JPS60104955A - 電子写真像形成部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体レーザ発振波長領域（７８ｏ７Ｌｍ）に
おいて感度を有するアモルファス水素化シリコン光導電
体からなる電子写真像形成部材に関するものである。

アモルファス水素化シリコンは、固有の性質として光波
長６５０　ｎｍ近辺に感光体感度のピーク値を持ち、長
波長７００皿以上においてはこの感度がピーク値よシも
１桁以上低下する特性を有している。従って、アモルフ
ァス水素化シリコンを電子写真用感光体ドラム、特にレ
ーザプリンターの感光体ドラムとして使用するとき、ヘ
リウム−ネオンレーザに対しては使用可能なものの、半
導体レーザに対しては長波長の増感を実現しなければな
らなかった。長波長増感に関する容易な方法は、オプテ
ィカルギャップの小さな元素を添加することであシ、ゲ
ルマニウム、錫の添加が有効なことが知られている。し
かしこれらの元素を単独でアモルファス水素化シリコン
に添加したとき、オプティカルギャップは確実にこれら
元素量に比例して小さくなるものの、長波長感度の増感
は実現しえなかった。それは、膜内欠陥が急増し、これ
ら欠陥に光キャリアが捕獲され、膜内を走行できないと
いう事情によるものであった。

本発明の目的は、上記したゲルマニウム添加によシ派生
した欠陥を他元素の添加により補償し良好な長波長増感
を実現することにある。

本発明は、■、■、ｖ１■族の半導体、半金属のアモル
ファス状態において、単元素あるいは同族元素状態よシ
も、異種族元素を含む化合物状態では膜内の構造緩和が
生じ、内部ストレインが低減するというＪ、　Ｏ，ＰＪ
ＬＬＩすＪ　（ＰＪｙ、Ｒ４？、Ｌ４ｉｉ；弦巻、１１
５１頁、１９７９年）の主張を考慮し、着手されたもの
である。

この理論が直接アモルファス水素化シリコンに対し適用
されるか否かは議論の余地が残されているものの、感光
体と同様構成の撮像管の光キヤリア発生層として、セレ
ン−テルル（８，−Ｔ、）系では問題があシ、セレン−
テルル−杭木（ｓ４−　Ｔ４−Ａｓ）の化合物状態が利
用されている事実、あるいはゲルマニウムオキサイド（
ｌｌｋＯりを原材料とし、スパッタリング法で作成され
た水素を含むアモルファス酸素化ゲルマニウムが、アモ
ルファス水素化ゲルマニウムよシも熱処理等において安
定なことから検討されることになった。又、これらの事
実に加え、同族化合物状態のアモルファス水素化シリコ
ン、カーボン系において、ジボラン（ＢｚＨａ）あるい
はホスフィン（池）の微量添加は、添加しない状態に比
較し、オブテイカルギャップカ低下し、光伝導度が３桁
の範囲内で良好になることが観測されている。これらは
、このアモルファス系において、各々の添加物が腹内ネ
ットワーク中の不飽和結合手（ダンクリングボンド）を
補償するという事実から理解されている。更に又最近の
実験結果では、■族のアモルファス水素化シリコンに、
■族元素の硼素ＣＢ）あるいは■族元素の燐ＣＰ）の微
量添加は不飽和結合手（ダングリングボンド）を増加さ
せるものの、両者の微量併用添加では逆に不飽和結合手
（ダングリングボンド）を著しく減少させるということ
が明らかにされている。。

以上いくつかの実験事実を整理すると、欠陥の少ない■
族のアモルファス状態中への微量添加物は欠陥を多くす
るが、欠陥の多い■族同志のアモルファス状態中では、
■、ｖ１■族の微量添加物は不飽和結合手（ダングリン
グボンド）などの膜内欠陥を低減すると理解できる。こ
の結論にもとづさ、本発明は通常製作法では欠陥の多い
アモルファス水素化シリコン、ゲルマニウム系に、少量
の窒素Ｃ）及び硼素（ハ）を株加し、感光体ドラムの光
キヤリア発生層として半導体レーザ発振波長領域の増感
を実現したものである。

