專(zhuān)利名稱(chēng)：光接收元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接收光(這里所指是廣義上的光，包括具有可見(jiàn)光波長(zhǎng)和非可見(jiàn)光波長(zhǎng)的電磁波)以實(shí)現(xiàn)光電變換的光接收元件，更具體地說(shuō)涉及靜電復(fù)制設(shè)備中優(yōu)先采用的光接收元件。
在圖象信息領(lǐng)域，構(gòu)成光接收元件的光接收層的光電導(dǎo)材料需要具有例如下列的特性它的是高靈敏的，具有高的SN比〔光電流(Ip)/無(wú)照電流(Id)〕，具有適應(yīng)于欲發(fā)射電磁波的光譜特性的吸收光譜，具有對(duì)光的高響應(yīng)，具有所希望的無(wú)照電阻和在應(yīng)用中對(duì)人體無(wú)害。特別是，在設(shè)置于一用作辦公室中辦公設(shè)備的靜電復(fù)制設(shè)備中的光接收元件的情況下，它們應(yīng)用的無(wú)害性非常重要。
在這方面具有良好特性光電導(dǎo)材料包括有氫化非晶硅。例如US專(zhuān)利No.4,265,991闡明它在靜電復(fù)制光接收元件中的應(yīng)用。
在這樣的光接收元件的制造中，通常是形成包含非晶硅的光電導(dǎo)層，采用諸如真空淀積、濺射、電離滲鍍、熱促進(jìn)CVD、光促進(jìn)CVD和等離子體促進(jìn)CVD等薄膜形成處理，在當(dāng)基襯在50℃至400℃加熱時(shí)就在導(dǎo)體基襯上形成這些薄層。特別優(yōu)越的是以等離子體促進(jìn)CVD來(lái)制造它的，并已經(jīng)受到實(shí)際采用。這種等離子體促進(jìn)CVD是一個(gè)以高頻或微波輝光放電分解原料氣體以在導(dǎo)體基襯上形成非晶硅淀積膜。
美國(guó)專(zhuān)利No.5,382,487揭示了一種靜電復(fù)制光接收元件，具有由含有在一導(dǎo)電基襯上形成的鹵素原子的非晶硅組成的光電導(dǎo)層。這一公開(kāi)報(bào)導(dǎo)了在非晶硅中加入1-40原子百分?jǐn)?shù)的鹵素原子就能實(shí)現(xiàn)高熱阻，以及對(duì)靜電復(fù)制光接收元件的光電導(dǎo)層有利的電氣和光特性。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N057-115556揭示一種技術(shù)，其中在一由主要為硅原子組成的非晶體材料所形成的光電導(dǎo)層上形成有含有硅原子和碳原子的非光電導(dǎo)非晶體材料的表面勢(shì)壘層，以便能改善電氣的、光的及光電導(dǎo)特性，例如無(wú)照電阻、感光靈敏度和對(duì)光的響應(yīng)，以及運(yùn)行環(huán)境特性，例如抗?jié)裥院碗S時(shí)間的穩(wěn)定性。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.60-67951揭示一種技術(shù)，涉及到一種疊加以含有非晶硅、碳、氧和氟的光發(fā)射絕緣復(fù)蓋層的光敏元件。
美國(guó)專(zhuān)利No.4,788,120揭示一種技術(shù)，其中采用含有硅原子、碳原子和41-70原子百分?jǐn)?shù)的氫原子作為共組成的非晶材料來(lái)形成表面層。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.57-158650揭示了，可在一光電導(dǎo)層中采用含有10-40原子百分?jǐn)?shù)的氫并具有在紅外吸收光譜中2100cm-1和2000cm-1的吸收峰值(此峰值處于收發(fā)系數(shù)的0.2到1.7之比處)的氫化非晶硅來(lái)得到一高靈敏度和高電阻的靜電復(fù)制光敏元件。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.62-83470揭示一種技術(shù)，其中將光吸收頻譜的指數(shù)曲線(xiàn)尾的特征能量在靜電復(fù)制光敏元件的光電導(dǎo)層中控制得不大于0.09eV，以此來(lái)得到高質(zhì)量的圖象而免除掉后圖象顯影(after-imagedevelopment)。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.58-21257揭示一種技術(shù)，其中在光電導(dǎo)層的形成過(guò)程中改變基襯的溫度和改變光電導(dǎo)層中的禁帶寬，以此來(lái)得到具有高電阻和很寬光敏區(qū)的光敏元件。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.58-121042揭示一種技術(shù)，其中在光電導(dǎo)層的層厚度方向上改變禁帶寬度狀態(tài)密度并將表層的禁帶寬度狀態(tài)密度控制在1017至1019cm-3，以此來(lái)防止表面電位因潮濕降低。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.59-143379和No.61-201481揭示一種技術(shù)，其中疊合地形成具有不同氫含量的氫化非晶硅層來(lái)得到具有高無(wú)照電阻和高靈敏度的光敏元件。
而日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.60-95551揭示一技術(shù)，其中針對(duì)非晶硅光敏元件的圖象質(zhì)量的完善，在將光敏元件表面鄰近的溫度保持在30至40℃的條件下進(jìn)行充電、曝光、顯影和傳送的圖象形成步驟，藉此防止因表面吸收水份而使光敏元件表面發(fā)生表面電阻降低以及防止與之同時(shí)發(fā)生的圖象模糊。
這些技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了在光電導(dǎo)性能，例如無(wú)照電阻、感光靈敏度和對(duì)光的響應(yīng)，以及靜電復(fù)制光接收元件的運(yùn)行環(huán)境性能方面的改善，而且也同時(shí)帶來(lái)了圖象質(zhì)量的改進(jìn)。
帶有由非晶硅材料(以硅原子作為基質(zhì))構(gòu)成的光電導(dǎo)層的靜電復(fù)制光接收元件在光電導(dǎo)特性、運(yùn)行環(huán)境特性和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)性能(耐久性)方面的表現(xiàn)得到明顯改善。但是在考慮到總體性能時(shí)仍存在著進(jìn)一步改善的余地。特別是，已經(jīng)在尋求防止因環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生的靜電復(fù)制性能(如充電性能)的變化(即改善運(yùn)行環(huán)境特性)，使得較少發(fā)生曝光記憶(光記憶)例如空白記憶和重影，以及改善圖象濃度的均勻性(即防止所謂的粗糙圖象)。
在靜電復(fù)制設(shè)備中，為防止因由非晶硅光敏元件引起的模糊圖象，經(jīng)常采用一鼓形加熱器來(lái)保持光敏元件的表面溫度為40℃左右，如日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.60-95551所揭示的。但一般的光敏元件中，因預(yù)曝光載流子或熱激勵(lì)載流子的形成所引起充電性能對(duì)溫度的依賴(lài)性大到使光敏元件可能不可避免地被應(yīng)用在它們具有低于光敏元件最初所具備的充電性能的狀態(tài)中。例如，在將光敏元件加熱到約40℃的狀態(tài)下，與在室溫情況下應(yīng)用相比較，充電性能可能下降幾乎100V。
在不使用靜電復(fù)制設(shè)備期間(例如夜間)，在某些情況下鼓形加熱器仍保持加電以便防止在當(dāng)因充電部件的電暈放電形成的臭氧產(chǎn)物造成的模糊圖象被吸收到光敏元件的表面上。不過(guò)現(xiàn)今普遍的作法是在不被應(yīng)用時(shí)(例如夜間)盡可能不對(duì)設(shè)備供電，以便節(jié)約電能。當(dāng)連續(xù)進(jìn)行復(fù)印而不給鼓形加熱器通電時(shí)，光敏元件的周?chē)鷾囟戎饾u升高向使得充電性能隨溫度升高降低，在某些情況下引起復(fù)印期間圖象濃度改變的問(wèn)題。
當(dāng)同一原件被連續(xù)重復(fù)復(fù)印時(shí)，被復(fù)印圖象的濃度差(被稱(chēng)之為“空白記憶”)也可能因空白曝光(為節(jié)省上色劑進(jìn)行的曝光，而在連續(xù)室復(fù)印期間在饋紙間隙對(duì)光敏元件加以照射)的影響而發(fā)生，或者可能在隨后的復(fù)印中的圖象上形成因前面的復(fù)印步驟中的圖象式曝光引起的后圖象(被稱(chēng)之為“重影”)。
這樣，作為對(duì)靜電復(fù)制設(shè)備中曝光部件、顯影部件、傳送部件為提高圖象質(zhì)量進(jìn)行改善的結(jié)果，靜電復(fù)制設(shè)備的分辨率得到提高，而這可能使得圖象上任何細(xì)微的濃度不均勻(即所謂的粗糙圖象)變得很突出。
鑒于此，本發(fā)明的目的就是提出一光接收元件，能保證由改善充電性能和同時(shí)降低溫度依賴(lài)性，并由控制曝光記憶如空白記憶及重影和改善圖象濃度的均勻性(免除粗糙圖象)得到良好的圖象質(zhì)量。
本發(fā)明提出的光接收元件包括一個(gè)基襯和以一種主要由硅原子組成并含有至少一種氫原子和鹵素原子的非單晶材料形成的光電導(dǎo)層；其中，光電導(dǎo)層具有一第一層區(qū)域其中光帶隙(Eg)為1.70eV至1.82eV和由式(I)所表示的函數(shù)的線(xiàn)性關(guān)系部分(指數(shù)曲線(xiàn)尾)得到的特征能量(Eu)lnα＝(1/Eu)·hγ+α1(I)式中光子能量(hγ)被設(shè)定為一獨(dú)立變量，而光吸收頻譜的吸收系數(shù)(α)作為一相關(guān)變量，此Eu為由50meV至65meV，而在一第二層區(qū)域中Eg為由1.78eV至1.85eV和Eu為由50meV至60meV，只要第一層區(qū)域的Eg小于第二層區(qū)域的Eg和第一層區(qū)域的Eu大于第二層區(qū)域的Eu；并且第一及第二層區(qū)域是重疊地形成的。
在上述的光接收元件中，本發(fā)明還提出一種光接收元件，其中氫原子和/或鹵素原子成分(Ch)在第一層區(qū)域中為由10原子百分?jǐn)?shù)到30原子百分?jǐn)?shù)，而在第二層區(qū)域中為由20原子百分?jǐn)?shù)到40原子百分?jǐn)?shù)，只要第一層區(qū)域中的Ch小于第二層區(qū)域的Ch。
在上述的光接收元件中，本發(fā)明還提出一種光接收元件，其中整個(gè)光電導(dǎo)層的厚度與一第二層區(qū)域的厚度之比為由1∶0.003至1∶0.15。
在上述的光接收元件中，本發(fā)明還提出一光接收元件，其中光電導(dǎo)層各具有一第一層區(qū)域和一第二層區(qū)域，而此第二層區(qū)域被疊加地形成在第一層區(qū)域上。
在上述光接收元件中，本發(fā)明還提出一光接收元件，光電導(dǎo)層各具有一和一層區(qū)域和一第二層區(qū)域，而該第一層區(qū)域被疊加地形成在第二層區(qū)域上。
在上述光接收元件中，本發(fā)明還提出一光接收元件，其中光電導(dǎo)層具有一第一層區(qū)域和二第二層區(qū)域，而此第一導(dǎo)被疊加地形成在第二層區(qū)域之一上和另一第二層區(qū)域則被疊加地形成在第一層區(qū)域上。
在上述光接收元件中，本發(fā)明還提出一種光接收元件，其中光電導(dǎo)層包含至少一種屬于周期表的類(lèi)族13(類(lèi)族3B，以后稱(chēng)作“類(lèi)族IIIb”)的原子，能賦予p型傳導(dǎo)，和屬于周期表的類(lèi)族15(類(lèi)族5B，以后稱(chēng)作“類(lèi)族Vb”)的原子，能賦予n型傳導(dǎo)。
在上述光接收元件中，本發(fā)明還提出一種光接收元件，其中光電導(dǎo)層含有至少一種選自碳、氧和氮構(gòu)成的類(lèi)族的原子。
在上述光接收元件中，本發(fā)明還提出一種光接收元件，其中在光電導(dǎo)層上疊加地形成有一主要由硅原子組成的并含有至少一種由碳、氧和氮構(gòu)成的類(lèi)族中選擇的原子的表層。
在上述光接收元件中，本發(fā)明還提出一種光接收元件，其中該表層形成的厚度為由0.01μm至3μm。
