具有改进的图象制作性能的光接收元件的制作方法

专利名称:具有改进的图象制作性能的光接收元件的制作方法
本发明涉及具有改进的图象制作性能的光接收元件，它适用于高速的连续图象制作系统，如高速电子摄影复印系统、高速传真系统及高速印刷机系统。
已提出过各种用于电子摄影的光接收元件。在公知的光接收元件中，公众目前集中注意的是用含硅原子作为主要组分原子的非晶材料(以下称之为“A-Si”)形成的光电导层的光接收元件〔如未实审的日本专利公开昭和54(1979)-86341及昭和56(1981)-83746中所公布的那样〕，因为与其他的光接收元件相比，除了在光敏区中具有优良的匹配特性外，所述光电导层还具有高的维氏(Vicker)硬度，而且它对生物及人在使用中都没有危害。
具体地讲，所述光接收元件具有由包含氢原子(H)和卤素原子(X)(以下称为“A-Si(H，X)”)的A-Si材料构成的光电导层，和叠在所述光电导层上并由能传播所用光的高阻非晶材料构成的表面层组成，所述表面层用来有效地防止光电导层在充电过程中被注入电荷，并用来改善抗潮性、重复使用中的抗损坏性、抗击穿电压性、使用环境特性和光电导层的寿命。
对于设置在光接收元件的光电导层上的这种表面层，已提出了多种方案，它们为光电导层显示出了上述的功能。
在这些公知表面层中，一种由包含较少量的从碳原子(C)、氧原子(O)和氮原子(N)中选出的至少一种原子的A-Si(H，X)材料(以下称“A-Si(C，O，N)(H，X)”)构成的表面层通常被认为是最佳的。
但是，对于具有任何公知表面层的光接收元件，即使是上述最佳表面层，也仍存在未解决的问题，特别是关于允许一种可用的光源和高速地获得高质量图象的问题。
这就是说，第一，很难有效并大规模地形成具有均匀的厚度和稳定的膜质量的前述最佳表面层，所形成的表面层常会缺乏均匀的厚度和一致的组分。
另外，无论如何，具有这种表面层的光接收元件要重复地使用，例如，用在电子摄影复印系统中。在此情况下，表面层会被复印纸、调色剂、图象生成系统、清洗剂等的机械作用及区域性局部磨擦力的作用而逐渐磨掉，从而导致厚度上的不均匀。这些涉及到已处于或将处于不均匀状态的表面层厚度的问题，在存在表面层和光电导层之间的分界面(该分界面产生光反射)的情况下经常导致光接收元件的反射率的局部不均匀。这使光接收元件在光敏性上存在缺陷，结果，要产生的图象将有不均匀的图象密度，这在电子摄影中是一个严重的问题。
另外，由于要求上述表面层在某些方面具有高抵抗性，在重复使用光接收元件，特别是在高速使用时，有时会产生出剩残电压。此时，由于所述剩残电压，随着光接收元件的重复使用，就会产生图象质量降低的问题。在长期重复使用光接收元件时，将会有另一涉及表面层的问题，即其防止产生劣质图象的作用将逐渐消失，从而使劣质图象产生。
另外，即使对具有上述表面层的这种所需光接收元件，还有其他的问题。即有时表面层的表面上发生反射光且表面层与光电导层之间的界面上产生的另外的反射光将处于其下方。在此情况下，有时这些反射光的反射率会随反射光波长、表面层厚度和表面层的反射率而有很大改变，这便导致光电导层的色敏感性的不均匀并使产生的图象在密度上不均匀。
上述涉及表面层的问题在传统普通速度电子摄影复印系统中是不严重的，并可以忽略，但在高速连续图象制作系统中，如采用如激光的相干光作光源的高速电子摄影复印系统、高速传真系统和高速印刷系统，特别是在数字式高速连续图象制作系统中，所述问题是严重的，必须解决这些问题才能使光接收元件被有效利用。
为解决上述问题，提出了下述方案，其出发点是发生在表面层与光电导层界面上的反射光可借助调节界面处的表面层及光电导层的折射率而被消除(a)一种使反射层的组份与光电导层在两层界面处的组分相近或相同的方法，(b)一种从使光有效地照到光电导层的观点看使表面层的光带隙足够大的方法，(c)一种包括方法(a)和(b)的组合的方法。
但是，任何这些方法在获得能足够满足高速连续图象制作系统的要求的所需光接收元件时并不可靠，并且仍留有一些要解决的问题，主要是涉及剩残图象和灵敏度的问题，它们可能是因表面层与光电导层间的光吸收的出现而产生的光载体而引起的。
在这个背景下，数字式高速连续图象制作系统逐渐得以广泛应用，且对于提供所需的光接收元件有一种增加的社会需求。这种光接收元件能充分满足这种数字式高速连续图象制作系统的要求，并总能稳定地表现出上述系统的光接收元件的所需功能。
本发明的目的是消除在传统电子摄影中用的光接收元件中的上述问题并提供一种改进的光接收元件，该元件能在不存在上述问题的情况下有效地用于高速连续图象制作系统中，并能满足上述要求。
本发明的另一目的是提供一种改进的光接收元件，即使是在高速连续地形成图象的情况下，该元件也能稳定保持其原来的光谱敏感性并能摆脱涉及上述重象及灵敏度的问题。
本发明人为克服传统光接收元件的上述问题作了深入研究，并达到了上述目的，结果，根据下述发现而完成了本发明。
即，本发明人实验确定，传统光接收元件的上述问题主要来源于层形成过程中产生的表面层厚的不均匀状态、因其重复使用而导致的不均匀状态和表面层与光电导层间界面处反射光的发生。本发明人进行了进一步研究，认为解决问题的线索在于表面层和光电导层间的界面，并对表面层厚给予了适当的注意。
结果，本发明人发现下列现象与表面层厚度、表面层及光电导层的折射率、及表面层的层质量和光电导率有关。
即，首先，设表面层的折射率为n，表面层厚为d，入射光波长为λ，m和m′分别为1，2或更大之整数，当2nd等于(m-1/2)·λ时反射光变小，当2nd等于m′λ时反射光变大。
在具有由包含从碳原子、氧原子和氮原子中选出的至少一种原子的A-Si(H，X)材料(以下称“A-Si(C，O，N)(H，X)”)组成的表面层的具体光接收元件例子中，其折射率n＝2.0，当来自半导体激光器等的入射光波光为800nm时，在表面层厚分别为1000
、3000
、5000
的情况下，光反射是很少的，但当表面层厚度(d)分别为2000
，4000
、6000
时变为大约30%。
类似地，当入射光波长为550nm(可见光的中心值)时，表面层厚(d)分别为690
、2060
、3440
时反射极少，而在表面层厚(d)分别为1380
、2750
、4130A时变为30%或更多。
在这些现象的基础上，发现在传统光接收元件中，反射率在有些情况下变大，而当表面层厚增大的某些情况下变小，而反射率(0%-30%)的这些变化主要地导致了前述问题。
根据这些发现，本发明人发现;即使是在光接收元件表面层厚原来不均匀或由于重复使用而处于不均匀状态的情况下，传统光接收元件的上述问题可通过消除或减小表面层与光电导层之间的界面上的反射光来解决。
根据上述结果，本发明人曾试图改变光接收元件中表面层组分的分布状态，以达到减少或消除表面层与光电导层间界面处发生的反射光的目的。
即，根据上述情况研究了具有由包含较大量的从碳原子(C)、氧原子(O)、和氮原子(N)中选出的至少一种原子的A-Si(C，O，N)(H，X)材料组成的表面层的光接收元件后，发现了下列事实。
一个发现是当分别在表面层的自由表面侧和在表面层的光电导层一侧为从碳原子(C)、氧原子(O)及氮原子(N)〔以下称“原子(C，O，N)或简称“(C，O，N)”〕选出的至少一种原子建立了高浓度层区和低浓度层区并在使所掺的原子(C，O，N)在层厚方向上的分布浓度不连续时，则表面层及光电导层的折射率间的匹配变得不充分，而且表面层内折射率间的配合也变得不充分，从而导致光谱灵敏性的不均匀。
另一发现是，当原子(C，O，N)掺入表面层中的方式，使分布浓度按在表面层的光电导层侧小而在其自由表面侧大的状态中连续改变，以使表面层及光电导层折射率在两层间匹配并促进光射入光电导层时，虽然表面层和光电导层间界面处的反射光有点减小，但形成了不希望的层质量低劣的层区，其光学带隙(Egopt)在表面层的界面区过窄，从而由于该区中的光吸收而产生出光载体，光载体再限于其中，这便导致所得图象质量的损害。
考虑到上述事实，本发明人对原子(C，O，N)在光接收元件的表面中的分布状态进行了另一种尝试，用图2所示方法作了如下尝试。
顺便地说，图2是光接收元件的部分剖视图，其中显示有光电导层203、表面层204、自由表面207和表面层204及光电导层203间的界面208。在图2中，斜的实线表示表面层204中原子(C，O，N)分布浓度不断增加的状态，△n代表表面层204及光电导层203的折射率在邻近两层之间的界面208处的表面层区域204内的差值。
即，本发明人制备了一种光接收元件，它具有在铝圆柱体上并对应于光电导层203的、由A-Si∶H∶X组成的光电导层，和对应于表面层204的、由A-Si(C，O，N)(H，X)组成的表面层，其中原子(C，O，N)是以下列方式掺入表面层的。