本発明を図面をもって説明する。第１図は本アモルファ
スシリコン光導電体を製作する装置の模式図である。第
２図は本発明による光導体レーザ用光導電体の縦断面図
である。この光導電体の製作は高周波クロー放電法によ
）実現される。即ち各種生成原料ガスをプラズマ化した
のち、これらを支持体ｎ上に、積層することによシ膜は
製作される。支持体は感光体ドラムとして利用すること
から本実施例ではＡ４板を選択する。公知のグロー放電
法の手法に従い、ＡＪ−板を放電槽４に設置し、支持体
ヒータ訟によシ所定温度に加熱するとともに、放電槽４
、配管系、ガス混合タンク７を高真空（ｌＸ］ＯＴＯｒ
ｒ程度）に排気する。高真空が実現されたのち、水素ガ
スや希ガスのように膜組成に直接関係しないガスを全系
に充満させ、グロ−放電時のガス流量及び真空度とする
。まず第２図に示されるようにＡ１支持体ｕ上に障壁層
摺を作る。本実施例では光導電層わ、光キャリア発生層
別に窒素を利用することから、残留、吸着ガスによる炭
素、酸素元緊の膜汚染を回避するため、アモルファスシ
リコンナイトライド系（ＳＬ３Ｎ４）の層とする。この
障壁層止は、窒素ガスあるいはアンモニアガスとシラン
ガスの混合比をＮ２　／　５ＬＨ４≧０．５あるいはＮ
Ｈ３／　Ｆｉｔ山≧０．５とし、又放電槽４の真空度を
１から５　Ｔｏｒｒ内に、更に放電置方を光導電層１９
製作時に比較して１．５から２倍程度に高めることによ
シ得られる。この障壁層止はエネルギーギャップが広く
、高電気抵抗にあることから感光体ドラムにおいては、
暗中初期帯電電圧の暗減衰の抑止に効果的であるものの
、膜厚が厚すぎると半導体レーザ光によ多、光キャリア
発生層別にて生成した光キャリアの走行を妨げ残留電位
を大きくする。このだめ膜厚は０．１μｍ以下、望まし
い値は０．０５μｍ以下であった。

次に光導電層ｐを障壁層１８上に積層する。この層は暗
中初期帯電電圧（４０ｏ〜６００　Ｖ　）の保持及び上
述光キャリアが膜内を走行しうる機能を持たねばならな
い。両者の機能を実現させるためにはな役割をはたし、
障壁層なしの状態で、膜厚あたシの帯電電圧が４０〜５
０ンμｍが良好であった。このような光導電層は、放電
’ｔｉ！１４の真空度が２　Ｔｏｒｒ以下、支持体■の
温度２５０’　Ｏから３００’　０にオイテ、アモルフ
ァス水素化シリコン単独で、あるいは、Ｎ２／　ＥＬＨ
４りｌ　、　Ｂ２Ｈ６／　（Ｎ２　＋８ｊＪ（４）　に
　０．０１又１’ＪＨ３／＠ＬＨ４≦ｌ、Ｂ２Ｈ６／　
（１１［（ａ　−１−ｓ＃Ｈ４）　＜　０．０１　（Ｄ
　カｘ比（圧力比又は流量比）による窒素（Ｎす、アン
モニアガス（１”１３）とジボランガス（Ｂ２Ｈりの弁
用のもとで実現しえた。

光キヤリア発生層は光導電層と同様の真空度、支持体温
度のもとてシランガス（Ｓ、、Ｈ４）とゲルマンカス（
Ｇ４）Ｉ４）　ノＪｊ　ス比（ｋｌＮ４／　５ＬＨ４≦
０　、４、又窒素に）あるいけアンモニアガス（［１）
とジボランガス（Ｂ２Ｉ（６）に関しては、Ｎ２　／　
（５ＬＨ４＋ＧるＨ４）≦２、Ｂ２Ｈ６／（８ｂＨ４＋
［株］也十Ｎ２）≦０．１あるいはＮＨａ／（ＳＬＨ４
＋Ｇ４Ｈ４）＜２、　Ｂｚ）ｌａ／（８ＡＨ４−１−Ｇ
４Ｈ４−１−ＮＨａ　）　≦０　、１のもとで作製され
た。この層においてＧ−４Ｈ４／５ＬＨ４の比が大にな
るとオプティカルギャップは低下するが、暗減衰が増加
し望ましくなかった。又膜厚に関しても、膜厚増加によ
υ感度は増加するが、暗減衰も同様に増大した。このた
め光キヤリア発生層２０の膜厚は１μｍ以下、望ましい
値は０．５μｍ以下であった。