在上述光接收元件中，本發(fā)明還提出一種光接收元件，其中作成一電荷注入阻擋層，其中作成一電荷注入阻擋層，此阻擋層由主要由硅原子構(gòu)成的并包含有至少一種選自碳、氧和氮組成的類(lèi)族的原子和至少一種屬于周期表的類(lèi)族IIIb的、能賦予p型傳導(dǎo)的原子和屬于周期表的類(lèi)族Vb的、能賦予n型傳導(dǎo)的原子的非單晶材料形成，而該光電導(dǎo)層被疊加地形成在此電荷注入阻擋層上。
在上述光接收元件中，本發(fā)明還提出一種光接收元件，其中該電荷注入阻擋層形成的厚度為由0.1μm至5μm。
在上述光接收元件中，本發(fā)明還提供一光接收元件，其中光電導(dǎo)層的形成厚度為由20μm至50μm。


圖1為一表明本發(fā)明中的光電導(dǎo)層的次能帶隙光吸收頻譜示例的圖形；圖2A至2C為表明按照本發(fā)明的光接收元件中的光電導(dǎo)層的層結(jié)構(gòu)示例的橫截面圖；圖3表明按照本發(fā)明的具有表層的光接收元件的另一例的橫截面圖；圖4為表明按照本發(fā)明的具有一電荷注入阻擋層和一表層的光接收元件中的層結(jié)構(gòu)示例的橫截面圖；圖5示意說(shuō)明采用RF頻段作為電源頻率(RF-PCVD)作高頻等離子體促進(jìn)的化學(xué)汽相淀積形成薄膜時(shí)所使用的生產(chǎn)設(shè)備的構(gòu)造；
圖6示意說(shuō)明采用VHF頻段作為電源頻率(VHF-PCVD)作高頻等離子體促進(jìn)的化學(xué)汽相淀積形成薄膜時(shí)所采用生產(chǎn)設(shè)備的淀積系統(tǒng)的構(gòu)造；圖7為表明關(guān)于本發(fā)明的光接收元件的光電導(dǎo)層的第二層區(qū)域的Eu與第二層區(qū)域中不同的Eg值時(shí)的光接收元件充電性能之間的關(guān)系的圖形；圖8為表明關(guān)于本發(fā)明的光接收元件的光電導(dǎo)層的第二層區(qū)域的Eu與第二層區(qū)域中不同Eg值時(shí)的光接收元件溫度特性間的關(guān)系的圖形；圖9為一表明關(guān)于本發(fā)明的光接收元件的光電導(dǎo)層的第二層區(qū)域的Eu與第二層區(qū)域中不同Eg值時(shí)的光接收元件曝光記憶(光記憶)間的關(guān)系的圖形。
下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
在這一說(shuō)明中，表征非單晶硅的“主要由硅原子構(gòu)成的非晶材料”經(jīng)常被稱(chēng)作為“非晶硅材料”，向“主要由硅原子構(gòu)成并含有至少一種氫原子和鹵素原子的非晶材料”經(jīng)常被叫做“a-SiX”。名詞“含有氫原子的非晶硅”也常稱(chēng)之為“氫化非晶硅”，而“含有鹵素原子的非晶硅”稱(chēng)作“鹵化非晶硅”，這些均包括在表達(dá)式“a-SiX”中。
本發(fā)明的光接收元件包括一主要以硅原子構(gòu)成并含有至少一種氫原子和鹵素原子的非晶(非單晶)材料形成的光電導(dǎo)層。此光電導(dǎo)層具有各自有特定光帶隙(Eg)和特征能量(Eu)的第一層區(qū)域和一第二層區(qū)域。
光電導(dǎo)層必須含有氫原子或鹵素原子。它可能既含有氫原子又含有鹵素原子。這使得能補(bǔ)償硅原子的懸空鍵并改善層的質(zhì)量，特別是改善光電導(dǎo)性和電荷保持性能。
在光接收元件中，氫原子和/或鹵素原子成份(Ch)在第一層區(qū)域中最好可能在由10原子％(百分?jǐn)?shù))至30原子％(百分?jǐn)?shù))的范圍內(nèi)，而在第二層區(qū)域中最好為由20原子％至40原子％，只要第一層區(qū)域中的Ch小于第二層區(qū)域的Ch。更好的是，在第一層區(qū)域中Ch可在不小于15原子％至小于25原子％的范圍內(nèi)，而在第二層區(qū)域中可在不小于25原子％至不大于35原子％的范圍內(nèi)。
在此，名詞“氫原子和/或鹵素原子成份(Ch)”在當(dāng)形成光電導(dǎo)層時(shí)僅加入氫原子的情況下是指“氫原子成份”，或者在僅加入鹵素原子的情況下指“鹵素原子成份”，或在加入氫原子和鹵素原子兩者的情況下指“氫原子成份和鹵素原子成份的總和”。單位“原子％”是一與氫原子和/或鹵素原子和硅原子的總成份之比。
本發(fā)明中的光電導(dǎo)層必須在第一層區(qū)間中具有一由1.70eV至1.82eV的光帶隙(Eg)和在第二層區(qū)域中由1.78eV至1.85的光帶隙，只要第一層區(qū)域的Eg小于第二層區(qū)域的Eg。更好的是，光電導(dǎo)層可在第一層區(qū)域內(nèi)具有不小于1.75eV至小于1.80eV的Eg和在第二層區(qū)域中不小于1.80eV至不大于1.83eV的Eg。
在本發(fā)明中的光電導(dǎo)層還必須具有一由以式(I)表示的函數(shù)的線(xiàn)性關(guān)系部分(指數(shù)曲線(xiàn)尾)得到的特征能量(Eu)lnα＝(1/Eu)·hγ+α1(I)式中，光子能量(hγ)被設(shè)定為一獨(dú)立變量，而光吸收頻譜的吸收系數(shù)(α)則為一相關(guān)變量。此特征能量Eu在第一層區(qū)域中為由50meV至65meV和在第二層區(qū)域中為由50meV至60meV，只要第一層區(qū)域的Eu大于第二層區(qū)域的Eu；最好在第一層區(qū)域中為大于55meV至不大于65meV和在第二層區(qū)域中不小于50meV至不大于55meV。
圖1表明本發(fā)明中光電導(dǎo)層的子帶隙光吸收頻譜的一例。光子能量(hγ)被畫(huà)作橫座標(biāo)，光吸收頻譜的吸收系數(shù)(α)的對(duì)數(shù)(lnα)被畫(huà)作縱座標(biāo)。這一頻譜可粗略地分成為二部分。其中一個(gè)為B部分，這里的吸收系數(shù)(α)相對(duì)光子能量(hγ)作指數(shù)變化，即lnα相對(duì)hγ作線(xiàn)性變化(此部分稱(chēng)作“指數(shù)曲線(xiàn)尾”或“Urback尾”)，另一個(gè)為部分A，這里lnα表現(xiàn)為較輕微的隨hγ變化。
lnα作線(xiàn)性變化的B部分對(duì)應(yīng)于因由價(jià)帶側(cè)的尾能級(jí)至導(dǎo)帶的光變遷引起的光吸收，而吸收系數(shù)(α)對(duì)光子能量(hγ)的依從關(guān)系則由下式(II)表示α＝α0exp(hγ)/Eu(II)式中α0為光電導(dǎo)層的特定常數(shù)。取式(II)兩邊的對(duì)數(shù)就得到上述式(I)。
lnα＝(1/Eu)·hγ+α1(I)式中α1為lnα0。
在式(I)中，特征能量(Eu)的倒數(shù)(1/Eu)指明圖1中B部分的斜度。Eu對(duì)應(yīng)于在價(jià)帶側(cè)上尾能級(jí)的指數(shù)能量分布的特征能量，因此較小的Eu表明在價(jià)帶側(cè)上的較小的尾能級(jí)。
子帶隙光吸收頻譜通常用深能級(jí)光譜法、等溫超容量光譜法、光熱極化光譜法、光聲頻譜法、或恒定光電流法加以測(cè)量。特別是恒定光電流法(后稱(chēng)為“CPM”)很有用。
在本發(fā)明中，光電導(dǎo)層的厚度在考慮到靜電復(fù)制性能、經(jīng)濟(jì)效益等方面加以恰當(dāng)?shù)卮_定。其厚度可優(yōu)先以取20μm至50μm之間，更較好的在23μm至45μm之間，由最好則在25μm至40μm之間。如果厚度小于20μm，靜電復(fù)制性能(例如充電性能和靈敏度)可能在實(shí)用中就不足。如果其大于50μm，則形成光電導(dǎo)層就可能需要較長(zhǎng)時(shí)間，從而增加生產(chǎn)成本。
光電導(dǎo)層的第二層區(qū)域可以?xún)?yōu)先地取這樣的厚度，即使得整個(gè)光電導(dǎo)層的厚度(第一層區(qū)域的厚度加上第二層區(qū)域的厚度)與第二層區(qū)域的厚度之比為1∶0.003至1∶0.15。如果此第2層區(qū)域的厚度的比小于0.003，電荷注入阻擋性能就可能成為不恰當(dāng)?shù)摹Ｌ貏e在當(dāng)?shù)诙訁^(qū)域被置于表層側(cè)時(shí)，預(yù)曝光和圖象式曝光的長(zhǎng)波長(zhǎng)成分就可能不能很好被吸收，從而使得某些情況中充電性能的溫度依賴(lài)性和曝光記憶就不能有效地降低。如果另一方面它大于0.15，為了得到第二層區(qū)域滿(mǎn)意的薄膜質(zhì)量，就必須在稍低于現(xiàn)有環(huán)境下第一層區(qū)域的淀積速度來(lái)加以形成，因而就要以較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)形成光電導(dǎo)層，從而使生產(chǎn)成本增加。
圖2A-2C說(shuō)明本發(fā)明中光電導(dǎo)層的層結(jié)構(gòu)示例(橫斷面)。圖2A中的光電導(dǎo)層11具有一第一層區(qū)域和第二層區(qū)域，而層的組構(gòu)為一第二層區(qū)域2a被疊加地形成在一第一層區(qū)域1上。圖2B中的光電導(dǎo)層11具有一第一層區(qū)域和一第二層區(qū)域，而其層組構(gòu)為第一層區(qū)域1被疊加地形成在一第二層區(qū)域2b上。圖2c中的光電導(dǎo)層11具有一第一層區(qū)域和二個(gè)第二層區(qū)域，其層組構(gòu)為第一層區(qū)域1疊加地形成在一第二層區(qū)域2b上，第二層區(qū)域2a則疊加地形成在第一層區(qū)域1上。標(biāo)號(hào)10指一基襯。
應(yīng)用上述層的組構(gòu)能減低充電性能的溫度依賴(lài)性和曝光記憶從而能達(dá)到本發(fā)明的目的。應(yīng)用圖2B中所示的層的組構(gòu)使得除上述效果外還能對(duì)粗糙圖象方面取得改善(對(duì)實(shí)體圖象檢驗(yàn)濃度分布作為圖象特性)。圖2C中所示光電導(dǎo)層既具有圖2A中的層組構(gòu)又具有圖2B中的層組構(gòu)，因此同樣地除上述效果外也可在粗糙圖象上面取得改善。
本發(fā)明中的光電導(dǎo)層由薄膜真空淀積來(lái)形成。具體說(shuō)，它可借助各種薄膜淀積過(guò)程來(lái)形成，作為舉例的如輝光放電包括AC放電CVD，例如低頻CVD、高頻CVD或微波CVD，和DC放電；以及濺射、真空金屬敷鍍、離子滲鍍、光CVD和熱CVD。當(dāng)采用這些薄膜淀積處理時(shí)，按照制造條件、對(duì)設(shè)備中資本投資的負(fù)擔(dān)程度、生產(chǎn)規(guī)模和對(duì)制造的光接收元件所要求的特性和性能來(lái)選擇合適的一種。輝光放電，特別是采用RF頻段或VHF頻段電源頻率的高頻輝光放電由于其對(duì)控制加工條件相對(duì)說(shuō)較容易而得到優(yōu)先考慮。
當(dāng)由輝光放電形成光電導(dǎo)層時(shí)，基本上是可將一能供給硅原子(Si)的原料氣體(起始?xì)怏w)，和一能供給氫原子的原料氣體和/或一能供給鹵素原子的原料氣體以所要求的氣體狀態(tài)導(dǎo)入進(jìn)一可被抽成真空的反應(yīng)器中，并可使得在該反應(yīng)器中發(fā)生輝光放電以便在一給定位置上預(yù)先設(shè)置的基襯上形成光電導(dǎo)層。
能供給Si的原料可包含氣態(tài)的或可氣化的硅烷，例如像SiH4、Si2H6、Si3H8和Si4H10等的氫化硅，均可有效地采用?？紤]對(duì)層的形成上處理的容易性和供給硅的效率，最好采用SiH4和Si2H6。
為將氫原子加入光電導(dǎo)層，在上述原料氣體中混和以規(guī)定量的H2、H2和He的混合氣體或含有氫原子的硅化合物氣體。這使得較易于控制光電導(dǎo)層中加入氫原子的比例。
能供給鹵素原子的材料最好包含氣態(tài)的或可氣化的鹵素化合物，例如鹵素氣體、鹵化物，含有鹵素的鹵素化合物和以一鹵素代替的硅烷衍生物。材料也可包含氣態(tài)的或可氣化的含有鹵素的氫化硅化合物，這也可能是有效的。鹵間化合物可特別地包含有氟氣體(F2)，BrF，ClF，ClF3，BrF3，BrF5，IF3和IF7。含有鹵素原子的硅化合物，即所謂的以鹵素原子替代的硅烷衍生物，可包含氟化硅，如SiF4和Si2F6。
上述原料氣體可單獨(dú)采用，或以二或多種的混合物形式應(yīng)用。
為控制光電導(dǎo)層中加入的氫原子和/或鹵素原子的數(shù)量，例如說(shuō)可控制基襯的溫度、被引入反應(yīng)器的被用于供給氫原子和/或鹵素原子的材料量、放電功率等。為加入上述原子的起始材料在被應(yīng)用時(shí)可以H2或He或H2和He的混合氣體(稀釋氣體)任意稀釋。
本發(fā)明中的光電導(dǎo)層最好能被加入在要求時(shí)能控制其電導(dǎo)性的原子。