即把原子(C，O，N)加入表面层204时，使其分布浓度从界面208的位置开始向表面层204的自由表面207不断增加(如图2所示)，表面层204的折射率(n)及光电导层203的折射率(n、p)在两层之间的界面208处有一差值△n，这在图象制作过程中可忽略。检查所形成的光接收元件，发现界面208处的反射光大大减少;由表面层和光电导层之间的关系导致的上述各种问题几乎全能消除;而这种光接收元件可理想地用于高速连续图象制作系统，因为在这种图象制作系统中该元件总能稳定地形成高质量图象。
本发明人从下述实验1到3的结果发现，上述折射率差(△n)的范围对获得所需光接收元件确实重要，这种元件可有效地用于高速连续图象制作系统，如高速电子摄影复印系统、高速传真系统、高速印刷系统等，以△n≤0.62为好，△n≤0.4更好。
实验1观测到了在表面层中含有的原子(C，O，N)的数量，其折射率和光带隙的关系。
(1)样品的制备为了对要成为表面层204的层测量折射率和光带隙宽度，用常规的辉光放电膜层淀积设备在各自的康宁(Corning)7059号玻璃片(康宁玻璃工厂的产品)上形成了具有各种硅原子(Si)和碳原子(C)成分的层，具有各种硅原子(Si)和氧原子(O)成分的层，以及具有各种硅原子(Si)和氮原子(N)成分的层。
在每一种情况中，玻璃片放置在淀积室内基底座的表面上，并且淀积室的内部空间调节到小于10-7乇的真空度。玻璃片被加热到预定温度，并且保持在那个温度。在这之后，将成膜原料气体引入淀积室，同时控制它们的流率。在成膜原料气体的流率和内部压强稳定以后，施加一个放电能量以形成放电等离子体，在玻璃片上淀积一层膜。
控制成膜时间，使要淀积的膜的厚度不会由于膜对光的吸收而产生误差，也不产生玻璃片的组分带来的影响，并且能够确定光吸收系数对波长的依赖性。
在玻璃片上形成了具有适当厚度的膜以后，断开电源，停止送入成膜原料气体，淀积室的真空释放到大气压，然后玻璃片被冷却到室温。之后，从淀积室取出具有一层淀积膜的玻璃片。
(2)观测对上述制备的每一个样品进行了下述测量。
(A)折射率的测量对于分别具有1um厚度的A-Si∶C膜、A-Si∶O膜和A-Si∶N膜中的每一个膜，用常规的分光光度计(日立公司产品)分别测量了对波长400nm到2600nm的透射率。
结果如图3(A)所示。
顺便提到，因为透射率依照干涉而周期性地改变，所以在位于图3(A)的透射率是100%的点(B)和点(C)之间的最低点(A)处确定折射率。
假定最低点(A)的透射率是T%，在它和折射率之间可以建立下列方程(1)。根据方程(1)可以计算A-Si∶C膜、A-Si∶O膜和A-Si∶N膜中的每一个的折射率n。
T／100＝[ (n(1+ng))/(n2+ng) ］2(Ⅰ)其中，n是A-Si∶C膜、A-Si∶O膜或A-Si∶N膜的折射率，ng是Corning 7059号玻璃片的折射率(1.530)。
(B)光带隙(Egopt)的测量对上述样品A-Si∶C膜、A-Si∶O膜和A-Si∶N膜中的每一个，用前述的分光光度计测量了对波长300nm到1000nm的吸收率。结果如图3(B)所示。
现在，可以在A-Si∶C膜、A-Si∶O膜和A-Si∶N膜中的每一个的吸收率与消光系数之间建立下述方程(2)α＝ (D)/(dloge) (2)其中D等于-logT，D代表吸收率，e是2.718281828……，d代表A-Si∶C膜、A-Si∶O膜或A-Si∶N膜的厚度，α代表A-Si∶C膜、A-Si∶O膜或A-Si∶N膜的消光系数。
可以根据上述方程(2)计算消光系数。
通过得到下述方程(3)与X轴的交点，可以确定光带隙。
αhυ=B(E-Eg)]]>(3)其中α是消光系数，h是普朗克常数，υ是辐照光的频率，B是比例常数，E是辐照光的能量，Eg是光带隙。
方程(3)可以如图3(C)所示示意地得以解释。
(3)结果上述(2)-(A)和(2)-(B)的测量结果在图3(D)、3(E)和3(F)中放在一起。
在图3(D)、3(E)和3(F)的每一图中，左边的纵坐标表示光带隙(Egopt)(ev)，右边的纵坐标表示折射率(n)，横坐标依次表示在A-Si∶C膜(C/Si+C)中含有的碳原子数量(原子百分数)、在A-Si∶O膜(O/Si+O)中含有的氧原子数量(原子百分数)，以及在A-Si∶N膜含有的氮原子数量(原子百分数)。
从图3(D)、3(E)和3(F)中所表示的可以了解到下述事实。
这就是说，当光到达光电导层的速率增加时，表面层的光带隙尽可能越大越好。但是，在含硅原子的非晶材料的情况下，有一种倾向，即随着光带隙(Egopt)增加折射率(n)变小。
除此之外，A-Si∶(H，X)系列光电导层的折射率是大约3.2到3.5。在这方面，可以理解，随着光带隙(Egopt)增加，表面层的折射率和光电导层的折射率之间在两层之间的界面处的匹配变坏;另一方面，当使表面层的折射率与光电导层的折射率在两层之间的界面处匹配时，在表面层的光电导层一侧区域的光带隙(Egopt)则变小，从而表面层中的光吸收比增加，照射进光电导层的光量减小，由于光的吸收而在表面层的光电导层一侧区域要产生的光载体束缚在那个区域里，从而产生导致发生残留电压的问题。
考虑图3(D)、3(E)和3(F)中所示的光带隙(Egopt)、折射率以及碳原子、氧原子或氮原子的数量的关系，同时适当考虑上述观测，作为检验图2中所示的△n部分的结果，发现对于表面层与光电导层界面区域的折射率和光电导层的折射率之间的差，上确界△n≤0.62为好，△n≤0.43更好。
实验2(1)观测了在表面层和光电导层之间的界面处的折射率和图象密度差之间的关系。
首先，提供了10个直径为80mm的铝圆柱体(样品1到10号)和另外10个直径为108mm的铝圆柱体(样品11到20号)。对于样品1到10号的前10个铝圆柱体，用常规的辉光放电膜淀积设备在每一个圆柱体上面连续地形成一层电荷注入阻挡层，一层光电导层，然后是一层表面层，其中电荷注入阻挡层和光电导层在表A所示的条件下形成，而表面层在表B所示的条件下形成。
对于样品11到20号的后10个铝圆柱体，用常规的辉光放电膜淀积设备在每一圆柱体上面连续地形成一层长波长光吸收层(以下称为“红外吸收层”)、一层电荷注入阻挡层、一层光电导层、然后是一层表面层，其中红外吸收层、电荷注入阻挡层和光电导层在表A所示的条件下形成，而表面层在表B所示的条件下形成。
对于这样得到的20个样品(样品1到20号)，测量了在表面层和光电导层之间的界面处的折射率差(△n)及图象密度差(△D)。
根据与实验1同样的步骤，使用测量折射率的样品测量样品的折射率，得到△n值。所述样品是在与实验2所用条件相同的条件下制备出来的。
通过把样品1到10号中的每一个放到佳能NP755D电子摄影复印机(佳能株式会社产品)上，把样品11到20号中的每一个放到佳能NP9030电子摄影复印机(佳能株式会社产品)上，并且使用东方人柯达标准灰度图，测量每个样品的△D。
对样品1到20号中的每一个测量△n和△D的结果如图4所示。
根据图4中所示的结果，可以很清楚地理解，表面层的折射率和光电导层的折射率之间在两层之间的界面处的折射率差(△n)≤0.62为好，≤0.43更好。这与实验1中所提到的一致。
实验2(2)除了如表C所示改变了表面层的形成条件外，重复实验2(1)的程序，从而在直径80mm的铝圆柱体(样品1′到10′号)的每一个上和直径108mm的铝圆柱体(样品11′到20′号)的每一个上形成红外吸收层、电荷注入阻挡层、光电导层和表面层。
表A
表C所用气体 放电功率 成膜速度 厚度 基底温度(W) (
/秒) (
)表面层 H2200到350 8到15 5000 280℃SiH4O2(通过使用质量流量控制器，与预先设计的变化系数曲线一起自动控制原料气体的流率，来改变形成表面层时原料气体的组成比。)对于这样得到的每一个样品，用与实验2(1)同样的步骤测量了△n和△D。得到了如图4所示同样的结果。
实验2(3)除了如表D所示改变了表面层形成条件外，重复实验2(1)的步骤，从而在直径80mm的铝圆柱体(样品1″到10″号)上的直径108mm的铝圆柱体(样品11″到20″号)上形成一层红外吸收层、一层电荷注入阻挡层、一层光电导层和一层表面层。
表D所用气体 放电功率 成膜速度 层厚 基底温度(W) (
/see) (
)H2表面层 SiH4200到300 8到15 5000 280℃NH3