光キャリア発生層茄の製作においては、シラン（ＳＬＨ
４）、ゲルマン（ＧるＨ４）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、
及び窒素（Ｎりあるいはアンモニア（ｍ）の４種のガス
を原料ガスボンベ（からガス圧力計あるいはガス流量計
８により所定の値に制御し、ガス混合タンク７に導き、
これらの一様混合化を可能とした。

このためゲルマンガス（Ｇ４Ｈ４）供給当初は混合ガス
タンク７内のゲルマニウム（Ｇ４）　＠度が低く、又供
給停止後においても徐々にゲルマニウム濃度（Ｇ４）が
低下する。この事情は光キヤリア発生層２０内のゲに７
ユウｂ＠度にも反映し、なだらかな裾をもつガウス分布
型濃度分布になることが予想され、これは又発生光キャ
リアの走行上、特性の良好さに寄与しているものと考え
られた。

最後に、この光キヤリア発生層２０上に更に光導電層扮
及び障壁層止を積層しなければならないが、これらは上
述の過程と同様にして実現された。

本発明の実施例は高周波グロー放電法にて説明した。し
かし本発明はこの方法に限定されるものではなく、高周
波スパッタリング法においても適用可能である。即ちス
パッタリング、ターゲットとして高純度シリコン及びゲ
ルマニウムの結晶板を高周波電極上に然るべき面積比で
設置し、スパッタリングガスとして、通常使用される水
素及びアルゴン（Ａｒ）の混合ガスに、ジボラン（Ｂ２
Ｈり及び窒素あるいはアンモニアガスを混合させること
によシ実現し９る。

本発明は電子写真像形成部への適用を主体にして説明し
てきた。しかし、本発明はゲルマニウム（Ｇ４）を利用
し長波長増感を実現しようとするとき、電子写真像形成
部材に限定されることなく、例えば撮像管及び太陽電池
においても適用することが可能である。

本発明によれば、従来アモルファス水素化シリコン、ゲ
ルマニウム系において観測されていた極めて小さな光伝
導度が窒素、硼素の膜内欠陥補償作用によシ飛曜的に向
上し、オプティカルギャップ１．４４Ｖから１．５４Ｖ
（Ｄ　モトテ初期帯電電圧４００ｖ以上、又光波長８０
０ｎｍのもとて半減露光量０．１ｃＩＩＡｒ１以上を得
ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明像形成部桐の製造装置の模式図である。 第２図は本発明実施例の縦断面図である図において、１
１は支持体、１８は障壁層、膿は光導電層、２０は光キ
４・リア発生層である。 特許出願人の名称　日立工機株式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属支持体と、アモルファス水素化シリコンで構
   成される光導電層において、当該光導電Ｊ＠内にゲルマ
   ニウム（Ｌ）４）、ｍ素Ｃ）、硼素０）を含むアモルフ
   ァス水素化シリコンゲルマニウムの光キヤリア発生層の
   薄層領域を有することを特徴とする電子写真像形成部材
   。
2. （２）光キヤリア発生層の生成原料ガスとしで、シラン
   （ＥＩＬＬ）、ゲルマン（Ｇ４Ｈ４）　、輩素（Ｎ２）
   、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いるものにおいて、ガス圧
   力比が２Ｈ６ ”／（ＢＡＨ４−１−Ｇ４Ｈ４）’入　／’（ｓ＝山＋
   ＧＪｋ　−４−Ｎ２　）　”・１であることを特徴とす
   る特許請求範囲第１項記載の電子写真像形成部材。
3. （３）光キヤリア発生層の生成原料ガスとして、シ５７
   　（ＢＡＨ４）、ゲ／ｌ／　マフ　（Ｇ４Ｈ４）、７　
   ンモ＝　７　（、ＮＨａ　）、シボ−ラン（Ｂ２Ｈ６）
   を用いるものにおいて、ガス圧−が 連ジ／（ＳＬ＆　十（ｋＨりく２、　Ｂ２Ｈ６／（ＢＬ
   山十師４＋馳）　＜　０．１であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の電子写真像形成部材。
4. （４）当該電子写真像形成部材の表面及び金属支持体と
   の界面に、アモルファスシリコンカーバイド（ＳＬＣ）
   系、アモルファスシリコンオキサイド（Ｓｆｆｉ２）系
   、アモルファスシリコンナイトライド（ＳＪＪ３Ｎ４）
   系のいずれかよシなる薄層領域を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の電子写真像形
   成部材。
5. （５）アモルファス水素化シリコンの光導電層が窒素０
   ）と硼素（Ｂ）を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項、第２項又は第３項記載の電子写真像形成部材
   っ