能控制電導(dǎo)性的原子必須被包含在整個(gè)光電導(dǎo)層中而且還作均勻的濃度分布，但在層厚方向中某部分可有不均勻密度分布。但即使在當(dāng)某部分有不均勻濃度分布時(shí)，為使得加入它們的效果均勻地起作用，上述原子必須到處包含著，而且在與基襯表面平行的平面方向上作均勻濃度分布。
能控制電導(dǎo)性的原子可包含的用于半導(dǎo)體領(lǐng)域的所謂的雜質(zhì)，而且可能利用能賦予p型傳導(dǎo)的屬于周期表的類(lèi)族13(類(lèi)族3B)的原子(后稱(chēng)為“類(lèi)族IIIb原子”)，或能賦予型傳導(dǎo)的屬于周期表的類(lèi)族15(類(lèi)族5B)的原子(后稱(chēng)“類(lèi)族Vb原子”)。其中至少一種原子被利用。就是說(shuō)，可以單獨(dú)應(yīng)用一種原子，或者以混合物形式應(yīng)二種或更多種原子。
類(lèi)族IIIb原子可特定地包含硼(B)，鋁(Al)，鎵(Ga)，銦(In)和鉈(Tl)。其中B、Al，和Ga為優(yōu)選的。類(lèi)族Vb原子可包含磷(P)，砷(As)，銻(Sb)和鉍(Bi)。其中P和As優(yōu)先。
能控制其電導(dǎo)性的原子在光電導(dǎo)層的含量可優(yōu)先地定為1×10-2原子ppm至1×102原子ppm，較可取的為由5×10-2原子ppm至50原子ppm，和更好的是由1×10-1原子ppm至1×10原子ppm。也希望使得成分在第二層區(qū)域大于第一層區(qū)域中。
為了在結(jié)構(gòu)上結(jié)合能控制電導(dǎo)性的原子，可在形成層時(shí)將用于加入能控制電導(dǎo)性的起始原料，以氣體狀態(tài)連同用于形成光電導(dǎo)層的其它氣體一齊(如上所述)饋入反應(yīng)器。
這些可被用作為加入能控制電導(dǎo)性的原子的起始材料應(yīng)選自于那些在常溫和常壓下為氣態(tài)的或者那些至少在層形成條件下易于被氣化的材料。這種用于加入類(lèi)族IIIb原子的起始材料可包括一作為加入硼原子的材料的氫化硼如B2H6，B4H10，B5H9，B5H11，B6H10，B6H12和B6H14，以及鹵化硼，例如BF3，BCl3和BBr3。此外，材料還可包括AlCl3，GaCl3，Ga(CH3)3，InCl3和TlCl3。為加入類(lèi)族Vb原子的起始材料可包括作為加入磷原子的材料的氫化磷如PH3和P2H4，以及鹵化磷如PH4I、PF3、PF5，PCl3，PCl5，PBr3，PBr5和PI3。此外，能被有效地利用的材料還包括AsH3，AsF3，AsCl3，AsBr3，AsF5，SbH3，SbF3，SbF5，SbCl3，SbCl5，BiH3，BiCl3和BiBr3。
這些用于加入能控制電導(dǎo)性的原子的起始材料可在被應(yīng)用時(shí)以H2或He，或H2和He的混合氣體(稀釋氣體)隨意進(jìn)行稀釋。
在本發(fā)明中，在光電導(dǎo)層中加入至少一種硼原子、氧原子和氮原子也是有效的。這些原子在含量上優(yōu)選地是由1×10-5原子％至10原子％，較好的是由1×10-4原子％至8原子％，和更優(yōu)越的是由1原子％×10-3至5原子％，總的以光電導(dǎo)層中的硅原子、碳原子、氧原子和氮原子的總數(shù)為基礎(chǔ)。
這些碳原子、氧原子和氮原子必須被包含在整個(gè)光電導(dǎo)層中也必須作濃度均勻分布，但在層厚方向中某部分可以有非均勻的濃度分布。不過(guò)，即使在某些部分具有不均勻濃度分布時(shí)，為使它們的加入均勻地起有效作用，上述原子必須到處含有，并不在與基襯平行的平面方向上以均勻的濃度分布。
作為有效材料的能供給碳原子的材料可包括氣態(tài)的或可氣化的碳?xì)浠衔铮鏑H4、C2H2、C2H6，C3H8和C4H10?？紤]到在形成層時(shí)處理的容易性和饋C效率，材料最好包含CH4、C2H2和C2H6。這些能供給碳原子的原料氣體可在它們以氣體例如H2、He、Ar或Ne稀釋后隨意地利用。
能供給氮或氧的材料可包含氣態(tài)或可氣化的化合物，例如NH3，NO，N2O，NO2，O2，CO，CO2和N2。這些饋氮或氧的原料氣體可在它們以氣體例如H2、He、Ar或Ne稀釋后隨意應(yīng)用。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，形成具有所要求的薄膜特性的光電導(dǎo)層，必須恰當(dāng)?shù)匕匆笤O(shè)定能供給Si的原料氣休(后稱(chēng)“饋Si氣體”)與稀釋氣體的混合比例，反應(yīng)器內(nèi)部的氣壓，放電功率和基襯溫度。
被隨意用作稀釋氣體的H2或He，或H2與He的混合氣體的流動(dòng)速度可適當(dāng)?shù)匕凑展怆妼?dǎo)層組構(gòu)的設(shè)計(jì)在一理想范圍內(nèi)選擇，并且此稀釋氣體可以饋Si氣體為基礎(chǔ)，通常在由3至20倍的范圍內(nèi)被加以混合，較好的由4至15倍，更好的由5至10倍。
反應(yīng)器內(nèi)部的氣壓也可按照層組構(gòu)的設(shè)計(jì)在一理想范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)剡x擇。此壓強(qiáng)可在通常的范圍內(nèi)由1×10-4Torr至10Torr(1.333×10-2Pa至1.333×103Pa)，較好地由5×10-4Torr至5Torr(6.665×10-2Pa至6.665×102Pa)，而更好地由1×10-3Torr至1Torr(1.333×10-1Pa至1.333×102Pa)。
放電功率也可按照層組構(gòu)的設(shè)計(jì)在一理想范圍內(nèi)適當(dāng)選擇，為此放電功率與饋Si氣體的流動(dòng)速度之比(W/SCCM)可被優(yōu)先地設(shè)置在由3至8的范圍內(nèi)，更好些為由4至6。另外，在第二層區(qū)域的形成中放電功率與饋Si氣體的流速之比最好可設(shè)置得大于在第一層區(qū)域的形成中的比例，并在所謂的流通極限區(qū)域中形成。
基襯的溫度可通常被設(shè)置在由200℃至350℃，較理想的為由230℃至330℃，而更好的為由250℃至300℃。
上述饋Si氣體和稀釋氣體的混合比、反應(yīng)器內(nèi)部壓力、放電功率和基襯溫度的優(yōu)選條件范圍不能孤立地分開(kāi)確定。理想條件適宜于根據(jù)相互的和系統(tǒng)的關(guān)系來(lái)確定以便能形成帶有所要求性能的光接收元件。
本發(fā)明中所采用的基襯可以是一導(dǎo)體基襯或一由其表面至少在形成光電導(dǎo)層的一側(cè)經(jīng)過(guò)導(dǎo)電處理的電氣絕緣材料構(gòu)成的基襯，兩者均可采用。導(dǎo)體基襯可包括那些由金屬制成的，如Al，Cr，Mo，Au，In，Nb，Te，V，Ti，Pt，Pd或Fe或者它們的任何合金，例如不銹鋼。用作基襯經(jīng)受導(dǎo)電處理的電氣絕緣材料可包括合成樹(shù)脂薄膜或片，例如聚酯、聚乙稀、聚碳酸酯、乙酸纖維素、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙稀或酰胺，或玻璃或陶瓷。
本發(fā)明中所用的基襯可具有帶平滑平面或不平整表面的圓柱或片狀無(wú)端頭帶子的形狀?；r的厚度可適當(dāng)?shù)匕匆蟠_定。在作為一靜電復(fù)制光接收元件要求具有靈活性的情況中，此基襯只要其能作為一基襯良好運(yùn)行就可以將其作得盡可能地薄。但在通常情況下，考慮到其加工和處理、機(jī)械強(qiáng)度等等，基襯可能具有厚度10μm或較大。
在當(dāng)采用干涉光(例如激光)記錄圖象時(shí)，本發(fā)明中采用的基襯的表面可被作成不平整的，藉此可能有效地消除任何因可視圖象中出現(xiàn)的所謂干涉條紋而引起的劣質(zhì)圖象。在基襯的表面上作成的不平整度可采用公知的方法來(lái)產(chǎn)生，如日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No。60-168156、No.60-178457和No.60-225854中所揭示的。
作為使得表面不平整的另一種方法，是在基襯表面上作出許多呈球形軌跡的凹凸面。在這樣形成的不平整性中，基襯的表面具有的不平整度較之光接收元件所需分辨率要細(xì)微。這樣形成的不平整性可采用日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.61-231561中所揭示的已知方法來(lái)產(chǎn)生。
本發(fā)明的光接收元件的光電導(dǎo)層上最好疊加地形成一表層，它由一主要由硅原子構(gòu)成的并含有碳原子、氧原子和氮原子中的至少一種的非晶材料形成。
這些碳原子、氧原子和氮原子必須被包含在整個(gè)光電導(dǎo)層中，而且作均勻濃度分布，但在層厚度方向某些部分可以有非均勻濃度分布。但即使有某部分的不均勻濃度分布，為了使它們加入的效果均勻地實(shí)現(xiàn)，上述原子必須所有各處都包含，并在與基襯表面平行的平面方向上作均勻濃度分布。
圖3說(shuō)明具有此表層的光接收元件的層組構(gòu)示例(橫截面圖)。一光電導(dǎo)層11被疊加在基襯10的表面上，一表層12被疊加地形成在該光電導(dǎo)層上。在如圖3所示例子中，光電導(dǎo)層11具有一第一層區(qū)域1和一疊加地形成成第一層區(qū)域上的第二層區(qū)域2a(類(lèi)似于圖2A)。換句話(huà)說(shuō)，它可以具有如圖2B或圖2C中所示那樣的層組構(gòu)。
當(dāng)本發(fā)明中形成此表層時(shí)，其形成厚度可優(yōu)先地為由0.01μm至3μm，較好地為由0.05μm至2μm，而更好的是由0.1μm至1μm。如果層厚度小于0.01μm，此表層會(huì)因光接收元件應(yīng)用期間的摩擦等很快損耗。如果它大于3μm，則會(huì)發(fā)生例如殘留電位的增加等的靜電復(fù)制性能降低。
如上述的表層具有一自由表面，被作成以便改善抗?jié)裥?、連續(xù)重復(fù)使用性能、電擊穿強(qiáng)度、運(yùn)行環(huán)境特性和操作性能。像光電導(dǎo)層那樣，這一表層是利用非單晶材料形成的，特別是一種主要由硅原子構(gòu)成的非晶材料，并由此在重疊層之間的界面上保證良好的化學(xué)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
本發(fā)明的表層可以采用任何材料形成，只要它們是非單晶硅材料，特別是主要由硅原子構(gòu)成的非晶材料(即非晶硅材料)。例如，最好采用一種含有氫原子和/或鹵素原子(后稱(chēng)“a-SiX”的非晶硅材料。另外，更好的是采用一含有碳原子、氧原子和氮原子中至少一種的a-SiX。尤其是一含有碳原子的a-SiX為最好。當(dāng)應(yīng)用含碳原子的a-SiX作為主要組成形成此表層時(shí)，表層中的碳含量可優(yōu)先地以硅原子的總數(shù)和碳原子數(shù)為基準(zhǔn)的30原子％至90原子％的范圍之內(nèi)。
本發(fā)明中的表層要求包含氫原子或鹵素原子。也可以含有氫原子和鹵素原子兩者。在加入氫原子時(shí)，宜于對(duì)氫原子進(jìn)行控制以使得以組成原子的總數(shù)為基準(zhǔn)其含量為由30原子％至70原子％，優(yōu)選地為由35原子％至65原子％，更好的是由40原子％至60原子％。在當(dāng)加入鹵素原子時(shí)，宜于對(duì)鹵素原子進(jìn)行控制以使得以組成原子的總數(shù)為基準(zhǔn)其含量為由0.01原子％至15原子％，優(yōu)先地為由0.1原子％至10原子％，更好的是由0.6原子％至4原子％。
這樣來(lái)控制它們的成分使得可能補(bǔ)償硅原子的懸空鏈和改善層的質(zhì)量，特別是改善光電導(dǎo)性能和電荷保持性能。
用于靜電復(fù)制的光接收元件具有如下面所述的問(wèn)題。例如，充電性能可能因來(lái)自自由表面的電荷注入而惡化；充電性能可能因在一運(yùn)行環(huán)境中，例如在高濕度環(huán)境中，表面結(jié)構(gòu)的變化而改變；以及在電暈放電或以光照射時(shí)電荷由光電導(dǎo)層注入電荷表層可能因表層內(nèi)部的缺陷中俘獲電荷而引起重復(fù)應(yīng)用期間的余留成象(after-image)現(xiàn)象。這些是公知的由表層內(nèi)部存在的任何缺陷或不完善性(主要為硅原子或碳原子的懸空鍵引起)所造成的。