(通过使用质量流量控制器，与预先设计的变化系数曲线一起自动控制原料气体的流率，来改变形成表面层时原料气体的组成比。)对于这样得到的每一个样品，用与实验2(1)同样的步骤测量了△n和△D。得到了如图4所示同样的结果。
实验3对于实验2(1)到2(3)中制备的每一个样品(样品1到20号，样品1′到20′号和样品1″到20″号)，除了在实验2(1)到2(3)中测量△n以外，还测量了表面层的光带隙和光电导层的光带隙之间的光带隙差(△Egopt)以及灵敏度(cm2/尔格)。
依照实验1中提到的步骤测量△Egopt，依照在这个技术领域：
中广泛采用的常规的灵敏度测量方法测量灵敏度。
测量结果被一起放入一个三维图中，从所说的三维图中读出每个样品的△n、△Egopt和灵敏度的值。其结果如表E(1)到E(3)所示。
其中，用1号样品作为2到10号样品的标准，用11号样品作为12到20号样品的标准，用1′号样品作为2′到10′号样品的标准，用11′号样品作为12′到20′号样品的标准，用1″号样品作为2″到10″号样品的标准，用11″号样品作为12″到20″号样品的标准，用相对灵敏度表示每个样品的灵敏度。
不言而喻，用作标准的那些样品中的任何一个都令人满意地适用于高速连续复印系统。
表E(1)
表E(2)
表E(3)
根据表E(1)到E(3)所示的结果和图4所示的结果，可以清楚地理解，在使△n小于0.62和使△Egopt大于0.01的情况，图象密度差变得小于0.05，并且这种光接收元件中的任何一个都给出高质量的图象形成，同时具有极好的相对灵敏度。
上面提到的是指，在由A-Si(H，X)系列材料构成的光电导层上具有一层由A-Si(C，O，N)(H，X)构成的表面层的光接收元件，表面层中原子(C，O，N)的浓度分布状态从表面层与光电导层之间的界面位置开始向表面层的自由表面不断增加，同时在该界面处留下与表面层的折射率和光电导层的折射率之间△n≤0.62的折射率差(△n)对应的、在图象形成过程中可以忽略的部分，所述光接收元件符合需要地适用于高速电子摄影复印系统中，并且在高速连续复印系统中可以有效地显示出理想的作用。
本发明是根据上述发现而完成的，并且提供一种具有至少一层由A-Si(H，X)系统材料构成的光电导层和一层由A-Si(C，O，N)(H，X)构成的表面层、用于电子摄影中的改进的光接收元件，其特征在于，原子(C，O，N)以一种分布状态包含在该表面层中，即原子(C，O，N)的浓度从该表面层与该光电导层之间的界面位置开始，向该表面层的自由表面不断增加，同时在界面处留下与该表面层的折射率和该光电导层的折射率之间的折射率差(△n)对应的部分，这是在图象形成过程中可以忽略的部分。
图1(A)-图1(C)按照本发明光接收元件的各种代表性实施方案的示意截面图;
图2是解释本发明光接收元件表面层中含有的从碳原子、氧原子和氮原子中选出的至少一种原子的分布状态的示意图;
图3(B)是解释测量一层样品的透射比示意图;
图3(C)是解释测量一层样品的光带隙;
图3(D)是一条曲线，表示对含有硅原子和碳原子的样品层测量光带隙和折射率的结果;
图3(E)是一条曲线，表示对含硅原子和氧原子的样品层测量光带隙和折射率的结果;
图4是一条曲线，表示样品层的图象密度差和折射率差之间的关系;
图5是解释制备本发明光接收元件时使用的制造设备的示意图;
图6(A)到图6(L)是说明本发明光接收元件表面层内含有的从碳原子、氧原子和氮原子中选出的至少一种原子的状态的示意图;以及图7解释制备本发明光接收元件的另一种制造设备的示意图。
现参照附图更具体地解释一下在电子摄影中使用的本发明光接收元件的几种代表性实施方案。以下的描述并不构成本发明范围的限制。
在电子摄影时使用的几种按照本发明制作的代表性光接收元件如图1(A)到图1(C)所示，其中示出基底101、电荷注入阻挡层102、光导层103、表面层104、吸收长波长光的吸收层(以后简称红外吸收层)105以及其功能既起电荷注入阻挡层作用又起红外吸收层作用的一层106。
图1(A)是说明本发明光接收元件中典型的层结构示意图，其中包括基底101，由电荷注入阻挡层102、光电导层103和表面层104构成的光接收层。
图1(B)说明本发明光接收元件中另一个具有代表性的层结构的示意图，其中包括基底101和由红外吸收层105、电荷注入阻挡层102、光导层103和表面层104构成的光接收层。
图1(C)说明本发明光接收元件中另一个具有代表性的层结构示意图，其中包括基底101和由多功能层106、光电导层103和表面层104构成的光接收层。
现在将逐个解释在本发明光接收元件中的基底和每个组成层。
基底101本发明中使用的基底101或者是导电的或者是绝缘的，导电的材料可以包括金属，例如NiCr、不锈钢、Al、Cr、Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt和Pb或者是它们的合金。
电绝缘的支撑材料可以包括，例如薄膜或合成树脂板或膜，诸如聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、醋酸纤维素、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、和聚酰胺、玻璃、陶瓷和纸。最好将电绝缘基底的至少一个表面进行导电处理，再在经过这样处理过的表面上淀积一层光接收层。
在用玻璃的情况下，可在玻璃的表面上设置一层薄膜施加电导性，该薄膜由例如NiCr，Al、Cr、Mo、Au、Ir、Nb、Ta、V、Ti、Pt和Pd、In2O3、SnO2、ITO(In2O3+SnO2)等制成。在用合成树脂薄膜例如聚酯薄膜的情况下，可用真空淀积法，电子束气相淀积法或溅射法等法，在聚酯薄膜的表面上淀积一层薄金属膜来提供导电性，诸如NiCr、Al、Ag、Pu、Zn、Ni、Au、Cr、Mo、Ir、Nb、Ia、V、Tl、Pt等元素制成的薄膜，或者用金属叠加在膜的表面上。可以把基底做成任何一种形状，诸如圆柱体，带状或板状，采用哪种形状应视实际应用而适当地决定。例如在图1所示的光接收元件用于连续地高速再生产中时，希望把形状制成环形带状或圆柱体形式。
适当地确定支撑组件的厚度，以形成所需的光接收元件。
当需要光接收元件有较好的韧性时，应在足以能提供基底功能的情况下，在可能的范围内，尽可能把基底做的薄一些。然而其厚度通常大于10微米，这是考虑到基底的制作、处理及机械强度。
可以使基底的表面不平整，以消除在使用相干单色光如激光束的图象制作过程中，易在所成像中出现的所谓干涉条纹图形引起的劣质图象。
电荷注入阻挡层102在光电导层103的下面制作电荷注入阻挡层。电荷注入阻挡层是用含有Ⅲ族元素作为P型杂质，或者Ⅴ族元素作为n型杂质的A-Si(H，X)材料〔以下简称为“A-Si(Ⅲ，Ⅴ)∶(H，X)”〕、含有Ⅲ族元素或Ⅴ族元素的多晶-Si(H，X)材料〔以下简称为“多晶-Si(H，V)∶(H，X)”〕，或者是包括上面两种材料的非单晶材料〔以下简称为“非单晶-Si(Ⅲ，Ⅴ)∶(H，X)”〕形成的。
本发明的光接收元件中，电荷注入阻挡层的功能是当光接收元件在充电过程时保持电荷，并对改善光接收元件的电子摄影特性有所贡献。
从前面可以看到，把Ⅲ族元素或Ⅴ族元素掺进到电荷注入阻挡层对于有效地显示上述功能来说是一个重要因素。
具体讲，Ⅲ族元素可以包括硼B、铝Al、镓Ga、铟In和铊Tl，Ⅴ族元素可以包括的例如有磷P、砷As、锑Sb和铋Bi，在上述这些元素中尤以硼(B)，镓(Ga)和砷(As)为最好。
掺入到电荷注入阻挡层的或者Ⅲ族元素或是Ⅴ族元素的量以3-5×104原子ppm为好，以50-1×104原子ppm更好，以1×102-5×103原子ppm为最好。
至于掺入到电荷注入阻挡层中的氢(H)原子和卤素原子(X)，在电荷注入阻挡层由多晶-Si(Ⅲ，Ⅴ)∶(H，X)材料构成的情况下，氢原子(H)的数量、卤素原子(X)的数量、或氢原子与卤素原子数量之和(H+X)以1×103-7×105原子ppm为好，以1×103-2×105原子ppm为最好，而在电荷注入阻挡层由A-Si(Ⅲ，Ⅴ)∶(H，X)材料构成的情况下，为1×104-6×105原子ppm。
另外，还可以从氧原子，氮原子和碳原子中选出至少一种原子掺进到电荷注入阻挡层中，其目的是改善电荷注入阻挡层不仅与基底之间，还与其他层例如光导层之间的粘合性，此外，还改善光带隙的匹配。
在这方面，从氧原子，氮原子和碳原子中选择至少一种原子掺进到电荷注入阻挡层的量，以1×103-50原子%为好，以2×10-3-40原子%为更好，以3×103-30原子%为最好。
光接收元件中电荷注入阻挡层的厚度对于使电荷注入阻挡层可以更有效的显示其功能是个重要因素。
