivity of this electrophotographic photosensitive member in negative charging is high in a wide range of 400 to 800 nm, and the boron-added a-Si 1-x Ge x : H: F layer 12 is used as a photoconductive layer for long-wavelength light. By adding to the a-Si: H layer 13 with phosphorus added,
It was confirmed that the light sensitivity in the near infrared region was improved. This electrophotographic photosensitive member was mounted on a laser beam printer using a semiconductor laser with a wavelength of 800 nm as a light source, and clear printing could be confirmed.
In this case, the boron-doped GeCx layer 11 has a carbon composition ratio x
Is widened to widen the band gap, and not only acts as a blocking layer for electrons but also as a window layer that does not absorb light for exposure. Further, in order to stabilize the electrophotographic photosensitive member and increase its resistance, boron was added.
a-Si 1-x Ge x : H: F layer 12 and, or phosphorus added the a-Si: H layer
Carbon atoms, oxygen atoms or nitrogen atoms may be added to 13, and in order to improve adhesion between the phosphorus-added a-Si: H layer 13 and the Al drum 10, oxygen atoms or nitrogen atoms and phosphorus atoms are added. A-Si: H layer 13 with added a-Si: H and phosphorus and Al drum
It may be formed between 10. Further, in this case, the SiCx layer 14 was used as the surface protection layer, but instead of SiCx, SiOx, SiN
x, GeNx or GeCx may be used. In addition, the photoconductive layer has a boron-doped a-Si 1-x Ge x : H: F layer 12 and a phosphorus-doped a-Si: H layer.
Instead of 13, a-Ge: H with boron added and a-Si with phosphorus added
Even if a 1-x Ge x : H stack or a boron-added a-Ge: H and phosphorus-added a-Si: H stack is used,
Layer 11 effectively acts as an electron blocking layer.

実施例3 実施例2と同様にプラズマCVD法により、150ないし200
℃に加熱したAlドラム上に、SiH4:100ないし200sccm、
水素希釈した100ppm濃度PF3:100ないし200sccm、ガス圧
力0.2ないし1.0Torr、高周波電力100ないし400Wで燐添
加したn型a-Si:H:F膜を0.2ないし1.0μm形成し、続い
てSiH4:100ないし200sccm、ガス圧力0.2ないし1.0Tor
r、高周波電力100ないし400Wでa-Si:H膜を10ないし20μ
m形成する。さらに、GeH4:2ないし10sccm、CH4:40ない
し100sccm、Heで希釈した10%濃度のBF3:0.5ないし20sc
cm、ガス圧力0.2ないし1.0Torr、高周波電力100ないし4
00Wでホウ素添加したGeCx層1000ないし5000Å形成し、
電子写真感光体を作製した。この電子写真感光体を市販
の複写機に実装したところ、負帯電で80万枚以上の耐刷
性と良好な画像が得られることが確認できた。
Example 3 In the same manner as in Example 2, the plasma CVD method was performed to obtain 150 to 200
SiH 4 : 100 to 200sccm on Al drum heated to ℃,
Hydrogen-diluted 100 ppm concentration PF 3 : 100 to 200 sccm, gas pressure 0.2 to 1.0 Torr, high frequency power 100 to 400 W, and phosphorus-doped n-type a-Si: H: F film 0.2 to 1.0 μm formed, followed by SiH 4 : 100 to 200 sccm, gas pressure 0.2 to 1.0 Tor
r, 10 to 20μ a-Si: H film with high frequency power 100 to 400W
m. Furthermore, GeH 4 : 2 to 10 sccm, CH 4 : 40 to 100 sccm, 10% BF 3 : 0.5 to 20 sc diluted with He.
cm, gas pressure 0.2 to 1.0 Torr, high frequency power 100 to 4
Form GeCx layer 1000 to 5000Å with boron added at 00W,
An electrophotographic photoreceptor was produced. When this electrophotographic photosensitive member was mounted on a commercially available copying machine, it was confirmed that negative electrification gave a printing durability of 800,000 sheets or more and good images.