但在表層中加入氫原子和將表層中氫原子含量控制成30原子％至70原子％使得表層內(nèi)的缺陷大大降低，從而能在電性特性和高速連續(xù)應(yīng)用性能上得到改善。如果氫原子在含量上小于30原子％，在某些情況中就無(wú)法達(dá)到上述效果。但如果另一方面氫原子含量大于70原子％，表層的硬度可能降低，從而該層在一些情況中則無(wú)法承受重復(fù)應(yīng)用。氫原子含量在表層中可按照原料氣體的流速和比例、基襯溫度、放電功率、氣壓等在后述的加工制造時(shí)加以控制。
在表層中加入鹵素原子和將表層中鹵素原子控制成其含量為由0.01原子％至15原子％使得更有效地實(shí)現(xiàn)表層中硅原子與碳原子間的鍵的形成。而且，表層中的鹵素原子還能有效地防止硅原子與碳原子間的鍵因電暈放電等造成的斷裂。如果鹵素原子在含量上低于0.01原子％或大于15原子％，在一些情況下就不能達(dá)到上述效果。當(dāng)鹵素原子在含量上大于15原子％，由于過(guò)量的鹵素原子防礙表層中載流子的移動(dòng)而可能使得殘留電位和圖象記憶變得十分明顯。表層中鹵素原子含量可象對(duì)氫原子含量的控制那樣，按照原料氣體的流通速度和比例、基襯溫度、放電功率、氣體壓力等進(jìn)行控制。
本發(fā)明中的表層可以與前述的形成光電導(dǎo)層同樣的方式形成。例如，當(dāng)依靠輝光放電形成由一含有碳原子的a-SiX組成的表層時(shí)，通?？蓪⒁荒芄┙o硅原子的原料氣體、一能供給碳原子的原料氣體和一能供給氫原子的原料氣體和/或一能供給鹵素原子的原料氣體以所要求的氣態(tài)引入進(jìn)其內(nèi)部能被作成真空的反應(yīng)器，并使得在反應(yīng)器中發(fā)生輝光放電，從而在光電導(dǎo)層上預(yù)先設(shè)置在一定位置上的基襯上形成表層。
這些能供給硅原子、碳原子、氧原子和氮原子的原料中與光電導(dǎo)層的情況中的是相同的。作為能供給氫原子的材料，可采用H2氣體，H2和He的混合氣體或一種含有氫原子的硅化合物氣體。這些原料氣體在應(yīng)用中以所需量與其他氣體混合。這使得較容易地控制表層中的氫原子的加入比例。作為能供給鹵素原子的材料，可采用與光電導(dǎo)層中所用同樣的材料。上述原料氣體可各自單獨(dú)應(yīng)用，或者以二種或多種相混合的形式加以應(yīng)用。
為了控制被加入表層的氫原子和/或鹵素原子的量，可與光電導(dǎo)層情況下相同的方式進(jìn)行控制。
本發(fā)明中的表層，象前述的光電導(dǎo)層那樣，最好能被加入以能控制其導(dǎo)電性的原子。
此能控制導(dǎo)電性的原子必須被包含在整個(gè)表層中并作均勻濃度分布，但在層厚度方向某些部分可以有不均勻的濃度分布。不過(guò)即使在某些部分有不均勻濃度分布，為了使它們加入的效果均勻地起作用，上述原子必須到處都包含而且在與基襯表面平行的平面方向上作均勻的濃度分布。
能控制導(dǎo)電性的原子在表層中所含有的量?jī)?yōu)選的是由1×10-3原子ppm至1×103原子ppm，較好地是由1×10-2原子ppm至5×102原子ppm，而更好的是由1×10-1原子ppm至1×102原子ppm。
能控制導(dǎo)電性的原子的種類(lèi)，其起始材料，如將原子加入表層的狀態(tài)均可以與前述光電導(dǎo)層情況中的相同。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的形成具有所要求薄膜特性的表層，必須將饋Si氣體與稀釋氣體的混合比例、反應(yīng)器內(nèi)部的氣壓、放電功率和基襯溫度適當(dāng)?shù)匕匆笤O(shè)置。關(guān)于反應(yīng)器內(nèi)部的氣壓和基襯溫度，它們可以與光電導(dǎo)層情況中同樣的方式加以設(shè)定。
本發(fā)明中的以上述方式形成的表層被精細(xì)地作成從而能按照希望被賦予所需的性能。更具體說(shuō)，從結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)上看，具有硅原子、碳原子、氧原子和氮原子中的至少一種、以及氫原子和/或鹵素原子作為其組成的表層，取決其形成時(shí)的條件呈現(xiàn)由結(jié)晶到非晶的形式。由電氣特性的觀點(diǎn)看，它表現(xiàn)出由導(dǎo)體到半導(dǎo)體直至互絕緣的性質(zhì)，以及由光電導(dǎo)到非光電導(dǎo)的性質(zhì)。因而相應(yīng)地，對(duì)其形成的條件進(jìn)行嚴(yán)格的選擇以便能形成具有所要求特性的表層。例如說(shuō)，在當(dāng)該表層主要是用于改善其擊穿強(qiáng)度的目的時(shí)，此表層就被形成為具有在運(yùn)行環(huán)境中顯著的電氣絕緣性能的非晶形式。當(dāng)表層主要是為改善連續(xù)重復(fù)應(yīng)有的性能和運(yùn)行環(huán)境特性的目的是，它就被形成為將其上述電氣絕緣特性的等級(jí)降低到一定程度和具有對(duì)照射該層的光的一定的靈敏度的非晶形式。
本發(fā)明的光接收元件可在光電導(dǎo)層與表層之間具有一帶有較之表層含量為少的碳原子、氧原子和氮原子的阻擋層(一較低的表層)。這使得能在如充電等性能上更大的改善。
表層中在表層與光電導(dǎo)層間的界面的鄰近區(qū)域，可以設(shè)置一個(gè)區(qū)域，其中碳原子、氧原子和氮原子的含量向著光電導(dǎo)層減少。這使得可能改善表層與光電導(dǎo)層間的附著力、平滑地向表面移動(dòng)光載流子、和更多地降低固定因光電導(dǎo)層與表面間的界面處的反射光引起的干擾。
在本發(fā)明的光接收元件中，最好使一電荷注入阻擋層主要由硅原子構(gòu)成和包含有碳原子、氧原子和氮原子中的至少一種以及能控制導(dǎo)電性的原子，并使光電導(dǎo)層疊加地形成在這一電荷注入阻擋層上。較具體說(shuō)，在當(dāng)于導(dǎo)電的基襯與光電導(dǎo)層間作成有起著防止由導(dǎo)電基襯側(cè)注入電荷的功能的電荷注入阻擋層時(shí)，就使得能更有效地達(dá)到本發(fā)明的目的。在這種情況下，就對(duì)表層的存在與否沒(méi)有限定。較可取的是，可在光電導(dǎo)層上疊加地形成表層。
圖4說(shuō)明(橫截面圖)具有電荷注入阻擋層和表層的光接收元件的層組構(gòu)的示例。一電荷注入阻擋層13被疊加在一基襯10的表面上，一光電導(dǎo)層11被疊加地形成在電荷注入阻擋層13上，和一表層12被疊加地形成在該光電導(dǎo)層上。在圖4所示例子中，光電導(dǎo)層11具有一第一層區(qū)域1和一疊加地形成在其上的第二區(qū)域2a(與圖2A相同)。另一方面，可以具有如圖2B或圖2C中所示的層組構(gòu)。
本發(fā)明中電荷注入阻擋層可優(yōu)先地取其形成厚度為0.1μm至5μm，較好的可由0.3μm至4μm，而更好可取由0.5μm至3μm。如果層厚度小于0.1μm，電荷注入阻擋層的作用在某些情況中可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。另一方面如果它大于5μm，就不可能達(dá)到借助使該厚度增大所期望的對(duì)靜電復(fù)制性能的任何所要求的改善，還可能因?yàn)橛糜谛纬杀∧さ臅r(shí)間延長(zhǎng)導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。
本發(fā)明中電荷注入阻擋層在當(dāng)光接收元件以某一極性充電時(shí)具有防止由基襯側(cè)向光電導(dǎo)層注入電荷的作用，而在以相反極性充電時(shí)則顯現(xiàn)為無(wú)這樣的作用，這被稱(chēng)之為極性依賴(lài)性。
為了賦予這種功能，必須在電荷注入阻擋層中加入能控制其導(dǎo)電性的原子。在當(dāng)也將這種能控制導(dǎo)電性的原子加入光電導(dǎo)層時(shí)，它們?cè)陔姾勺⑷胱钃鯇又械暮勘仨毐蛔鞯么笥诠怆妼?dǎo)層中的含量。
此能控制導(dǎo)電性的原子必須被包含在整個(gè)電荷注入阻擋層中并作均勻的濃度分布，但在層厚方向可以在某部分有不均勻的濃度分布。此濃度分布不均勻的部分最好可以是較多分布在基襯側(cè)。不過(guò)即使在某部分有不均勻的濃度分布時(shí)，為了使它們的加入效果均勻地起作用，上述原子必須到處都包含而且在平行于基襯表面的平面方向上作均勻的濃度分布。
能控制導(dǎo)電性的原子在表層中的含量?jī)?yōu)選為由10原子ppm至1×104原子ppm，較好的是由50原子ppm至5×103原子ppm，而更好為由1×102原子ppm至3×103原子ppm。
能控制導(dǎo)電性的原子的種類(lèi)、其起始材料、和原子加入電荷注入阻擋層的方式均可以與前述光電導(dǎo)層的情況中的相同。
在本發(fā)明中，在電荷注入阻擋層中加入碳原子、氧原子和氮原子中的至少一種也是有效的。這些原子在含量上總的以電荷注入阻擋層中的硅原子、碳原子、氧原子和氮原子的總和為基準(zhǔn)優(yōu)選地取由1×10-3原子％至30原子％，較好地由5×10-3％20原子％，而更好地可取由1×10-2原子％至10原子％。
這些碳原子、氧原子和氮原子必須被包含在整個(gè)電荷注入阻當(dāng)層中而且作均勻的濃度分布，但在層厚度方向某部分可以有不均勻的濃度分布。不過(guò)，即使在某部分有不均勻濃度分布時(shí)，為了使它們加入的效果均勻地起作用，上述原子必須到處都含有，而且在平行于基襯表面的平面方向上作均勻的濃度分布。
以這種方式加入碳原子、氧原子和氮原子中的至少一種使得能更好地改善與其它被作成與電荷注入阻擋層相接觸的層的附著力。
本發(fā)明中電荷注入阻擋層可采用一主要由硅原子構(gòu)成的非晶材料(非晶硅材料)隨意地包含上述原子來(lái)形成。作為這一非晶硅材料，最好采用含有氫原子和/或鹵素原子(a-SiX)的非晶硅材料。此層中的氫原子和/或鹵素原子具有與前述的光電導(dǎo)層和表層的情況中同樣的效果。
電荷注入阻擋層中的氫原子和/或鹵素原子的含量以硅原子和氫原子和/或鹵素原子的總和為基準(zhǔn)優(yōu)選地可取1原子％至50原子％，較好地可取5原子％至40原子％，而更好地取10原子％至30原子％。
能供給硅原子、碳原子、氧原子和氮原子的材料可以與光電導(dǎo)層情況中的相同。作為能供給氫原子的材料可以采用H2氣體、H2和He的混合氣體或一種含有氫原子的硅化合物氣體。這些原料氣體在應(yīng)用時(shí)按所需的量與其它氣體混合。這使得更容易控制電荷注入阻擋層中加入氫原子的比例。作為能供給鹵素原子的材料可采用與光電導(dǎo)層中所用相同的材料。上述材料可各自單獨(dú)應(yīng)用，也可以二種或更多種的混合形式加以應(yīng)用。
本發(fā)明中電荷注入阻擋層由前述的薄膜真空淀積技術(shù)與形成光電導(dǎo)層同樣方式形成。
為了形成實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具有所要求薄膜特性的電荷注入阻擋層，必須適當(dāng)?shù)匕匆笤O(shè)定饋Si氣體與稀釋氣體的混合比、反應(yīng)器內(nèi)部的氣壓、放電功率和基襯溫度。對(duì)于放電功率，此放電功率與饋Si氣體的流通速度之比適宜于設(shè)定在由0.5至8的范圍內(nèi)，較好地是由0.8至7，更好為由1至6。饋Si氣體與稀釋氣體的混合比、反應(yīng)器內(nèi)部的氣壓和基襯溫度可按與光電導(dǎo)層情況同樣方式進(jìn)行設(shè)置。
在按照本發(fā)明的光接收元件的光電導(dǎo)層中鋁原子、硅原子和氫原子和/或鹵素原子最好能在層厚度方向作不均勻分布(亦即，在基襯側(cè)主要由鋁原子構(gòu)成并逐漸向著表面成為主要由硅原子構(gòu)成)。這帶來(lái)基襯與光電導(dǎo)層之間界面處附著情況的改善(特別是電荷注入阻擋層)以使難以發(fā)生細(xì)微的剝落和碎裂，以及成分的逐漸變化使得載流子能平穩(wěn)地由光電導(dǎo)層向基襯流動(dòng)，結(jié)果改善圖象質(zhì)量。
也可在基襯與光電導(dǎo)層之間設(shè)置一粘附層，或者在當(dāng)設(shè)置有電荷注入阻擋層時(shí)在此電荷注入阻擋層與基襯之間加以此粘附層。這種粘附層進(jìn)一步改善對(duì)基襯的附著作用。這種粘附層例如由Si3N4、SiO2、SiO或一主要由硅原子構(gòu)成的含有氫原子和/或鹵素原子和碳原子、氧原子和氮原子中的至少一種的非晶材料形成。
在基襯與光電導(dǎo)層之間，或者在設(shè)置有電荷注入阻擋層時(shí)在電荷注入阻擋層與基襯之間，還可設(shè)置一光吸收層(例如IR吸收層)。這種光吸收層防止由基襯反射的光所引起的干涉條紋的產(chǎn)生。
下面將詳細(xì)說(shuō)明按照本發(fā)明形成靜電復(fù)制光接收元件的設(shè)備和采用此設(shè)備形成上述各層的薄膜形成法。