从上述观点出发，电荷注入阻挡层的厚度以30埃-10微米为好，以40埃-8微米为更好，以50埃-5微米为最好。
当电荷注入阻挡层102是由多晶-Si(O，N，C)材料构成时，可以用等离子体化学气相淀积方法(以下简称为等离子体CVD方法)形成阻挡层。例如，在形成膜的操作过程中，使在淀积室内的基底温度保持为400-450℃。在形成上述阻挡层的另一实例中，首先用等离子体CVD法，在位于淀积室里温度维持在约250℃的基底上形成一层类似非晶的薄膜，然后，将产生的薄膜在温度约为400℃-450℃下加热基底大约20分钟或者用激光束照射基底大约20分钟的方法进行退火，以形成上述阻挡层。
光电导层103本发明光接收元件中的光电导层是由A-Si(H，X)材料、或含锗Ge或锡(Sn)的A-Si(H，X)材料〔以下简称为“A-Si(Ge，Sn)(H，X)”〕形成的光电导层103可以分别含有Ⅲ族元素或Ⅴ族元素，这两种元素都具有控制光电导层电率的相应功能，用这种方法可以改善光电导层的光敏特性。
当Ⅲ族元素或Ⅴ族元素掺入到光电导层103时，可以用与掺入电荷注入阻挡层102中的元素相同元素，也可以用与掺入到电荷注入阻挡层内的元素相反极性的元素。当掺入到光电导层103中的元素极性与掺入到电荷注入阻挡层中的元素的极性相同时，则掺到光电导层中元素的量要小于掺到电荷注入阻挡层中元素的量。
具体地讲，Ⅲ族元素可以包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)和铊(Tl)，其中以硼(B)和镓(Ga)最好。Ⅴ族元素可以包括的例如有磷(P)，砷(As)，Sb(锑)和铋(Bi)，其中以磷(P)和锑(Sb)为最佳。
掺入到光电导层103中的Ⅲ族元素和Ⅴ族元素的量以1×10-3-1×103原子ppm为好，以5×10-2-5×102原子ppm为更好，以1×10-1-2×102为最好。
掺入到光电导层中的卤素原子(X)，在必要时可以包括氟、氯、溴、碘。在这些卤素原子中尤以掺入氟和氯为最佳。掺入到光电导层中的氢原子(H)的量、卤素原子(X)的量、或氢原子与卤素原子之和(H+X)的量以1-4×10原子%为好，以5-3×10原子%为更好。
另外，为了改进光导层的质量并提高其暗电阻，至少要从氧原子、碳原子和氮原子中选出一种原子掺入到光电导层内。掺入到光电导层中这些原子的用量以10-5×105原子ppm为好，以20-4×105原子ppm为更好，以30-3×105原子ppm为最好。
为了有效地达到本发明的目的，光电导层103的厚度是一个重要因素。因此，对光电导层的厚度有必要给予仔细、适当地确定，从而使生产出的光接收元件可以达到所需的特性。
以上述观点出发，光电导层103的厚度以3-100微米为好，以5-80微米为更好，以7-50微米为最好。
表面层104按照本发明光接收元件中的表面层104有前面所说的特殊的含量，它是本发明的特点。
表面层104有一个自由表面，并将其淀积在光电导层103的上面。
按照本发明做出的光接收元件中的表面层104，改善了许多特性，这些特性都是对一个光接收元件通常所需的，例如抗湿性、重复使用时的抗磨损性、抗击穿电压特性、以及光接收元件的耐环境特性和经久性、在增加表面层透射率的同时降低在自由表面上入射光的反射、在表面层和光电导层之间界面的邻近部位上降低光的吸收系数以此有效地减少其中产生的光载流子密度。
另外，当本发明的光接收元件用作光电子摄影中的光敏元件时，表面层104除了具有前述效果外，还可以明显地防止有关剩残电压和灵敏度的问题发生，而这些问题在通常使用的光接收元件中，尤其在高速连续图象制作过程中是经常发生的。
本发明光接收元件中表面层104是由A-Si材料形成的，该材料至少含有从碳(C)原子、氧(O)原子和氮(N)原子中选出的一种原子，如果必要的话，还可含有氢(H)原子和/或卤素原子(X)，即为A-Si(C，O，H)(H，X)，并且该材料中含有从碳(C)原子，氧原子(O)和氮(N)原子中选出的至少一种原子，即原子(C，O，N)，原子(C，O，N)以如前面详述的特殊的分布状态分布在表面层中。
表面层104所含的以特殊状态在层中分布的原子(C，O，N)的量值可以用下列公式计算(层内原子(C，O，N)的量)/(层内Si原子的量+层内原子(C，O，N)的量) ×100%
具体讲，原子(C，O，N)的量可以在一个范围内适当选择，此范围分别在厚度方向上分布浓度的最低值0.5原子%与最高值95原子%之间。
然而，原子(C，O，N)的平均分布浓度值以20-90原子%为好，以30-85原子%为更好，以40-80原子%为最好。
在必要的情况下向表面层104掺入的卤素原子(X)可以包括氟、氯、溴和碘。在这些卤素原子中以掺入氟和氯为最佳，掺入到表面层中氢原子(H)的量、卤素原子(X)的量或氢原子(H)与卤族原子(X)之和(H+X)的量值可以用下列公式计算((层内H原子的量)、(层内X原子的量)或(层内原子(H+X)的量))/((层内Si原子的量)+(层内原子(C，O，N)的量)+(层内H原子的量)) ×100具体讲，氢(H)原子的量、卤素原子(X)的量、或H与X之和的量(H+X)以1-70原子%为好，以2-65原子%为更好，以5-60原子%为最好。
本发明的光接收元件中表面层104的厚度应根据所需目的适当确定。
然而，有必要在确定层的厚度时要考虑到该层含有的组份原子的量或与其他层厚度有关的所需特性的相关和有机关系。另外，还要有经济观点，诸如考虑到生产率和大批量生产的需要。
以上述观点来看，表面层104的厚度以3×10-3-30微米为好，以4×10-3-20微米为更好，以5×10-3-10微米为最好。
红外吸收层105本发明的光接收元件中红外吸收层105淀积在电荷注入阻挡层102的下面。
红外吸收层是用含有锗(Ga)原子或/和锡(Sn)原子的A-Si(H，X)材料〔以下简称为“A-Si(Ge，Sn)(H，X)”〕、含有锗(Ge)原子或/和锡(Sn)原子的多晶-Si(H，X)材料〔以下简称为多晶-Si(Ge，Sn)(H，X)”〕、或者含有上述两种材料的非单晶材料〔以下简称为“非晶-Si(Ge，Sn)(H，X)”〕构成的。
关于掺入到红外吸收层中的锗(Ge)原子和锡(Sn)原子，锗原子(Ge)的含量、锡(Si)原子的含量、或锗(Ge)原子与锡(Sn)原子之和(Ge+Sn)的含量以1-1×106原子ppm为好，以1×102-9×105原子ppm为更好，以5×102-8×105原子ppm为最好。
红外吸收层105的厚度以30埃-50微米为好，以40埃-40微米为更好，以50埃-30微米为最好。
多功能层106在本发明的光接收元件中，可以把上述红外吸收层制成不仅有红外吸收层的功能，还有电荷注入阻挡层的功能的层。在这种情况下，可以在红外吸收层中掺入作为上述电荷注入阻挡层的组份Ⅲ族元素或Ⅴ族元素，或者掺入至少从氧原子、碳原子和氮原子中选出的一种原子。
如同前面解释的，按照本发明提供的光接收元件最适合用半导体激光器与之配合使用，由于在整个可见光范围内有高的光敏度，在长波长范围内有优良的光敏特性。它具有快的光响应特性，并且显示出极大改进的电学、光学和光电导的特性，还有非常好的抗击穿电压特性和适应环境特性。
特别是把本发明的光接收元件做为电子摄影光敏元件时，甚至用在高速连续电子摄影的图象制作系统里，对象形成不带来任何剩余电压的影响，具有稳定的电学特性、高灵敏度和高的信/噪比、极好的耐光性、适合于重复使用的特性，高的图象密度和清晰的半色调，还可以重复地提供具有高分辨力的高质量的图像。
层的制备现在，说明形成光接收元件的光接收层的方法。
构成本发明光接收元件的光接收层的各层可依靠应用了放电现象的真空淀积法，如辉光放电、溅射和离子渡层法来适当制备，其中要有选择地利用有关原料气体。
根据诸如制造条件，所需装置费用、生产规模和要制做的光接收元件的所需特性来适当地选用以上制备方法。由于在制备具有所需特性光接收元件时的条件的控制相当容易，而且氢原子、卤素原子及其它原子易于与硅原子一起引入，故辉光放电法或溅射法较适用。辉光放电法和溅射法也可在同一系统中结合采用。
从本质上说，诸如采用辉光放电法形成由A-Si(H，X)构成的层时，把能够提供硅原子(Si)的气态原料与引入氢原子(H)和/或卤素原子(X)的气态原料一同导入其内部压强能被降低的淀积室中，在淀积室中产生辉光放电，由A-Si(H，X)构成的层便形成在置于淀积室中的基底的表面上。
为了用辉光放电工艺形成A-SiGe(H，X)层，要把释放硅原子(Si)的供料气、释放锗原子(Ge)的供料气、和释放氢原子(H)和/或卤素原子(X)的供料气导入可抽真空的淀积室中，在该淀积室中产生辉光放电。由此在适当定位的基底上形成A-SiGe(H，X)层。