実施例4 第4図において、ITO透明電極20を表面に形成したガラ
ス基板21をマグネトロンスパッタ装置内に配置し、基板
温度250℃でGe多結晶をターゲットとし、Ar:1ないし3mT
orr、CH4:2ないし6mTorr、13.56MHz高周波電力300ない
し500WでGeCx層22を1000ないし3000Å形成する。次に、
Si多結晶をターゲットとし、Ar:1ないし10mTorr、水素
で希釈した20ppm濃度のB2H6:0.3ないし0.4mTorr、高周
波電力300ないし800Wでホウ素添加したa-Si:H層23を2
ないし3μm形成する。続いて、Ge多結晶をターゲット
としArで希釈した10%濃度のB2H6:1ないし3mTorr、CH4:
2ないし6mTorr、高周波電力300ないし500Wでホウ素添加
したGeCx層24を1000ないし3000Å形成する。さらに電子
ビームランディングSb2S3層25を1000Å蒸着して撮像管
ターゲットを作製する。ITO透明電極20はカソード26に
対して正にバイアスされているためガラス基板21側から
の入射光によって生成された電子、正孔対は膜中の電界
により分離する。正孔はホウ素添加したa-Si:H23層中を
上部の表面へドリフトし、電子は下部ITO透明電極20に
集まる。ホウ素添加したGeCx層24は正孔が走行し易く、
電子のブロッキング層として働き、GeCx層22は電子が走
行し易く、正孔のブロッキング層として働く。またホウ
素添加によりa-Si:H層23中の正孔は動き易くなってお
り、第4図に示す本発明の実施例で動作電圧が低く、焼
付けおよび残像の少ない良好な特性が得られた。
Example 4 In FIG. 4, a glass substrate 21 on the surface of which an ITO transparent electrode 20 was formed was placed in a magnetron sputtering apparatus, a Ge polycrystal was targeted at a substrate temperature of 250 ° C., and Ar: 1 to 3 mT.
Orr, CH 4 : 2 to 6 mTorr, 13.56 MHz High frequency power of 300 to 500 W is used to form a GeCx layer 22 of 1000 to 3000 Å. next,
Targeting a polycrystal of Si, Ar: 1 to 10 mTorr, 20 ppm concentration of B 2 H 6 diluted with hydrogen: 0.3 to 0.4 mTorr, and a-Si: H layer 23 with boron added at high frequency power of 300 to 800 W.
To 3 μm. Then, 10% concentration B 2 H 6 : 1 to 3 mTorr, CH 4 :, which was diluted with Ar by targeting Ge polycrystal.
A GeCx layer 24 having a boron content of 2 to 6 mTorr and a high frequency power of 300 to 500 W is formed at 1000 to 3000 Å. Further, an electron beam landing Sb 2 S 3 layer 25 is deposited by 1000 Å to manufacture an image pickup tube target. Since the ITO transparent electrode 20 is positively biased with respect to the cathode 26, electron-hole pairs generated by incident light from the glass substrate 21 side are separated by the electric field in the film. The holes drift to the upper surface in the boron-doped a-Si: H23 layer, and the electrons gather on the lower ITO transparent electrode 20. In the GeCx layer 24 added with boron, holes easily travel,
The GeCx layer 22 functions as an electron blocking layer, and electrons easily travel therethrough, and functions as a hole blocking layer. Further, the holes in the a-Si: H layer 23 became easy to move by the addition of boron, and in the embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the operating voltage was low, and good characteristics such as little baking and afterimage were obtained. .

また、GeCx層22のかわりに、SiNx,GeNx,SiOx,SiCxを使
用しても上記と同様な結果が得られる。
Further, instead of the GeCx layer 22, SiNx, GeNx, SiOx, SiCx can be used to obtain the same result as above.

(発明の効果) 本発明による光導電体は、低暗電流、低動作電圧で、電
子写真感光体、撮像デバイスまたはフォトダイオードと
して使用できる。特に、a-GeCx側より光照射する場合
に、高い炭素含有のa-GeCx膜を使用することにより、入
射光の反射ロスおよび吸収ロスがなく、高光感度を得
る。また、電子写真用感光体として使用する場合、高湿
度雰囲気中でも画像流れやボケの抑制が可能なため、実
使用に有効な素子構成である。また、GeCxは表面硬度が
大きく、xを大きくすることにより、可視光に対して透
明になるため、感光体の表面保護層にも好適であり、実
用上種々の効果がある。
(Effect of the Invention) The photoconductor according to the present invention has a low dark current and a low operating voltage and can be used as an electrophotographic photoreceptor, an imaging device or a photodiode. In particular, when light is irradiated from the a-GeCx side, by using an a-GeCx film containing a high amount of carbon, there is no reflection loss or absorption loss of incident light and high photosensitivity is obtained. Further, when used as an electrophotographic photoreceptor, image deletion and blurring can be suppressed even in a high-humidity atmosphere, so that the element structure is effective for actual use. Further, GeCx has a large surface hardness, and by increasing x, it becomes transparent to visible light. Therefore, it is suitable for the surface protective layer of the photoconductor and has various practical effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例における光導電体の断面図、