圖5圖示說(shuō)明利用以RF頻段作為電源頻率的高頻等離子促進(jìn)CVD制造光接收元件的設(shè)備示例(后稱(chēng)“RF-PCVD”)，這是一種輝光放電。圖5中所示的加工設(shè)備按如下構(gòu)成。
這一加工設(shè)備主要由一淀積系統(tǒng)5100、一原料氣體饋給系統(tǒng)5200和一用于抽取反應(yīng)器5101內(nèi)部真空的抽空系統(tǒng)(圖中未示出)組成。在淀積系統(tǒng)5100中的反應(yīng)器5101中設(shè)置有一圓柱形基襯5102、一基襯加熱器5103和一原料氣體饋給管5104。一高頻匹配箱5105也被連接到反應(yīng)器。
此圓柱形基襯可采用任何措施加熱，只要它具有真空型的加熱部件。這樣一種為加熱基襯的加熱器可專(zhuān)門(mén)包括有電阻加熱器(例如一封裝加熱頭繞線(xiàn)性加熱器、平面加熱器和陶瓷加熱器)、熱輻射管加熱部件(例如鹵素管和紅外管)，和以一采用液體、氣體等作為熱介質(zhì)的熱交換裝置構(gòu)成的加熱元件。作為加熱裝置的表面材料，可采用象不銹鋼、鎳、鋁和銅等的金屬，陶瓷、防熱聚合樹(shù)脂等。另一種方法是，在反應(yīng)器外加設(shè)一專(zhuān)用于加熱的容器，基襯可在其中加熱之后及被運(yùn)送進(jìn)反應(yīng)器中?？梢圆捎眠@樣的方法。
層料氣體饋給系統(tǒng)5200由氣體罐5201-5206，與這些氣罐對(duì)應(yīng)設(shè)置的壓力控制器5251-5256，管道閥5211-5216、5221-5226、和5237-5236，及質(zhì)量流控制器5241-5246組成。原料氣體各自的氣罐的管道均經(jīng)由一輔助閥5261通過(guò)原料氣體管5106被連接到反應(yīng)器5101中的饋氣管5104。
利用圖5中所示的加工設(shè)備由RF-PCVD形成薄膜可按(例如)如下方法進(jìn)行。
首先將圓柱形基襯5102置入反應(yīng)器5101，并利用一抽空裝置(圖中未示出，例如一真空泵)將反應(yīng)器5101內(nèi)部抽取成真空。接著，利用用于加熱基襯的加熱器5103將圓柱形基襯5102的溫度控制在預(yù)定的溫度，例如由200℃至350℃。這一溫度適宜取為230℃至330℃，更好地可取由250℃至310℃。
在用于形成薄膜的原料氣體流進(jìn)反應(yīng)器5101之前，檢查氣罐閥5211～5216和反應(yīng)器的泄漏閥5107以確認(rèn)它們均是關(guān)閉的，同時(shí)還檢查流入閥5221-5226，流出閥5231-5236及一軸助閥5261以保證它們均是打開(kāi)的。
然后，打開(kāi)一主放氣閥5108以將反應(yīng)器5101和一氣管5106的內(nèi)部抽成真空。在真空計(jì)(G)5109的讀數(shù)表明為約5×10-6Torr的壓力時(shí)，關(guān)閉輔助閥5261和流出閥5231-5236。
此后，打開(kāi)氣罐閥5211-5216以便分別將各氣體由氣罐5201-5206引入進(jìn)反應(yīng)器5101，并以操作壓力控制器5251-5256來(lái)將各個(gè)氣體控制成具有約2kg/cm2的壓力。接著緩慢地打開(kāi)流入閥5221-5226以便分別將各氣體引進(jìn)質(zhì)流控制器5241-5246。
在這樣為開(kāi)始進(jìn)行薄膜形成準(zhǔn)備就緒之后，就按下列過(guò)程形成各個(gè)層。
在圓柱形基襯5102已達(dá)到一預(yù)定溫度時(shí)，將一些必須的流出閥5231-5236和輔助閥5261緩慢地打開(kāi)使合預(yù)定的氣體由氣罐5201-5206通過(guò)饋氣管5104饋入反應(yīng)器5101。接著操作質(zhì)流控制器5241-5246以便將各原料氣體調(diào)整得以預(yù)定速度流通。在該過(guò)程中主放氣閥5108被調(diào)節(jié)得(同時(shí)觀察真空計(jì)5109)使反應(yīng)器5101內(nèi)部的壓力達(dá)到不大于1Torr的預(yù)定壓力。
在此內(nèi)部壓力達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，將一帶有頻率例如為13.56MHz的RF電源(圖中未示出)設(shè)置為所要求的電功率，并通過(guò)匹配箱5105將RF電源供給到反應(yīng)器5101內(nèi)部以使得發(fā)生輝光放電。被饋入反應(yīng)器的原料氣體被這樣產(chǎn)生的放電能量所分解，從而在圓柱形基襯5102上形成主要由硅構(gòu)成的薄膜。在形成所要求厚度(層厚)的薄膜后停止RF電源的供給，并關(guān)閉流出閥以停止氣體流入反應(yīng)器。這樣就完成了薄膜的形成。
重復(fù)上述操作數(shù)次，藉此就能形成帶有所要求的多層結(jié)構(gòu)的靜電復(fù)制光接收元件。
在形成相應(yīng)的層時(shí)，除用于所需氣體的流出閥外的流出閥均必須全部關(guān)閉。而且為了防止相應(yīng)的氣體殘留在反應(yīng)器5101和由流出閥5231-5236伸至反應(yīng)器5101的管子中，關(guān)閉流出閥5231-5236，打開(kāi)輔助閥5261而后將主放氣閥5108完全打開(kāi)，以使得系統(tǒng)內(nèi)部再一次被抽成高度真空；這是可任選操作的。
為了達(dá)到均勻地形成薄膜，在形成薄膜的同時(shí)借助一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖中未示出)以一預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)該圓柱形基襯5102是有效果的。
不言而喻，上述過(guò)程可根據(jù)各層所形成的條件加以改變。
下面將介紹采用以VHF頻段作為電源頻率的高頻等離子促進(jìn)CVD(后稱(chēng)“VHF-PCVD”)制造靜電復(fù)制光接收元件的過(guò)程。
圖5中所示的加工設(shè)備中的淀積系統(tǒng)5100被圖6中所示的淀積系統(tǒng)5200替代，將其連接到原料氣體饋供系統(tǒng)5200。這樣就建立了一用于VHF-PCVD中的加工設(shè)備。
這一加工設(shè)備主要由一淀積系統(tǒng)(見(jiàn)圖6)，一原料氣體饋給系統(tǒng)(圖5中5200)和一用作抽空反應(yīng)器內(nèi)部的抽空系統(tǒng)(圖中未作出)組成。在圖6中所示的淀積系統(tǒng)中，在一反應(yīng)器6101中設(shè)置有圓柱形基襯6102、基襯加熱器6103、原料氣體饋給管(未示出)和一電極6110。一匹配箱6105也被連接到此電極。反應(yīng)器6101具有一排氣管6111并通過(guò)它與一抽空系統(tǒng)(圖中未示出)相連接。在反應(yīng)器中，由圓柱形基襯6102圍繞的空間形成一放電空間6112。在反應(yīng)器外面設(shè)置有用于轉(zhuǎn)動(dòng)此圓柱形基襯的基襯轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)(M)6113。此圓柱形基襯被與RF-PCVD情況中相同的方法加熱。
作為連接到淀積系統(tǒng)的原料氣體饋給系統(tǒng)，可采用與圖5中所示的原料氣體饋給系統(tǒng)5200同樣的系統(tǒng)。
利用這一加工設(shè)備由VHF-PCVD形成薄膜可按下述方法進(jìn)行。
首先，將圓柱形基襯6102置于反應(yīng)器6101中。在圓柱形基襯6102各自被基襯轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)6113帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)部依靠一抽空裝置(圖中未示出)，例如一擴(kuò)散泵，通過(guò)排氣管6111被抽成真空，將反應(yīng)器內(nèi)部壓力控制得不大于例如1×10-7Torr。跟著，各圓柱形基襯的溫度藉助基襯加熱器6103由加熱保持在預(yù)定的溫度200℃至350℃。優(yōu)選地溫度設(shè)定在由230℃至330℃，更好為250℃至310℃。
接著，以與上述RF-PCVD情況下的相同狀態(tài)進(jìn)行閥門(mén)操作和排氣，來(lái)將薄形成原料氣體饋送進(jìn)反應(yīng)器6101。
在這樣開(kāi)始形成薄膜準(zhǔn)備就緒之后，按照以下過(guò)程為形成各個(gè)膜層。
在各圓柱形基襯6102到達(dá)預(yù)定溫度時(shí)，緩慢打開(kāi)一些必須的流出閥和輔助閥以便將所說(shuō)的氣體由氣罐通過(guò)饋氣管饋送進(jìn)反應(yīng)器6101以氣體充滿(mǎn)放電空間6112。接著操作質(zhì)流控制器以便將各原料氣體調(diào)整得以預(yù)定速度流動(dòng)。在該過(guò)程中，調(diào)節(jié)主放氣閥(同時(shí)監(jiān)視真空計(jì))使放電空間6112內(nèi)部的壓力到達(dá)不大于1Torr的預(yù)定壓力。
在內(nèi)部壓力成為穩(wěn)定時(shí)，將具有例如500MHz的頻率的VHF電源(未示出)設(shè)定為所需電功率，并通過(guò)一匹配箱6105將一VHF電源提供到放電空間6112使得發(fā)生輝光放電。從而在放電空間6112中被饋進(jìn)的原料氣體即被放電能量所激勵(lì)而產(chǎn)生分離，以致在各導(dǎo)電基襯6102上形成所需的薄膜。在這一過(guò)程中，基襯依靠基襯轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)6113以所要求轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以便能均勻地形成膜層。在形成一具有所要求厚度的薄膜后停止供給VHF電源，并關(guān)閉流出閥以阻止氣體流入反應(yīng)器。從而完成了淀積膜的形成。
將上述操作重復(fù)數(shù)次，藉此即可形成具有所要求的多層結(jié)構(gòu)的靜電復(fù)制光接收層。
在形成相應(yīng)的層時(shí)，如RF-PCVD情況那樣，除所需氣體的流出閥之外的所有流出閥均必須關(guān)閉。而且為了防止相應(yīng)的氣體余留在反應(yīng)器和由流出閥延伸到反應(yīng)器的管道中，將流出閥關(guān)閉將輔助閥打開(kāi)，然后將主放氣閥完全打開(kāi)以便再次將系統(tǒng)內(nèi)部抽成為高度真空；這可以任選地操作。
不用說(shuō)，上述過(guò)程可按照各層形成的條件加以改變。
VHF-PCVD中放電空間中的壓力優(yōu)選地設(shè)置為由1mTorr(1.333×10-1Pa)至500mTorr(6.665×101Pa)，較好地為由3mTorr(3.999×10-1Pa)至300mTorr(3.999×101Pa)，而更好地是由5mTorr(6.665×10-1Pa)至100mTorr(1.333×101Pa)。
在采用VHF-PCVD的加工設(shè)備中，放電空間中所設(shè)的電極可以有任何大小和形狀，只要它不會(huì)造成放電失調(diào)即可。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用而言，它最好具有直徑由1mm至10cm的圓柱形狀。這里，電極的長(zhǎng)度也可隨意設(shè)定，只要它的長(zhǎng)度足以使電場(chǎng)均勻地作用于基襯上。此電極可無(wú)限制地由任何材料作成只要其表面是導(dǎo)電的就行。例如，通常采用諸如不銹鋼、Al、Cr、Mo、Au、In、Nb、Te、V、Ti、Pt、Pb和Fe等金屬，任一它們的合金，或者其表面以任何上述的作過(guò)導(dǎo)電處理的玻璃或陶瓷。
本發(fā)明人注意到光電導(dǎo)層中載流子的性能，并對(duì)帶隙中氫化和/或鹵化非晶硅的局部化狀態(tài)的濃度分布與充電性能、其溫度依賴(lài)性和曝光記憶(光記憶)之間的關(guān)系作了廣泛的研究。作為結(jié)果，已經(jīng)依靠在光電導(dǎo)層的厚度方向上控制帶隙中局部化狀態(tài)濃度分布，亦即控制氫原子和/或鹵素原子含量(Ch)，光帶隙(Eg)和特征能量(Eu)，以及還依靠疊加地形成兩種具有這些不同的值的層區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