为了用溅振工艺形成A-SiGe(H，X)层，要使两个靶一个硅靶和一个锗靶)或单独一个由硅和锗构成的靶在所需气体气氛中经受溅射。
为了用离子镀层工艺形成A-SiGe(H，X)层，要使硅和锗蒸气通过所需的等离子体气氛，通过对装在舟中的多晶硅或单晶硅加热来产生硅蒸气，而用对装在舟中的多晶锗或单晶锗加热的方法产生锗蒸气。所述加热由电阻加热或电子束法(E、B.法)来完成。
为了用辉光放电工艺、溅射工艺、或离子镀层工艺形成由含锡原子的非晶硅(以下称为“A-SiSn(H，X)”〕组成的层，要用释放锡原子(Sn)的原料(供料气体)替代用于释放锗原子以形成上述由A-SiGe(H，X)构成的层的原料。适当控制该工艺，以使层含有所需量的锡原子。
利用辉光放电工艺、溅射工艺、或离子镀层工艺还可以形成一种非晶硅材料构成的层，即进一步含有Ⅲ族元素或Ⅴ族元素、氮原子、氧原子、或碳原子的A-Si(H，X)或A-Si(Ge，Sn)(H，X)构成的层。在这种情况下，上述形成A-Si(H，X)或A-Si(Ge，Sn)(H，X)的原料就要与引入Ⅲ族元素或Ⅴ族元素、氮原子、氧原子、或碳原子的原料结合在一起使用。应当适当控制原料的供给，以使层含有所需量的必需原子。
例如，在用辉光放电工艺形成由含原子(O，C，N)的A-Si(H，X)或含原子(O，C，N)的A-Si(Ge，Sn)(H，X)所形成的层时，形成A-Si(H，X)或A-Si(Ge，Sn)(H，X)层的原料应当与用于引入原子(O，C，N)的原料结合在一起使用。应当适当控制这些原料的供给，以使层含有所需量的必需原子。
本发明光接收元件中的表面层要设置在光电导层上，而且要由包含具有前面详述的特殊浓度分布状态的原子(C，O，N)的A-Si(C，O，N)(H，X)构成。
表面层也能用应用诸如辉光放电、溅射和离子镀层法一类的真空淀积法来适当形成，其中，要有选择地使用有关原料气体。
例如，为了用辉光放电工艺形成表面层，可以使用一种由下列原料气体按所需混合比混合而成的气体一种含有硅原子(Si)作为组份原子的原料气体、一种含有原子(C，O，N)作为组份原子的原料气体、和可选择的一种含有氢原子(H)和/或卤素原子(X)作为组份原子的原料气体;或使用一种由下列原料气体按所需混合比混合的气体一种含有硅原子(Si)作为组份原子的原料气体和一种含有原子(C，O，N)和氢原子(H)作为组份原子的原料气体。
也可使用一种由下列原料气体按所需电混合比混合成的气体一种含有原子(C，O，N)作为组份原子的原料气体和一种含有硅原子(Si)和氢原子(H)作为组份原子的原料气体。
在用溅射工艺的方法形成表面层时，利用以下方法进行有选择地采用单晶硅或多晶硅片，石墨(C)片、SiO2片或Si3N4片、或含有Si和C混合物的片、含有Si和SiO2的片或含Si和Si3N4的片作为靶，然后在所需的气体气氛中溅射这些靶。
例如，在利用Si片作为靶时，在可选择地用Ar和He这样的稀释气体进行稀释的同时将引入碳原子(C)的气体原料导入溅射淀积室中，从而由这些气体形成气体等离子体，然后溅射Si片。
也可用另一方式，即在用Si和C作分立的二个靶时，或在采用含有Si和C混合物的单个靶或含有Si和Si3N4混合物的单个靶时，在有选择地用稀释气体稀释的同时将引入氢原子或/和卤素原子的、作为溅射气体的原料导入溅射淀积室，由此形成气体等离子体，并进行溅射。作为引入各种用于溅射工艺中的原子的原料气体，可以使用那些在辉光放电工艺中使用的原料气体。
形成本发明光接收元件的由A-Si(C，O，N)(H，X)构成的表面层时的条件，如基底温度、淀积室中的气体压强和放电功率，是获得具有所需特性的所需表面层的重要因素，应考虑到要形成的层的功能来适当选定这些条件。而且，因为这些层形成条件随光接收层中所含各种原子的种类和数量而变化，所以还必须考虑到所含原子种类或数量来确定这些条件。
具体地说，基底温度以50-350℃为好，最好是50-250℃。淀积室中的气体压强以0.01-1乇为最好，最好是0.1-0.5乇。而且，放电功率以0.005-50W/cm2为好，0.01-30W/cm2更好，0.01-20W/cm2为最好。
但是，形成表面层的实际条件如基底温度，放电功率和淀积室中的气体压强，通常并不能轻易地相互独立地确定。因此，层形成的最佳条件要根据形成具有所需特性的非晶材料层的相对及有机关系按需要确定。
考虑到易于完成层的形成和高的供硅效率，在形成本发明光接收元件的表面层中供给Si的原料可包括气态或可气化氢化硅(硅烷)，如SiH4、Si2H6、Si3H8、Si4H10等。
此外，还可用各种卤素化合物作为引入卤素原子的气态原料和气态或可气化的卤素化合物，如气态卤素、卤素化合物、相互卤素化合物，而且以卤代硅烷衍生物最好。具体地说，它们可以包括如氟、氯、溴、碘的卤素气体;如BrF、ClF、ClF3、BrF2、BrF3、IF7、ICl、IBr等这样的相互卤素化合物;以及SiF4、Si2H6、SiCl4和SiBr4这样的卤化硅。如上所述，使用气态或可气化卤化硅特别有利，因为可以在不另外使用供给Si的气态原料的情况下形成由含卤素原子的A-Si构成的层。
可用于供给氢原子的气态原料可包括氢气;诸如HF、HCl、HBr和HI一类的卤素化合物;诸如SiH4、Si2H6、Si3H6和Si4H10一类的氢化硅;或诸如SiH2F2、SiH2I2、SiH2Cl2、SiHcl3、SiH2Br2和SiHBr3一类的卤代氢化硅的气态或可气化材料。因为对电或光电特性影响极大的氢原子(H)含量易于控制，故使用以上那些气态原料比较有利。而使用卤化氢或卤代氢化硅又如上所述的那样极为有利，因为与卤素原子一起引入的还有氢原子(H)。
引入原子(C，O，N)的原料可以是由碳、氧和氮组成的任何气态物质或可气化物质。
用于将碳原子引入表面层的原料的例子包括具有1-5个碳原子饱和烃，如甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、正丁烷(n-C4H10)和戊烷(C5H12);具有2-5个碳原子烯烃，如乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、丁烯-1(C4H8)、丁烯-2(C4H8)、异丁烯(C4H8)和戊烯(C5H10);和具有2-4个碳原子的炔烃，如乙炔(C2H2)、丙炔(C3H4)和丁炔(C4H6)。
用于将氧原子(O)引入表面层的原料的例子包括氧气(O2)和臭氧(O3)。另外的例子包括有低级硅氧环，如二硅氧烷(H3SiOSiH3)和三硅氧烷(H3SiOSiH2OSiH3)它们由硅原子(Si)、氧原子(O)和氢原子(H)组成。
用于将氮原子引入表面层的原料的例子包括气态或可气化的氮、氮化物和叠氮化合物一类的氮化合物，如氮气(N2)、氨(NH3)、联氨(H2NNH2)、氮化氢(HN3)和氮化氨(NH4N3)。此外，也能提到诸如三氟化氮(F3N)和四氟化氮(F4N2)一类的卤氮化合物，这是因为它们在引入氮原子(N)的同时还能引入卤素原子。
下面在参考实例的同时更具体地描述本发明，但本发明并不受这些实例的范围的限制。
实例1在该实例中，制备了一种用于电子摄影复制系统中的鼓形电子摄影光敏元件，其中，用一个全息灯作光源，并且为提高彩色感光性还一同使用了一个截去长波长光的滤光器。
在该实例中，采用图5所示出的制造设备来制备以上电子摄影光敏元件。
参照图5，图中示出了一个置于基底座505上的铝圆柱体505′，基底座505具有电连接至电源510的电加热器506。
基底座505通过一个旋转轴与电动机504相机械连接，这样铝圆柱体505′便可以旋转。电加热器506用于把铝圆柱体505′加热至一个预定温度，并使之维持该温度，该加热器还用于使淀积的膜层退火。508代表淀积室的侧壁。
侧壁508用作阴极，而铝圆柱体505′电接地且用作为阳极。
高频电源501通过匹配箱502电连接至侧壁508并向作为阴极的侧壁508供给高频功率，由此在阴极与阳极之间产生放电。
507代表具有直立放气管507′、507′的原料气体供气管，放气管507′、507′分别具有多个气体释放孔，以向铝圆柱体505′释放原料气体。503代表在淀积室中抽空气的排气系统，它具有一个扩散泵和一个机械增压泵。淀积室的外壁表面用遮护部件509、509保护。
各原料气供气管507的另一端与原料气体储气箱561、562和563相连通。551-553是调节阀，541至543是进气阀，531-533是质量流控制器，521-523是出气阀。