第2図は暗電流と光電流の電圧依存性を示す図、第3図
は本発明の光導電体の電子写真感光体への応用例の断面
図、第4図は本発明の光導電体の撮像管ターゲットへの
応用例の断面図、第5図は従来例の光導電体の断面図で
ある。 1……Al電極、2,11,22,24……GeCx層、3……i型a-S
i:H層、4,20……ITO透明電極、10……Al基板ドラム、12
……a-Si1-xGex:H:F層、13,23……a-Si:H層、14……SiC
x層、21……ガラス基板、25……Sb2S3層、26……カソー
ド。
FIG. 1 is a sectional view of a photoconductor in one embodiment of the present invention,
2 is a diagram showing the voltage dependence of dark current and photocurrent, FIG. 3 is a sectional view of an application example of the photoconductor of the present invention to an electrophotographic photoreceptor, and FIG. 4 is a photoconductor of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of an example of application to the image pickup tube target, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional photoconductor. 1 ... Al electrode, 2,11,22,24 ... GeCx layer, 3 ... i-type aS
i: H layer, 4,20 ... ITO transparent electrode, 10 ... Al substrate drum, 12
...... a-Si 1-x Ge x: H: F layer, 13,23 ...... a-Si: H layer, 14 ...... SiC
x layer, 21 …… glass substrate, 25 …… Sb 2 S 3 layer, 26 …… cathode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−63960(JP,A) 特開 昭61−198622(JP,A) 特開 昭56−121041(JP,A) 特開 昭61−94049(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-60-63960 (JP, A) JP-A-61-198622 (JP, A) JP-A-56-121041 (JP, A) JP-A-61- 94049 (JP, A)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】導電性基板上に少なくとも水素原子または
ハロゲン原子を含有する非晶質シリコンを主成分とする
膜、および非晶質シリコンゲルマニウムを主成分とする
膜、および非晶質ゲルマニウムを主成分とする膜のうち
何れか1つ、あるいはそれらの組合せからなる第1の層
を形成し、さらに該第1の層上に周期表第III族の原子
を含有する炭化ゲルマニウムを主成分とする第2の層を
少なくとも形成することを特徴とする光導電体。
1. A film containing amorphous silicon containing at least a hydrogen atom or a halogen atom as a main component, a film containing amorphous silicon germanium as a main component, and an amorphous germanium film on a conductive substrate. A first layer made of any one of the constituent films or a combination thereof is formed, and the main component is germanium carbide containing an atom of Group III of the periodic table on the first layer. A photoconductor comprising at least a second layer.
【請求項2】第1の層が、酸素原子、窒素原子、炭素原
子のうち、何れか1つまたはそれらの組合せを含有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の光導
電体。
2. The light according to claim 1, wherein the first layer contains any one of an oxygen atom, a nitrogen atom, a carbon atom or a combination thereof. conductor.
【請求項3】第1の層がホウ素原子および燐原子のうち
少なくとも1種類を含有することを特徴とする特許請求
の範囲第(1)項または第(2)項記載の光導電体。
3. The photoconductor according to claim 1, wherein the first layer contains at least one kind of boron atom and phosphorus atom.
【請求項4】第2の層である周期表第III族原子を含有
する炭化ゲルマニウムが酸素原子または窒素原子の何れ
か1つあるいは両方を含有することを特徴とする特許請
求の範囲第(1)項ないし第(3)項の何れか1つに記
載の光導電体。
4. The germanium carbide containing a Group III atom of the periodic table, which is the second layer, contains either one or both of an oxygen atom and a nitrogen atom. 4.) The photoconductor according to any one of items (3) to (3).
【請求項5】導電性基板と第1の層の間に、炭化シリコ
ンあるいは窒化ゲルマニウムあるいは窒化シリコンある
いは酸化シリコンを形成することを特徴とする特許請求
の範囲第(1)項ないし第(4)項の何れか1つに記載
の光導電体。
5. A silicon carbide, a germanium nitride, a silicon nitride, or a silicon oxide is formed between the conductive substrate and the first layer. The claims (1) to (4). The photoconductor according to any one of items.
【請求項6】導電性基板と第1の層の間に、燐原子を含
有し、かつ少なくとも水素原子、またはハロゲン原子を
含有する非晶質シリコン、非晶質シリコンゲルマニウ
ム、および非晶質ゲルマニウムのうち何れか1つを形成
することを特徴とする特許請求の範囲第(1)項ないし
第(4)項の何れか1つに記載の光導電体。
6. Amorphous silicon, amorphous silicon germanium, and amorphous germanium containing a phosphorus atom and at least a hydrogen atom or a halogen atom between the conductive substrate and the first layer. The photoconductor according to any one of claims (1) to (4), wherein any one of them is formed.
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