更具體說(shuō)，將光電導(dǎo)層的光帶隙作得較大并將載流子對(duì)局部化能級(jí)的俘獲速度作得較小，藉此可大大改善充電性能并同時(shí)能降低其溫度依賴(lài)性，而且還能基本上免除曝光記憶的發(fā)生。在采用一定的層組構(gòu)時(shí)還能減輕粗劣圖象的產(chǎn)生。
上述這些可加以更詳細(xì)的說(shuō)明如下在氫化和/或鹵化非晶硅的帶隙中，普遍存在有一起因Si-Si鍵的結(jié)構(gòu)失調(diào)的尾(底)能級(jí)和一起因Si等的懸空鍵的結(jié)構(gòu)不完整的深能級(jí)。這些能級(jí)是公知的，起著俘獲和重新結(jié)合電子和空穴的中心的作用而使得裝置的特性降低。
作為充電性能的溫度依賴(lài)性的原因，亦即在當(dāng)以鼓形加熱器等加熱光敏元件時(shí)發(fā)生的充電性能降低的原因，被認(rèn)為是這樣的受熱激活的載流子被在充電時(shí)形成的電場(chǎng)引導(dǎo)向表面移動(dòng)同時(shí)重復(fù)它們的為帶隙中帶尾的局部化能級(jí)和深局部化能級(jí)的俘獲和釋放，并隨后消除表面電荷。在此，在充電期間載流子到達(dá)表面很少影響充電性能，但深能級(jí)中俘獲的載流子在充電后(在它們已穿過(guò)充電部件之后)到達(dá)表面將消除表面電荷而使得充電性能降低。充電之后被熱激勵(lì)的載流子也消除表面電荷使得充電性能降低。為了防止這一點(diǎn)，就需要阻止熱激勵(lì)載流子的產(chǎn)生還要改善載流子的活動(dòng)性。
因而，將光帶隙做得較大防止產(chǎn)生熱激勵(lì)載流子，而減小局部化能級(jí)中俘獲載流子的速度改善載流子的活動(dòng)性，以此就能防止充電性能降低。
至于曝光記憶(光記憶)，它也是在由空白曝光或圖像式曝光所生成的光載流子被俘獲在帶隙中局部化能級(jí)中和這些載流子保留在光電導(dǎo)層中時(shí)所引起的。較具體說(shuō)，在復(fù)印的某一過(guò)程中產(chǎn)生的光載流子中間，已經(jīng)保留在光電導(dǎo)層中的載流子在接著的充電時(shí)或者以后被由表面電荷形成的電場(chǎng)所清除，而在曝露于光線(xiàn)的部分的電位成為低于其他部分，從而就在圖象上產(chǎn)生濃度差。為防止這種情況，必須改善載流子的活動(dòng)性以使得它們?cè)谝粡?fù)印過(guò)程中能移動(dòng)穿過(guò)光電導(dǎo)層并盡可能不讓光載流子保留在這一層中。
這樣，設(shè)置其中Ch被作得較大、Eg被作得較大面且對(duì)Eu加以控制(降低)的層，藉此來(lái)阻止熱激勵(lì)載流子的產(chǎn)生而且還減小熱激勵(lì)載流子或局部化能級(jí)中俘獲的光載流子的比例，從而就能極大地改善載流子的活動(dòng)性。
下面將以舉例更詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明。本發(fā)明也決不限于這些示例。
例1采用圖5中所示的加工設(shè)備由RF-PCVD制造按照本發(fā)明的靜電復(fù)制光接收元件。在一經(jīng)鏡面磨削的直徑80mm的鋁柱體(基襯)上疊加地形成數(shù)個(gè)膜層，其順序?yàn)橐浑姾勺⑷胱钃鯇?、一光電?dǎo)層和一表層，它們是在表1中所示條件下形成的。在此，光電導(dǎo)層被形成為一第一層區(qū)域和一第二層區(qū)域，它們按此順序由電荷注入阻擋層側(cè)開(kāi)始被疊加地形成。
光電導(dǎo)層的第一層區(qū)域具有氫含量(Ch)為23原子％，光帶隙(Eg)1.77eV和特征能量(Eu)60meV。第二層區(qū)域具有Ch為32原子％，Eg為1.83eV和Eu為53meV。這些結(jié)果為由后述方法所得到的作為“Ch、Eg和Eu的測(cè)量”的值。
這樣產(chǎn)生的光接收元件的性能按后述方式評(píng)估。作為結(jié)果，在所有充電性能、溫度特性和曝光記憶方面均得到良好的值。在圖象上也沒(méi)有看到曝光記憶。既未發(fā)生斑點(diǎn)也未發(fā)生模糊圖象，僅看到微小的粗劣圖象，表明圖象特性?xún)?yōu)良。特別是在充電性能、溫度依賴(lài)性和曝光記憶方面，這一光接收元件表明較之具有僅形成有第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件的性能更好。
表1氣體品種/條件電荷注入阻擋層光電導(dǎo)層第一層區(qū)域 第二層區(qū)域表層SiH4(SCCM) 200200 100 10H2(SCCM) 3001,000 800 0B2H6(ppm) 2,000 2 10基于SiH4NO(SCCM)5 0 00CH4(SCCM) 0 0 0500基襯溫度(℃)290290 280 280壓力(Torr) 0.50.5 0.5 0.5RF功率(W) 500800 600 200層厚(μm) 3 28 20.5在此例中，還以同樣方式但在形成第二層區(qū)域中改變SiH4與H2的混合比、SiH4氣體與放電功率之比和基襯溫度制造了第二層區(qū)域中具有不同的Ch、Eg和Eu的各種不同的光接收元件。第一層區(qū)域和第二層區(qū)域的厚度分別固定為28μm和2μm。
這樣產(chǎn)生的各不同光接收元件的性能經(jīng)評(píng)估得到圖7、8和9中分別所示的結(jié)果。這些圖7、8和9表明關(guān)于本發(fā)明的光接收元件在光電導(dǎo)層的第二層區(qū)域中不同的Eg值時(shí)，第二層區(qū)域的Eu分別與光接收元件的充電性能、溫度特性和曝光記憶之間的關(guān)系。充電性能、溫度特性和記憶電位均以相對(duì)值表明，而以具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件的值作為1。由這些結(jié)果可清楚看到，具有特別是帶有1.8eV或以上的Eg和55meV或以下的Eu的第二層區(qū)域的光接收元件在充電性能、溫度特性和曝光記憶所有方面均表現(xiàn)出性能的改善。
例2
除第一層區(qū)域和第二層區(qū)域以相反次序疊加地形成外，以與例1相同的方式(在如表1所示的條件下)產(chǎn)生了按照本發(fā)明的靜電復(fù)制光接收元件。
以后述方式評(píng)估這樣產(chǎn)生的光接收元件的性能。作為一結(jié)果，在所有充電性能、溫度特性和曝光記憶上均取得良好的值。對(duì)于圖象也未看到曝光記憶。既無(wú)斑點(diǎn)也無(wú)糊圖象發(fā)生，僅稍微看到粗劣圖象，表現(xiàn)出良好的圖象特性。特別是在充電性能、溫度依賴(lài)性和粗劣圖象方面，這一光接收元件表現(xiàn)出較具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件更好的性能。
在本示例中也以與例1中同樣方式產(chǎn)生了在第二層區(qū)域中具有不同的Ch、Eg和Eu的各種光接收元件。在本示例中，具有特別是帶有1.8eV或以上的Eg和55meV或以下的Eu的第二層區(qū)域的光接收元件表明在無(wú)電性能和溫度特性方面性能得到改善，而使得大大減少粗劣圖象。
例3以與例1中同樣方式(在表1中所示的條件下)產(chǎn)生了一按照本發(fā)明的靜電復(fù)制光接收元件，所不同的是光電導(dǎo)層是由一第二層區(qū)域、一第一層區(qū)域和另一第二層區(qū)域按此順序從電荷注入阻擋層側(cè)開(kāi)始疊加地形成所組成的。
這樣產(chǎn)生的光接收元件的性以下述方式進(jìn)行評(píng)估。作為結(jié)果，在所有充電性能、溫度特性和曝光記憶上均得到良好的值。在圖象方面也未看到任何曝光記憶。既無(wú)斑點(diǎn)也無(wú)模糊圖象發(fā)生，僅稍微看到粗劣的圖象，表現(xiàn)出良好的圖象特性。在本示例中，特別是在充電性能、溫度依賴(lài)性、曝光記憶和粗劣圖象所有方面，這一光接收元件均表現(xiàn)為較一具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件性能更好。
在本例中也以與例1中同樣的方式產(chǎn)生了在第二層區(qū)域中具有不同的Ch、Eg和Eu的各種光接收元件。在本例中，具有特別是Eg為1.8eV或以上和Eu為55meV或以下的第二層區(qū)域的光接收元件在充電性能、溫度特性、曝光記憶和粗劣圖象所有方面都表明性能得到改善。
例4以與例1中同樣的方式但在表2中所示的條件下生成了按照本發(fā)明的靜電復(fù)制光接收元件。
光電導(dǎo)層的第一層區(qū)域具有氫含量(Ch)為20原子％，光帶隙(Eg)1.77eV和特征能量(Eu)60meV。第二層區(qū)域具有Ch為31原子％，Eg為1.83eV和Eu為52meV。這些結(jié)果是由后述方法作為“Ch、Eg和Eu的測(cè)量”所得到的值。
這樣產(chǎn)生的光接收元件的性能以后述方式進(jìn)行評(píng)估。作為結(jié)果，在所有充電性能、溫度特性和曝光記憶上都得到良好的值。在圖象方面也沒(méi)有看到任何曝光記憶。既無(wú)斑點(diǎn)也無(wú)模糊圖象發(fā)生，而粗劣圖象僅稍許看到，表明為良好的圖象特性。特別是在充電性能、溫度依賴(lài)性和曝光記憶方面，這一光接收元件表明較之具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件具有更好的性能。
表2光電導(dǎo)層氣體品種/條件 電荷注入阻擋層 第一層區(qū)域 第二層區(qū)域 表層SiH4(SCCM) 150 150 100 10H2(SCCM) 300 800 1,000 0B2H6(ppm) 2,0002 0.5 0基于SiH4NO(SCCM)50 0 0CH4(SCCM) 00 0 500基襯溫度(℃)260 260 260 260壓力(Torr) 0.4 0.5 0.5 0.3RF功率(W) 300 600 600 200層厚(μm) 3252 0.5例5按例1中同樣方式產(chǎn)生了按照本發(fā)明的靜電復(fù)制光接收元件，所不同的是，在表3中所示條件下進(jìn)行，光電導(dǎo)層由一第二層區(qū)域和一第一層區(qū)域按此順序從電荷注入阻擋層側(cè)開(kāi)始疊加地形成所組成的，而表層中硅原子和碳原子的濃度分布被作成在其厚度方向上作梯度變化。
表3中，用于表層的數(shù)值示為帶有箭頭(→)，它指明氣流速度中的改變。這在后面的表中也被采用。表3中，數(shù)據(jù)指明，SiH4和CH4的流速被改變(亦即SiH4減小和CH4增大)以形成其中Si原子的組成比和C原子的組成比逐漸改變的區(qū)域，而然后保持SiH4和CH4的流速恒定，來(lái)形成其中這些組成比為均勻的區(qū)域。
這樣產(chǎn)生的光接收元件的性能被以后述方式進(jìn)行了評(píng)估。作為結(jié)果，在所有充電性能、溫度特性和曝光記憶上均得到良好的值。在圖象方面也未看到任何曝光記憶。既無(wú)斑點(diǎn)也無(wú)模糊圖象發(fā)生，和僅稍微看到粗劣圖象，表現(xiàn)出良好的圖象特性。特別是在充電性能、溫度依賴(lài)性和粗劣圖象方面，此光接收元件表明較具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收裝置具有更好的性能。
表3光電導(dǎo)層氣體品種/條件 電荷注入阻擋層 第二層區(qū)域 第一層區(qū)域 表層SiH4(SCCM) 150 100 200 200→20→20H2(SCCM) 300 800 1,0000B2H6(ppm) 2,0000.5 20基于SiH4NO(SCCM)50 00CH4(SCCM) 00 0 50→600→600基襯溫度(℃)280 280 280 280壓力(Torr) 0.4 0.5 0.5 0.5RF功率(W) 300 600 600 150層厚(μm) 35 250.5注流速按箭頭(→)所指順序改變例6以與例1同樣方式產(chǎn)生按照本發(fā)明的靜電復(fù)制光接收元件，所不同的是，在表4中所示的條件下進(jìn)行，光電導(dǎo)層由一第二層區(qū)域和一第一層區(qū)域、按這種順序從電荷注入阻擋層側(cè)開(kāi)始疊加地形成所構(gòu)成，表層中硅原子和碳原子的濃度分布被作成在其厚度方向上作梯度變化，并在所有層中均加入氟原子、硼原子、碳原子、氧原子和氮原子。
這樣產(chǎn)生的光接收元件的性能被以后述的方法進(jìn)行了評(píng)估。作為結(jié)果，在所有充電性能、溫度特性和曝光記憶上都得到良好的值。在圖象方面也未看到任何曝光記憶。既無(wú)斑點(diǎn)也無(wú)模糊圖象發(fā)生，而僅稍許看到粗劣圖象，表現(xiàn)出良好的圖象特性。特別是在充電性能、溫度依賴(lài)性和粗劣圖象方面，，此光接收元件表明較具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件性能更好。