在561-563的各个储气箱中储备一种适当的原料气体。例如，在储气箱561中储备H2气体，在储气箱562中储备硅烷(SiH4)气体，在储气箱563中储备供应C、O或N的原料气体。
在该实例中，用长为358mm、直径为108mm的铝圆柱体作为基底。
现在，在将原料气体导入淀积室之前，关闭所有储气箱的主阀，打开所有阀和所有质量控制器。
然后，利用操作排气系统503，使相应的内部气氛降至10-7乇的真空。同时，启动电加热器506，使铝圆柱体505′均匀加热至约250℃，并使之维持在该温度上。
此后，关闭所有阀521-523、541-543和551-553，打开储气箱561-563的所有主阀，使551-553的各调节阀的次级压强调节至1.5kg/cm2。
然后，把质量流控制器531调节至300SCCM，并接着打开进气阀541和出气阀521;来自储气箱561的H2气体便被导入淀积室中。同时，把质量流控制器532调节至200SCCM，并接着打开进气阀542和出气阀522，来自储气箱562的SiH4气体便被导入淀积室中。
在淀积室的内部压强稳定在0.4乇后，接通高频电源，以在调节匹配箱502的同时施加200W的放电能量，使在圆柱体505′和淀积室的内壁之间产生气体等离子体。
维持这个状态，以形成厚度为25μm的A-Si∶H层。
接着，断开高频电源501，采用与导入H2气体相同样步骤将来自储气箱563的CH4气体导入淀积室中。
在内部压强稳定后，接通高频电源501以施加200W的放电能量，其中，使H2气体、SiH4气体和CH4气体中各种气体的流率依靠适当调节相应质量流控制器如表F中所示那样变化，以使在要形成的层中碳原子分布浓度状态成为如图6(A)所示的状态。
表F所用气体 初始阶段 最后阶段H2300SCCM至200SCCMSiH4200SCCM至10SCCMCH450SCCM至290SCCM
用这种方法，在前面形成的层上形成一层0.5μm的A-SiC∶H层。
最后，断开高频电源，关闭所有阀，断开加热机的电源，使铝圆柱体在真空环境中冷却至室温，然后从淀积室中取出铝圆柱体。
把如此获得的光接收元件安装在改装的佳能电子摄影复印机NP7550(Canon Kabushiki kaisha的产品)上，以在纸张上制成图象。
甚至在机器以每分钟输出100张A4尺寸的纸张的工作速度操作时，每张处理的纸张具有高质图象，而没有任何重象和任何不均匀的图象密度。
此外，作为在以上条件下的加速测试，当对以上光接收元件持续使用含有磨料的增色剂时，甚至在进行一百万次摄影后，尽管发现表面层的厚度有明显变化，但不会带来任何诸如图象密度不均匀、重象等一类的问题。
实例2-12提供有十一个与用在实例1中的圆柱体同种的圆柱体。
重复实例1的步骤，只是在光电导层上形成表面层时，依靠自动控制SiH4气体、H2气体和CH4的气体的流率，使表面层中碳原子的浓度分布状态为图6(B)-图6(L)所分别示出的状态，由此制备成十一个分别具有0.5μm厚的表面层的光接收元件。所述光电导层是先形成在十一个圆柱体的每一个上的。
用与实例1中相同的步骤对所得的十一个光接收元件进行鉴定，结果，它们当中的任何一个都获得令人满意的结果。
实例13-24
提供有十二个铝圆柱体，每个的长度是358mm，直径为108mm。
在各个圆柱体的表面上，控制表G中示出的层的形成条件形成一层光电导层，再形成一层表面层以获得十二个光接收元件，其中，改变SiH4气体、H2气体和CH4气体的流率，用微电子计算机自动控制所述流率，使得碳原子浓度分布状态分别如图6(A)-图6(L)所示出的那样。
对所得十二个光接收元件进行与实例1中相同的制成图象的测试。
结果，各个光接收元件都获得令人满意的结果。
实例25-36在25-36的各个实例中，用图7中示出的制造设备，制备一种具有一层红外吸收层、一层电荷注入阻挡层、一层光电导层和一层表面层的鼓状电子摄影光敏元件，该元件被用于激光束印刷机中，在该印刷机中用波长为780nm的80μm光点的半导体激光器作为光源。
图7中所示设备是图5中所示设备的一种改型，即对图5所示设备再附加装备NO气体的储气箱664、用H2气体稀释的乙硼烷(B2H6/H2)的储气箱665、GeH4气体的储气箱666、出气阀624-626、质量流控制器634-636、进气阀644-646和调节阀654-656。
在每个实例中，用长为358mm，直径为80mm的铝圆柱体作为基底。
按照与实例1相同的步骤，以如下方法制备成十二个光接收元件
的每一个。
这就是，在淀积室的相应的内部气压降至预定真空且铝圆柱体被加热至一个预定温度之后，把H2气体、SiH4气体、NO气体和GeH4气体分别以300SCCM、200SCCM、15SCCM、100SCCM的速率导入到淀积室中。同时，使B2H6/H2气体以一个对应于B2H6相对SiH4为3000ppm时的流率被导入淀积室中。
在内部压强稳定在0.5乇后，施加200W的高频功率，由此产生气体等离子体，因而在铝圆柱体上形成厚度为1μm的A-SiGe∶H∶B∶N∶O层，这就是红外吸收层。停止导入GeH4气体，重复以上步骤，由此在前面的层上形成5μm厚的A-Si∶H∶B∶N∶O层，即电荷注入阻挡层。
接着，停止导入NO气体和B2H6/H2气体，重复以上步骤，由此在电荷注入阻挡层上形成A-Si∶H层，即光电导层。
然后，断开高频电源，在光电导层上形成0.5μm厚的、含有分别如图6(A)-图6(B)所示碳原子浓度分布状态的碳原子的表面层，以获得十二个光接收元件。
所获得的十二光接收元件中的每一个被安装到佳能(Canon)NP9030激光复印机中，并用与实例1中相同的步骤进行图象制成的测试。结果，象实例1那样，每个光接收元件均获得令人满意的结果。
实例37-48这里提供有12个与实例1中所用同类的铝圆柱。
在每个铝圆柱上形成有一个光电导层和一个表面层，以便制备一个在运用图5所示装置的电子摄影中的光接收元件。
对于光电导层，为了改善起电效率和灵敏度在该层中掺杂了碳原子。
为了在每种情况下形成光导电层，除了分别以200SCCM，300SCCM和1SCCM的流率把SiH4气体;H2气体和CH4气体导入淀积室之中;重复例1的过程，由此形成了厚度为25μm的光电导层。
然后，按照实例1的过程来形成表面层，在微型计算机自动控制之下，通过调节SiH4气体，H2气体和CH4气体的流率，分别以图6(A)到图6(L)所示的碳原子分布浓度状态，把碳原子掺到该层中，从而形成厚度为0.5μm的表面层。
通过实例1的过程来鉴定形成的12个光接收元件。
结果，在每个光接收元件上都获得了与实例1一样的满意结果。
实例49在这个实例中，备有一个在电子摄影复印系统中所用的鼓形电子摄影光敏元件，在该系统中把卤灯作为光源，同时为了增加彩色灵敏度，还采用了切除长波光的滤波器。
作为基底，与实施例1所用的铝圆柱是相同的。
在该铝圆柱上形成一个光电导层，然后形成一个由A-Si∶O∶H构成的厚度为0.5μm的表面层。
在表H所示的层形成条件下，通过改变SiH4气体和O2气体的流率来产生由A-Si∶O∶H形成的表面层，从而使该层中氧原子的分布浓度变如图6(A)所示。
表H所用气体 初始阶段 最后阶段SiH4200SCCM至 50SCCMH2300SCCM 300SCCMO25SCCM到 50SCCM对所得的光接收元件进行与实例1同样的成像试验。
结果获得了与实例1中一样的满意结果。
实例50在该实例中，根据与上述图5中所示装置情况下相同的过程，在与实例中相同的铝圆柱上，制备具有光电导层和由A-Si∶H∶O∶C构成的表面层的光接收元件。
在表I所示的层形成条件下，通过改变SiH4气体、O2气体和CH4气体的流率来生成由A-Si∶H∶O∶C层形成的表面层，以使得该层中氧原子和碳原子的分布浓度变为如图6(A)所示。
表I所用的气体 初始阶段 最后阶段H2300SCCM 300SCCMSiH4200SCCM至 50SCCMO22SCCM至 10SCCMCH43SCCM至 40SCCM
对所得的光接收元件进行与实例1同样的成像试验。
结果，获得了与实例1中同样的满意结果。
实例51在该实例中，根据与上述图5中所示装置情况下相同的过程，在与实例1中相同的铝圆柱上，制备具有光电导层和由A-Si∶H∶F∶O构成的厚度为0.5μm的表面层的光接收元件。
在表J所示的层形成条件下，通过改变SiH4气体，SiF4气体和O2气体的流率来生成由A-Si∶H∶F∶O层形成的表面层，以使该层中碳原子的分布浓度状态变为如图6(A)所示。
表J所用的气体 初始阶段 最后阶段H2300SCCM 300SCCMSiH4150SCCM至 30SCCMSiF450SCCM至 20SCCMO25SCCM至 50SCCM对所得的光接收元件作了与实例1相同的成像试验。
结果，获得了与实例1中同样的满意结果。
实例52在该实例中，根据与上述图5中所示装置情况下同样过程，在与实例1中相同的铝园柱上，制备具有一个光电导层和一个由A-Si∶H∶F∶O∶C构成的厚度为0.5μm的表面层的光接收元件。
在表K所示的层形成条件下，通过改变SiH4气体，SiF4气体、O2气体和CH4气体的流率，来形成由A-Si∶H∶F∶O层形成的表面层，以使该层中氧原子和碳原子的公布浓度状态变为如图6(A)所示。
表K所用气体 初始阶段 最后阶段H2300SCCM 300SCCMSiH4150SCCM至 30SCCMSiF450SCCM 20SCCMO22SCCM 10SCCMCH43SCCM 40SCCM对所得的光接收元件进行与实例1同样的成像试验。
结果，获得了与实例1中同样的满意结果。
实例53-63这里提供有11个与实例1中所用的相同的铝圆柱。
在每个铝圆柱上形成一个光电导层和一个表面层，以便用图5所示的装置制备一个电子摄影用的光接收元件。
根据实例1的过程来形成这11个光接收元件的表面层。
也就是说，适用微型计算机自动地改变SiH4气体和O2气的流率，以便在该层中氧原子的分布浓度状态分别变为如图6(B)到图6(L)所示，从而在各自的情况下形成由A-Si∶O∶H组成的表面层。
对所得的11个光接收元件进行与实例1同样的成像试验。
结果，在每个光接收部件上都获得了与实例1一样的满意结果。
实例64-75这里提供有12个与实例1中所用相同的铝圆柱。
在实施例64-75的每个情况中，运用图7中所示的装置，在表L所示的层形成条件下，在铝圆柱的表面上，按照电荷注入阻挡层，光电导层和表面层的顺序来形成。
在表面层的形成中，采用微型计算机自动地改变SiH4气体和O2气体的流率，以便在该层中氧原子的分布浓度状态变为分别如图6(A)到图6(L)所示，从而在各自的情况下形成了由A-Si∶O∶H组成的表面层。
对所得的光接收元件进行了与实例1同样的成像试验。
结果，获得了与实例1中同样的满意结果。
表L层的名称 所用气体 流率 放电功率 层厚度(SCCM) (W) (μm)电荷注入 SiH4200阻挡层 H2300 3.0B2H6/H21000到Oppm(B2H6)
光电导层 SiH4200 200H2300 22表面层 SiH4200至50H2300O25至50 1.0基底的温度250℃放电频率13.56MHZ实例76-87这里提供有12个与实例1中所用的相同的铝圆柱。
在实例76-87的每个情况中，运用图7中所示的装置，在表M所示的层形成条件下，在铝圆柱的表面上，按照电荷注入阻挡层，光电导层和表面层的顺序来形成。
在表面层的形成中，采用微型计算机自动地改变SiH4气体和O2气体的流率，以使在该层中氧原子的分布浓度状态变为分别如图6(A)到图6(L)所示，从而在各自的情况下形成了由A-Si∶O∶H组成的表面层。
对所得的光接收元件进行了与实例1同样的成像试验。
结果，获得了与实例1中同样的满意结果。
表M层的名称 所用气体 流率(SCCM) 放电功率 层厚度(W) (μm)电荷注入 SiH4150SiF450阻挡层 H3300B2H6/H21000到 3.0Oppm(B2H6)光电导层 SiH4150SiF450 200H2300 22表面层 SiH4200到10H2300O25到50 1.0基底温度250℃放电频率13.56MHZ实例88-99在实例88-99的每个中，采用图7所示的装置制备有在激光束印刷机中所用的具有IR吸收层，电荷注入阻挡层、光电导层和表面层的鼓形电子摄影光敏元件。在该印刷机中，运用波长为780nm的80μm光点半导体激光器作为光源。
在每个实例中，采用直径为80mm长度为358mm的铝圆柱作为基底。
12个光接收元件的每一个都是按照实例1中的过程制备的。
也就是说，当淀积室的相应内部气压达到预定的真空度，并把铝圆柱加热到一个预定的温度以后，把H2气体、SiH4气体、NO气体和GeH4气体分别以300SccM、200SCCM、15SCCM和100SCCM的流率导入到淀积室中。与此同时，以对应3000ppm的流率把B2H6/H2气体导入(3000ppm是指B2H6相对于SiH4气体而言的)。
当内部压强稳定在0.5乇后，把200W的高频功率能量加入，由此产生了气体等离子体，这样就在铝圆柱上形成了作为IR吸收层的1μm厚度的A-SiGe∶H∶B∶N∶O层。停止导入GeH4气体，重复上面的过程，从而在前面的层上形成作为电荷注入阻挡层的5μm厚度的A-Si∶H∶B∶N∶O层。
依次地停止导入NO气体和B2H6/H2气体，重复上面的过程，从而在电荷注入阻挡层上形成作为光电导层的A-Si∶H层。
然后，把O2气体导入淀积室，在光电导层上形成了包含分别如图6(A)到图6(L)所示分布浓度状态的氧原子的、厚度为0.5μm的表面层，从而分别获得了12个光接收元件。
把所得的12个光接收元件的每一个都装到佳能NP9030激光复印机上，用与实例1同样的步骤在其上进行成像试验。结果，在每个光接收元件上都获得了与实例1中一样的满意结果。
实例100-111这里提供有12个与实例1中所用的相同的铝圆柱。
用图5所示的装置在每个铝圆柱上形成一个光电导层和一个表面层，以便制备一个电子摄影用光接收元件。
对于光电导层，为了改善起电效率和灵敏度，在该层中掺入一些氧原子。
为了在每个情况下形成光电导层，除了分别以200SCCM、300SCCM和1SCCM的流率把SiH4气体，H2气体和CH4气体导入淀积室之外，重复实例1的过程，由此形成了厚度为25μm的光电导层。
然后，按照实例1的过程来形成表面层，在微型计算机自动控制之下，通过改变SiH4气体和CH4气体的流率，分别以图6(A)到图6(L)所示的氧原子的浓度分布状态，把氧原子掺入到该层中，在每种情况形成了0.5μm厚度的表面层。
通过实例1的步骤，对所得的12个光接收元件进行了鉴定。
结果，在每个光接收元件上都获得了与实例1中同样的满意结果。
实例112在这个实例中，备有一个在电子摄影复印机系统中所用的鼓形电子摄影光敏元件。在该系统中把卤灯作为光源，同时为了增加彩色灵敏度还采用了去除长波光的一个滤波器。
作为基底，采用了与实例1相同的铝圆柱。
在该铝圆柱上，形成一个光电导层，然后形成一个由A-Si∶N∶H构成的厚度为0.5μm的表面层。
在表N所示的层形成条件下，通过改变SiH4气体和NH3气体的流率来产生由A-Si∶N∶H形成的表面层，使得在该层中的分布浓度状态如图6(A)所示。
对所得的光接收元件进行与实例1同样的成像试验。
结果，获得了与实例1中同样的满意结果。
表N所用气体 初始阶段 最后阶段H2300SCCM 300SCCMSiH4200SCCM到 50SCCMNH35SCCM到 100SCCM实例113在该实例中，根据与实例1同样的过程，在与实例1中相同的铝圆柱上，制备具有光电导层和由A-SiN∶H∶O组成的表面层的光接收元件。
在表0所示的层形成条件下，通过改变SiH4气体和NO2气体的流率来生成由A-SiN∶H∶O层构成的表面层，使得在该层中氧原子和氮原子的分布浓度状态变为如图6(A)所示。
表O所用气体 初始阶段 最后阶段H2300SCCM 300SCCMSiH4200SCCM到 50SCCMNO25SCCM到 50SCCM对所得的光接收元件进行了与实例1同样的成像试验。
结果，获得了与实例1中同样的满意结果。
实例114在实例中，根据与实例1同样的过程，在与实例1中相同的铝圆柱上，制备具有光电导层和由A-SiN∶H∶O组成的厚度为0.5μm的表面层的光接收元件。
在表P所示的层形成条件下，通过改变SiH4气体、NH3气体和O2气体的流率来生成由A-SiN∶H∶O构成的表面层，使得在该层中碳原子的分布浓度状态如图6(A)所示。
表P所用气体 初始阶段 最后阶段H2300SCCM 300SCCMSiH4200SCCM到 50SCCMNH33SCCM到 30SCCMO22SCCM到 20SCCM制成的光接收元件按与实例1相同的图象形成测试法进行了测定。
测定结果证实，获得了与实例1相同的满意结果。
实例115在本实例中，按照与实例1相同的方法在如与实例1相同的铝圆柱的表面上制备一个具有一层光电导层，具有厚0.5μm由A-SiN∶H∶F复合形成的表面层的光接收元件。
表面层A-SiN∶H∶F层的形成是在表Q中所示的层形成条件下通过改变SiH4气体、SiF4气体和NH3气体的流量来实现的，以使氮原子在该层中的分布浓度状态变成图6(A)所示。