表4光電導(dǎo)層氣體品種/條件 電荷注入阻擋層 第二層區(qū)域 第一層區(qū)域表層SiH4(SCCM)150 50150 200→10→10SiF4(SCCM)5 1 15H2(SCCM) 500 400 600 0B2H6(ppm)1,500 1 21基于SiH4NO(SCCM) 100.1 0.1 0.5CH4(SCCM) 5 0.2 0.2 50→600→700基襯溫度(℃) 270 260 260 50壓力(Torr) 0.3 0.4 0.4 0.4RF功率(W)200 400 600 100層厚(μm) 3 2 20 0.5注流速按箭頭(→)所指順序改變例7以與例1同樣方式產(chǎn)生按照本發(fā)明的靜電復(fù)制光接收元件，所不同的是，在表5中所示的條件下進(jìn)行，表層中硅原子和碳原子的濃度分布被作成在其厚度方向上作梯度變化，并在基襯與電荷注入阻擋層之間設(shè)置一IR吸收層。設(shè)置這一IR吸收層是為了防止因由基襯反射的光而發(fā)生干涉條紋。
這樣產(chǎn)生的光接收元件的性能被以后述方法進(jìn)行了評(píng)估。作為結(jié)果，在所有充電性能、溫度特性和曝光記憶上均得到良好的值。在圖象方面也未看到任何曝光記憶。既無(wú)斑點(diǎn)亦無(wú)模糊圖象發(fā)生，未產(chǎn)生任何干涉條紋和僅稍許看到粗劣圖象，表現(xiàn)出良好的圖象特性。特別是在充電性能、溫度依賴(lài)性和曝光記憶方面，此光接收元件表明比具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件性能更好。
表5光電導(dǎo)層氣體品種/條件 IR吸收層 電荷注入阻擋層 第一層區(qū)域 第二層區(qū)域 表層SiH4(SCCM) 150150 15075 150→15→10GeH4(SCCM) 50 0 0 0 0H2(SCCM)200200 800800 0B2H6(ppm) 3,000 2,000 0.50.1 0基于SiH4NO(SCCM) 15→10 10→0 0 0 0CH4(SCCM) 0 0 0 0 0→500→600基襯溫度(℃) 260260 260260260壓力(Torr) 0.40.4 0.40.40.4RF功率(W) 150 150 600500 200層厚(μm) 1 3 25 5 0.7注流速按箭頭(→)所指順序改變。
例8以與例1同樣方式產(chǎn)生了按照本發(fā)明的靜電復(fù)制光接收元件，所不同的是，在表6中所示條件下進(jìn)行，光電導(dǎo)層由一第二層區(qū)域、一第一層區(qū)域和另一第二層區(qū)域按此順序自電荷注入阻擋層側(cè)開(kāi)始疊加地形成所組成，表層中的硅原子和碳原子的濃度分布被在其厚度方向作成 梯度變化。
這樣產(chǎn)生的光接收元件的性能被以后述的方式進(jìn)行了評(píng)估。作為結(jié)果，在所有充電性能、溫度特性和曝光記憶上均得到良好的值。在圖象方向來(lái)看到任何曝光記憶。既無(wú)斑點(diǎn)亦無(wú)模糊圖象發(fā)生，僅稍許看到粗劣圖象，表現(xiàn)出良好的圖象特性。特別是在此例中在所有充電性能、溫度依賴(lài)性、曝光記憶和粗劣圖象方面， 此光接收元件表明較具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件性能更好。
表6光電導(dǎo)層氣體品種/條件 電荷注入阻擋層 第二層區(qū)域 第一層區(qū)域 第二層區(qū)域 表層SiH4(SCCM)100 100 100 100 200→10H2(SCCM) 300 800 400 800 0B2H6(ppm)1,500 0.5 10.5 0基于SiH4NO(SCCM) 100 00 0CH4(SCCM) 0 0 0010→600基襯溫度(℃) 300 280 300 280 300壓力(Torr) 0.4 0.5 0.5 0.5 0.4RF功率(W) 200 600400600 150層厚(μm) 3 2 25 2 0.5注流速按箭頭(→)所指順序改變。
例9以與例1相同方式產(chǎn)生按照本發(fā)明的靜電復(fù)制光接收元件，不同之處在于，在表7中所示的條件下進(jìn)行，薄膜是利用圖6中所示設(shè)備由VHF-PCVD形成的，光電導(dǎo)層各自由一第二層區(qū)域和一第一層區(qū)域按此順序自電荷注入阻擋層側(cè)開(kāi)始疊加地形成而構(gòu)成的，各表層中硅原子和碳原子的濃度分布被作成在其厚度方向上作梯度變化。
第一層區(qū)域的Ch、Eg和Eu分別為23原子％、1.76eV和62meV。第二層區(qū)域的Ch、Eg和Eu分別為35原子％、1.85eV和55mev。
這樣產(chǎn)生的光接收元件的性能被以后述方式進(jìn)行了評(píng)估。作為結(jié)果，在所有充電性能、溫度特性和曝光記憶上均得到良好的值。在圖象方面也未看到任何曝光記憶。既無(wú)斑點(diǎn)亦無(wú)模糊圖象發(fā)生，而且僅稍許看到粗劣的圖象，表現(xiàn)出良好的圖象特性。特別是在充電性能、溫度依賴(lài)性和粗劣圖象方面，此光接收元件表明較之具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件有更好的性能。
表7光電導(dǎo)層氣體品種/條件 電荷注入阻擋層 第二層區(qū)域 第一層區(qū)域 表層SiH4(SCCM) 300 300500 200→10→10SiF4(SCCM) 5 3 3 10H2(SCCM) 400 2,500 3,000 0B2H6(ppm) 1,500 1 3 0基于SiH4NO(SCCM) 100 0 0CH4(SCCM)0 0 00→500→500基襯溫度(℃) 300 300 300 300壓力(Torr) 20202020VH功率(W)500 2,000 1,500 300層厚(μm) 3 3 250.5注流速按箭頭(→)所指順序改變例10以與例1同樣方式產(chǎn)生按照本發(fā)明的靜電復(fù)制光接收元件，不同的是，在表8中所示條件下生成，薄膜是采用圖中所示加工設(shè)備由VHF-PCVD形成的，并以氮原子代替碳原子加進(jìn)表層。
這樣生成的光接收元件被以后述方式進(jìn)行了評(píng)估。作為結(jié)果，在所有充電性能、溫度特性和曝光記憶上均得到良好的值。在圖象方面也未看到任何曝光記憶。既無(wú)斑點(diǎn)亦無(wú)模糊圖象發(fā)生，而僅稍許看到粗劣圖象，表現(xiàn)出良好的圖象特性。特別在充電性能、溫度依賴(lài)性和曝光記憶方面，此光接收元件表明比具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收層有更好的性能。
表8光電導(dǎo)層氣體品種/條件 電荷注入阻擋層 第一層區(qū)域 第二層區(qū)域 表層SiH4(SCCM) 300 300100 20H2(SCCM) 300 1,000 1,000 0B2H6(ppm) 3,000 1 0.2 0基于SiH4NO(SCCM)5 0 0 0NH3(SCCM) 0 0 0 200基襯溫度(℃)250 250250 250壓力(Torr)20 1515 20VH功率(W) 3001,000 800300層厚(μm) 3 252 0.3例11以與例1相同方式產(chǎn)生按照本發(fā)明的靜電復(fù)制光接收元件，所不同的是，在表9中所示條件下進(jìn)行，薄膜是采用圖6中所示加工設(shè)備由VHF-PCVD形成的，各光電導(dǎo)層均由一第二層區(qū)域和一第一層區(qū)域按此順序從電荷注入阻擋層側(cè)開(kāi)始疊加地形成而構(gòu)成，除碳原子外在表層中還加入氮原子和氧原子。
這樣生成的光接收元件被以后述方式進(jìn)行了評(píng)估。作為結(jié)果，在所有充電性能、溫度特性和曝光記憶上均得到良好的值。在圖象方面也未看到任何曝光記憶。既無(wú)斑點(diǎn)也模糊圖象發(fā)生，僅稍許看到粗劣的圖象，表出在良好的圖象特性。特別在充電性能，溫度依賴(lài)性和粗劣圖象方面，本光接收元件表明較之具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件有更好的性能。
表9光電導(dǎo)層氣體品種/條件 電荷注入阻擋層 第二層區(qū)域 第一層區(qū)域 表層SiH4(SCCM)150 80 150 20H2(SCCM) 400 800 800 0B2H6(ppm)1,500 1 2 0基于SiH4NO(SCCM) 5 0 0 10CH4(SCCM) 0 0 0 500基襯溫度(℃) 290 290 290 290壓力(Torr) 10 10 10 10VHF功率(W) 500600600200層厚(μm)2 5 30 0.5例12以與例1相同方式產(chǎn)生按照本發(fā)明的靜電復(fù)制光接收元件，所不同之處在于，在表10中所示條件下進(jìn)行，薄膜是采用圖6中所示加工設(shè)備由VHF-PCVD形成的，在光電導(dǎo)層和表層之間設(shè)置有一含有較表層少的碳原子而且還含有能控制其導(dǎo)電性的原子的中間層(上阻擋層)。
這樣生成的光接收元件的性能被以后述方式進(jìn)行了評(píng)估。作為結(jié)果，在所有充電性能、溫度特性和曝光記憶上均取得很好的值。在圖象方面也未看到任何曝光記憶。既無(wú)斑點(diǎn)也無(wú)模糊圖象發(fā)生，僅稍許看到粗劣圖象，表現(xiàn)出良好的圖象特性。特別是在充電性能、溫度依賴(lài)性和曝光記憶方面，此光接收元件表明較之具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件性能更好。
表10光電導(dǎo)層氣體品種/條件 電荷注入阻擋層 第一層區(qū)域第二層區(qū)域 中間層 表層SiH4(SCCM)150200100 100 10H2(SCCM) 300800300 0 0PH3(ppm) 1,000 0 00 0基于SiH4B2H6(ppm)0 0.50.1 500 0基于SiH4CH4(SCCM) 50 0 0300 500基襯溫度(℃) 270260260 250 250壓力(Torr)20 303015 15VH功率(W) 200 800 800 300200層厚(μm) 3205 0.10.5例13以與例1中同樣方式產(chǎn)生按照本發(fā)明的靜電復(fù)制接收元件，不同之處在于，在表11中所示條件下進(jìn)行，薄膜是采用圖6中所示加工設(shè)備由VHF-PCVD形成的，以C2H2替代CH4作為碳來(lái)源，不設(shè)置電荷注入阻擋層，各光電導(dǎo)層是由一第二層區(qū)域、一第一層區(qū)域和另一第二層區(qū)域按此順序自基襯側(cè)開(kāi)始疊加地形成而組成的，各表層中硅原子和碳原子的濃度分布被作成在其厚度方向上作梯度變化。
這樣形成的光接收元件的性能被以后述方式進(jìn)行了評(píng)估。作為結(jié)果，在所有充電性能、溫度特性和曝光記憶上均取得良好的值。在圖象方面也未看到任何曝光記憶。既無(wú)斑點(diǎn)亦無(wú)模糊圖象發(fā)生，僅稍許看到粗劣的圖象，表現(xiàn)為良好的圖象特性。此例中特別是在所有充電性能、溫度依賴(lài)性、曝光記憶和粗劣圖象方面，此光接收元件表明較之具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件性能更好。
表11光電導(dǎo)層氣體品種/條件 第二層區(qū)域 第一層區(qū)域 第二層區(qū)域 表層SiH4(SCCM) 100 100100 200→50→20H2(SCCM) 1,000 4001,000 0B2H6(ppm) 3 5 2 0基于SiH4C2H2(SCCM)1010 10 20→200→300基襯溫度(℃)280 280280 270壓力(Torr) 5050 50 20VHF功率(W) 800 400 800300層厚(μm)5 205 0.5注流速按箭頭(→)所指順序改變。
Ch、Eg、Eu的測(cè)量首先，在加工設(shè)備中將其中設(shè)置的鋁圓柱(基襯)以一取樣保持器來(lái)代替。此取樣保持器被用來(lái)在其上面放置取樣基片。它被加工成帶有槽子，并具有圓柱形狀。
為測(cè)量Ch采取如下過(guò)程。利用硅片作為取樣基片(基襯)，將硅片放于加工設(shè)備的取樣保持器上，在預(yù)定的條件下在基片的表面上各自獨(dú)立地形成第一層區(qū)域和第二層區(qū)域。這些層每一個(gè)形成的厚度為約1μm。這樣取得的具有第一層區(qū)域的基片和具有第二層區(qū)域的基片各自由FTIR(傅里葉變換紅外吸收光譜測(cè)定)作光譜測(cè)量以確定Ch。
為測(cè)量Eg和Eu采取下述過(guò)程。利用玻璃基片(#7059，CorningGlass Works供貨)作為取樣基片，將此基片放于加工設(shè)備的取樣保持器上，在預(yù)定條件下在基片表面上各自分開(kāi)地形成第一層區(qū)域和第二層區(qū)域。這些層每一個(gè)均形成厚度約1μm。這樣得到的具有第一層區(qū)域的基片和具有第二層區(qū)域的基片首先被進(jìn)行Eg測(cè)量。接著利用真空淀積在這些基片上形成Cr梳狀電極，然后對(duì)基片利用CPM進(jìn)行子帶隙光吸收波譜測(cè)量以確定Eu。
-光帶隙(Eg)的測(cè)量-利用分光光度計(jì)測(cè)量淀積在玻璃基片上的非晶硅薄的各個(gè)波長(zhǎng)時(shí)的傳遞系數(shù)，并按照下式(III)計(jì)算吸收系數(shù)(α)α＝(-1/d)×ln(T)(III)式中d為層厚(cm)，T為傳遞系數(shù)。
接著，將各個(gè)波長(zhǎng)的光子能量hγ(eV)畫(huà)作橫座標(biāo)，將吸收系數(shù)(α)與光子能量的乘積的均方根(α×hγ)1/2畫(huà)作縱座標(biāo)。所作曲線(xiàn)的直線(xiàn)部分的延伸線(xiàn)與縱座標(biāo)相交點(diǎn)的值即代表Eg。
-性能評(píng)估-
將各個(gè)所生成的光接收元件裝設(shè)進(jìn)一靜電復(fù)制設(shè)備(-佳能公司制造的復(fù)印機(jī)NP-6550，經(jīng)改造用于測(cè)試)，產(chǎn)生一圖象用于評(píng)估。在此，處理速度被設(shè)定為380mm/sec；在4lux·sec中預(yù)曝光(波長(zhǎng)為565nm的LED)；其充電部件的電流為100μA。
充電性能一表面電位計(jì)(Model344，Trek公司制造)被放置在靜電復(fù)制設(shè)備的顯影部件位置上，在上述條件下利用它測(cè)量光接收元件的表面電位。這樣取得的值被用來(lái)表明充電性能。
溫度特性(溫度依賴(lài)性)利用內(nèi)裝的鼓形加熱器將光接收元件的溫度由室溫(約25℃)改變到50℃，在上述條件下測(cè)量充電性能。測(cè)量期間每1℃溫度的充電性能中的變化量被用來(lái)表示溫度特性(溫度依賴(lài)性)。
記憶電位采用一鹵素?zé)糇鳛槠毓夤庠?，在上述條件下在每次不進(jìn)行曝光時(shí)和在一次曝光和充電之后再次曝光和充電時(shí)測(cè)量充電性能(表面電位)，而這兩者間之差即用來(lái)表示記憶電位。
圖象特性將各個(gè)產(chǎn)生的光接收元件裝設(shè)到一靜電復(fù)制設(shè)備中，形成圖象來(lái)觀測(cè)判別曝光記憶、粗劣圖象、斑點(diǎn)和模糊圖象。
圖7、8和9中各自所示的充電性能、溫度特性和記憶電位均是以相對(duì)值表示的，以具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件的值作為1。這里，具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件是在與用于生產(chǎn)相應(yīng)的具有第一層區(qū)域和第二層區(qū)域的光接收元件同樣條件下生產(chǎn)的。
如上述這些很清楚，按照本發(fā)明對(duì)氫原子和/或鹵素原子的含量(Ch)、光帶隙(Eg)和特征能量(Eu)加以控制而且還疊加地形成兩種這些值不同的層，因而可大大改善光接收元件的光電導(dǎo)性和光電變換特性。例如，充電特性可大大改善，同時(shí)可使其溫度依賴(lài)性降低，曝光記憶例如空白記憶和重影可基本上不再發(fā)生，并能夠改善圖象濃度的均勻性(例如可使所謂的粗劣圖象較少出現(xiàn))。
而且在當(dāng)光電導(dǎo)層由第一層區(qū)域和第二層區(qū)域組成、并按這種順序從基襯側(cè)開(kāi)始疊加地形成的情況下，光接收元件表現(xiàn)在充電性能、溫度依賴(lài)性和曝光記憶方面較之具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件性能更好。在當(dāng)電導(dǎo)層由第二層區(qū)域和第一層區(qū)域組成、按這一順序由基襯側(cè)開(kāi)始疊加地形成的情況下，光接收元件表現(xiàn)在充電性能、溫度依賴(lài)性和粗劣圖象方面較之具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件性能更好。在當(dāng)光電導(dǎo)層由第二層區(qū)域、第一層區(qū)域和另一第二層區(qū)域組成、按這一順序從基襯側(cè)開(kāi)始疊加地形成的情況下，光接收元件表現(xiàn)在所有充電性能、溫度依賴(lài)性、曝光記憶和粗劣圖象方面較之具有僅形成第一層區(qū)域的光電導(dǎo)層的光接收元件性能更好。
帶有本發(fā)明的光接收元件的靜電復(fù)制設(shè)備使得能形成沒(méi)有斑點(diǎn)或模糊圖象的，濃淡鮮明的和具有高分辨率的高質(zhì)量圖象。
在對(duì)光接收元件設(shè)置電荷注入阻擋層、表層、光吸收層(亦即IR吸收層)、中間層(上阻擋層)、阻擋層(下阻擋層)和粘附層時(shí)上述各種性能可進(jìn)一步改善。
權(quán)利要求
1.一種光接收元件，包括一基襯和一光電導(dǎo)層，此光電導(dǎo)層由一主要由硅原子構(gòu)成的和至少含有一種氫原子和鹵素原子的非單晶材料形成，所述光電導(dǎo)層包括重疊地形成的一第一層區(qū)域和一第二層區(qū)域，所述第一層區(qū)域具有由1.70eV至1.82eV的光帶隙(Eg)和由50meV至65meV的特征能量(Eu)，其中Eu是由一以式(I)表示的函數(shù)的線(xiàn)性關(guān)系部分或指數(shù)曲線(xiàn)尾得到的lnα＝(1/Eu)hγ+α1(I)式中，光子能量hγ被設(shè)定為獨(dú)立變量，而光吸收頻譜的吸收系數(shù)α則作為相關(guān)變量；所述第二層區(qū)域具有由1.78eV至1.85eV的Eg和由50meV至60meV的Eu，只要第一層區(qū)域的Eg小于第二層區(qū)域的Eg和第一層區(qū)域的Eu大于第二層區(qū)域的Eu。
2.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是所述至少一種氫原子和鹵素原子的含有量是，在第一層區(qū)域中氫原子和/或鹵素原子含量(Ch)為10原子百分?jǐn)?shù)至30原子百分?jǐn)?shù)，而在第二層區(qū)域中為20原子百分?jǐn)?shù)至40原子百分?jǐn)?shù)，只要第一層區(qū)域中的Ch小于第二層區(qū)域中的Ch。
3.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是整個(gè)光電導(dǎo)層的厚度與一第二層區(qū)域的厚度之比為1∶0.003至1∶0.15。
4.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是所述光電導(dǎo)層各具有一第一層區(qū)域和一第二層區(qū)域，第二層區(qū)域被重疊地形成在第一層區(qū)域上。
5.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是所述光電導(dǎo)層各具有一第一層區(qū)域和一第二層區(qū)域，第一層區(qū)域被重疊地形成在第二層區(qū)域上。
6.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是所述光電導(dǎo)層具有一第一層區(qū)域和二個(gè)第二層區(qū)域，第一層區(qū)域被重疊地形成在第二層區(qū)域之一上，另一第二層區(qū)域被重疊地形成在第一層區(qū)域上。
7.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是所述光電導(dǎo)層包含有至少一種屬于周期表類(lèi)族13的能賦予p型傳導(dǎo)的原子和屬于周期表類(lèi)族15的能賦予n型傳導(dǎo)的原子。
8.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是所述光電導(dǎo)層包含至少一種選自由碳、氧和氮原子組成的類(lèi)族中的原子。
9.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是一主要由硅原子構(gòu)成的并含有至少一種選自由碳、氧和氮原子組成的類(lèi)族中的原子的表層被重疊地形成在所述光電導(dǎo)層上。
10.按照權(quán)利要求9的光接收元件，其特征是所述表層具有0.01μm至3μm的厚度。
11.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是所述光電導(dǎo)層被設(shè)置在一電荷注入阻擋層上，所述電荷注入阻擋層由一主要由硅原子構(gòu)成的、并含有至少一種選自由碳、氧和氮原子組成的類(lèi)族中的原子和至少一種屬于周期表的類(lèi)族13的能賦予p型傳導(dǎo)的原子以及屬于周期表的類(lèi)族15的能賦予n型傳導(dǎo)的原子的非單晶材料所形成。
12.按照權(quán)利要求11的光接收元件，其特征是所述電荷注入阻擋層具有0.1μm至5μm的厚度。
13.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是所述光電導(dǎo)層具有20μm至50μm的厚度。
14.按照權(quán)利要求9的光接收元件，其特征是所述光電導(dǎo)層被設(shè)置在一電荷注入阻擋層上，所述電荷注入阻擋層由主要由硅原子構(gòu)成的、并含有至少一種選自由碳、氧和氮原子組成的類(lèi)族的原子和至少屬于周期表的類(lèi)族13的能賦予p型傳導(dǎo)的原子以及屬于周期表的類(lèi)族15的能賦予n型傳導(dǎo)的原子的非單晶材料形成。
15.按照權(quán)利要求11的光接收元件，其特征是所述電荷注入阻擋層具有0.1μm至5μm的厚度。
16.按照權(quán)利要求9的光接收元件，其特征是所述非單晶材料是非結(jié)晶的。
17.按照權(quán)利要求11的光接收元件，其特征是所述非單晶材料為非結(jié)晶的。
18.按照權(quán)利要求14的光接收元件，其特征是所述非單晶材料為非結(jié)晶的。
19.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是在所述光電導(dǎo)層上設(shè)置有一表層。
20.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是在所述光電導(dǎo)層與所述基襯之間設(shè)置一電荷注入阻擋層。
21.按照權(quán)利要求20的光接收元件，其特征是所述電荷注入阻擋層具有屬于周期表的類(lèi)族13或類(lèi)族15的原子。
22.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是在所述光電導(dǎo)層與所述基襯之間設(shè)置有一電荷注入阻擋層，在所述光電導(dǎo)層上設(shè)置有一表層。
23.按照權(quán)利要求22的光接收元件，其特征是所述電荷注入阻擋層具有屬于周期表的類(lèi)族13或類(lèi)族15的原子。
24.按照權(quán)利要求1的光接收元件，其特征是所述非單晶材料是非結(jié)晶的。
全文摘要
一種光接收元件，包括一基襯和一光電導(dǎo)層，此光電層由一主要由硅原子構(gòu)成并含有氫原子和鹵素原子至少一種的非單晶(例如非結(jié)晶的)材料形成，其中該光電導(dǎo)層具有互相在光帶隙(Eg)和特征能量(Eu)方向的特定范圍內(nèi)有不同值的第一層區(qū)域和第二層區(qū)域，此特征能量(Eu)由下式表示的函數(shù)的線(xiàn)性關(guān)系部分或指數(shù)曲線(xiàn)尾求得Inα＝(1/Eu)·hγ+α
文檔編號(hào)G03G5/08GK1167277SQ9611141
公開(kāi)日1997年12月10日 申請(qǐng)日期1996年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月23日
發(fā)明者新納博明 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社