制成的光接收元件按照与实例1相同的图象形成测试法进行了测定。
测定结果证实，获得和实例1相同的满意结果。
表Q所用的气体 起始阶段 最后阶段H2300SCCM 300SCCMSiH4150SCCM到 30SCCMSiF450SCCM到 20SCCMNH35SCCM到 100SCCM实例116在本例中，按照与实例1相同的方法在与实例1中相同的铝圆柱表面上制备具有光电导层和厚0.5μm的由A-SiN∶H∶O∶C组成的表面层的光接收元件。
表面层A-SiN∶H∶O∶C层的形成是在表R所示的层形成条件下通过改变SiH4气体、NO2气体和CH4气体的流量来实现的，以使在该层中氮原子、氧原子和碳原子的分布浓度状态变成图6(A)所示。
表R所用的气体 起始阶段 最后阶段H2300SCCM 300SCCMSiH4200SCCM到 50SCCMNO23SCCM到 30SCCMCH42SCCM到 20SCCM制成的光接收元件按照与实例1相同的图象形成测试法进行了测定。
测定结果，获得和实例1相同的满意结果。
实例117在本例中，按照与实例1相同的方法制备具有与实例1中的相同的铝圆柱体上的一层光电导层厚0.5μm的由A-SiN∶H∶O∶C组成的表面层的光接收元件。
表面层A-SiN∶H∶O∶C层的形成是在表S所示的层形成条件下通过改变SiH4气体、O2气体和NH3气体，以及CH4气体的流量来实现的，以使在该层中的氧原子、氮原子和碳原子的分布浓度状态变成图6(A)所示。
表S所用的气体 起始阶段 最后阶段H2300SCCM 300SCCMSiH4200SCCM到 50SCCMO23SCCM到 30SCCMNH31SCCM到 10SCCMCH41SCCM到 10SCCM制成的光接收元件按照与实例1相同的图象形成测试法进行测定。
测定结果，获得和实例1相同的满意结果。
实例118到128制备了11个与实例1中的相同的铝圆柱。
利用图5中所示的设备，在每个铅圆柱上形成一层光电导层和一层表面层以制备一个用于电子摄象的光接收元件。
对这11个光接收元件的每一个，按实例1所述的方法形成表面层。
即利用微计算机自动改变SiH4气和NH3气的流量，以使该层中氮原子的分布浓度状态分别变成如图6(B)到图6(L)中所示，从而在各种情况下形成由A-Si∶N∶H组成的表面层。
制成的11个光接收元件按照与实例1相同的图象形成测试法进行了测定。
测定结果，每个光接收元件获得与实例1所述相同的满意结果。
实例129到140制备了12个和实例1中的相同的铝圆柱。
在实例129到140的每种情况下，利用图7中所示的设备，在表T所示的层形成条件下，在该铝圆柱的表面上顺序地形成一层电荷注入阻挡层、一层光电导层和一层表面层。
在表面层的形成过程中，利用微计算机自动地改变SiH4气体、NH3气体的流量，以使在该层中氮原子的分布浓度状态分别成为图6(A)到图6(L)所示，从而在各种情况下形成由A-Si∶N∶H组成的表面层。
制成的光接收元件按照与实例1相同的图象形成测试法进行了测定。
测定结果，获得与实例1相同的满意结果。
表T层的名称 所用的气体 流量 放电功率 层厚(SCCM) (W) (μm)电荷注入阻挡层 SiH4200H2300 3.0B2H6/H21000-0ppm(B2H6)
光电导层 SiH4200 200 22H4300表面层 SiH4200-10H2300 1.0NH350-100基底温度250℃放电功率的频率13.56MHz实例141到152设置了12个与实例1中所用的相同的铝圆柱。
在实例141到152的每种情况中，利用图7中所示的设备，在表U所示的层形成条件下，在每个铝圆柱的表面上，顺序地形成一层电荷注入阻挡层、一层光电导层和一层表面层。
在该表面层的形成过程中，利用微计算机自动地改变SiH4气体和NH3气体的流量，以使该层中氮原子的分布浓度状态分别变成图6(A)到图6(L)所示，从而在每种情况下形成由A-Si∶N∶H组成的表面层。
制成的光接收元件按照实例1所述的图象形成测试法进行了测定。
定。
测定结果表明得到了与实例1所述相同的满意结果。
表U层的名称 所用的气体 流量 放电功率 层厚(SCCM) (W) (μm)电荷注入阻挡层 SiH4150SiF450 3.0H2300
B2H6/H21000-0ppm(B2H6)光电导层 SiH4150SiF450 200H2300 22表面层 SiH4200-10H2300 1.0NH35-100基底温度250℃放电功率的频率13.56MHz实例153到164在实例153到164的每种情况中，利用图7所示的设备制备了一个用于激光印刷机方面的电子摄影光敏元件，它为一鼓形体，其上具有一层IR吸收层、电荷注入阻挡层、光电导层和一层表面层，该印刷机中具有波长为780nm的80μm光点的半导体激光器作为光源。
在每个实例中，采用长358mm，直径80mm的铝圆柱作为基底。
这12个光接收元件中的每一个都是按照如例1中所述的方法以如下步骤制备的。
即在该淀积室的有关内部气压被抽到一定真空度且该铝圆柱被加热到一定温度之后，将H2气、SiH4气、NO气和GeH4气分别以300SCCM、200SCCM、15SCCM和100SCCM的流量引入到该淀积室内;同时，将B2H6/H2气体也引入其中，其流率为对应于B2H6对于SiH4气体为3000ppm时的流率。
在内部压强稳定到0.5乇之后，施加200W高频电功率，产生等离子气体，从而在铝圆柱上形成一层厚1μm并由A-SiGe∶H∶B∶N∶O构成IR吸收层，停止供应GeH4气体后再重复进行上述过程，于是形成厚5μm的A-Si∶H∶B∶N∶O层;它在前述一层的上面构成电荷注入阻挡层。
接下去，停供NO气和B2H6/H2气后重复进行上述过程，从而在电荷注入阻挡层上面形成A-Si层，即为光电导层。
然后，将NO气体引入到该淀积室，从而分别在该光电导层上面形成含有氮原子和氧原子并且氮原子和氧原子的分布浓度状态分别如图6(A)到图6(L)所示的一层厚0.5μm的表面层，借此而获得12个光接收元件。
制成的12个光接收元件的每一个被置于佳能的NP9030激光打印机中，并用如实例1所示的相同方法进行图象生成的测试。测试结果，每个光接收元件获得如实例1的满意结果。
实例165到176制备了12个如实例1中所用的同类铝圆柱。
利用图5中所示的设备在每个铝圆柱上形成一层光电导层和一层表面层，以制备一个电子摄影用光接收元件。
对光电导层掺入氧原子，以改进其起电效率和灵敏性。
为在每种情况下形成光电导层，重复进行实例1的过程，但此时引入到该淀积室中的各气体SiH4、H2和CH4的流量分别为200SCCM、300SCCM和1SCCM，结果形成25μm厚的光电导层。
然后，按照实例1的方法形成表面层，当将氮原子掺入到该层中时，利用微计算机自动地控制调节SiH4和NH3气体的流量，以使氧原子的分布浓度状态分别如图6(A)到图6(L)所示，从而在每个实例中获得0.5μm厚的一层表面层。
制成的12个光接收元件用实例1的方法进行测定后，每个光接收元件都获得了如实例1所述的满意结果。
权利要求
1.一种具有改进的图象制作功效的光接收元件，它在基底上按顺序至少形成有一层由含硅非晶材料形成的光电导层，以及一层表面层，该表面层由含硅原子、和从碳原子、氧原子和氮原子选出的一种或更多种原子、以及在必要时还含有氢原子或/和卤素原子，所述的从碳原子、氧原子和氮原子中选出的一种或更多种原子以一定分布状态包含在所述的表面层中，即从所述表面层和所述光电导层间交界面位置开始向着所述表面层的自由表面而逐渐增多，同时在该界面处留下一个与所述表面层折射率和所述光电导层折射率之间的折射率差(△n)相对应的部分，而这在图象制作过程中能忽略不计。
2.如权利要求
1所限定的光接收元件，其中，所述的折射率(△n)为△n≤0.62。
专利摘要
电子摄影用的改进的光接收元件至少具有由A—Si(H，X)系列材料构成的光电导层和由A—Si(C，O，N)(H，X)构成的表面层。其特征在于，在表面层中所含原子(C，O，N)的浓度，从表面层与光电导层之间的界面位置起向着表面层的自由表面逐渐增大，同时在该界面处留下与表面层的折射系数和光电导层的折射系数之间的折射系数差(n)[Δn≦0.62]相对应的部分，而这在成像过程中可以忽略不计。
文档编号G03G5/082GK87102801SQ87102801
公开日1988年1月20日 申请日期1987年4月17日
发明者武井哲也, 青池达行, 加藤实, 齐藤惠志 申请人:佳能株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan