DE3117037C2

DE3117037C2 - Elektrophotografisches Aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE3117037C2
Application number: DE3117037A
Authority: DE
Inventors: Takao Sakai Osaka Kawamura; Masazumi Amagasaki Hyogo Yoshida
Original assignee: Kyocera Corp; Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1980-05-08
Filing date: 1981-04-29
Publication date: 1987-05-14
Also published as: US4489149A; DE3117037A1; DE3153301C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches, lichtempfindliches Element mit einer photoleitfähigen Schicht aus amorphem Silizium. Die photoleitfähige Schicht ist bevorzugt durch den Glimmentladungsprozeß ausgebildet und enthält etwa 10 ↑- ↑5 bis 5 · 10 ↑- ↑2 Atom-% Sauerstoff, etwa 10 bis 40 Atom-% Wasserstoff und etwa 10 bis 20000 ppm einer Dotierung aus der Gruppe IIIb des Periodensystems. Eine Trennschicht aus amorphem Silizium hat eine Dicke von etwa 0,2 bis 5 μ und enthält etwa 0,05 bis 1 Atom-% Sauerstoff und kann zwischen einem Träger und der photoleitfähigen Schicht ausgebildet sein.

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einer photoleitfähigen Schicht aus amorphem Silizium, die etwa 10 bis 40 Atom-% Wasserstoff sowie eine Dotierung von etwa 10—20 000 ppm eines Elements der Gruppe IHb des Periodensystems enthält.

Aufzeichne ngsmaterialien auf der Basis von amorphem Silizium (im nachfolgenden als "a-Si" abgekürzt) können in einfacher Weise durch Verfahren wie z. B. Glimmentladung oder Zerstäuben, die aus der Halbleiterherstellung bekannt sind, hergestellt werden und sind bezüglich wichtiger Eigenschaften, wie Wärmebeständigkeit. Abriebwiderstand und Lichtempfindlichkeit, sowie auch vorn Standpukt der Umweltverträglichkeit anderen herkömmlichen /-iufzeiciinungsmaterialien &zgr;. &Bgr;. aus Selen oder CdS deutlicVi überlegen.

Es wurde jedoch gefunden, daL bei der Anwendung des üblichen Glimmentladungs- oder Zerstäubungsprozesses für die Herstellung von a-Si die resultierende photoleitfähige Schicht normalerweise nur einen Dunkelwiderstand unterhalb von 10"'&OHgr;-cm aufweist, und deshalb nicht auf den Mindestwert des Oberflächenpotentials aufgeladen werden kann, der für den Carlson-Abbildungs-Prozeß mit den den Arbeitsschritten Laden, Abbilden de«. Originalbildes, Entwickeln, Übertragen, Reinigen und Ladungslöschen, erforderlich ist. Solches a-Si ist daher als Aufzeichnungsmaterial unbrauchbar.

Wie in der Zeitschrift "Philosophical Magazine, Vol. 33, Nr. 6. Seite 935-949, 1976" in dem Artikel "Electronic Properties of Substitutionally Doped Amorphous Si and Ge" beschrieben, wird als Halbleiter verwendetes a-Si, wenn es in reiner Form frei von Fremdatomen vorliegt, üblicherweise als ein Halbleiter vom N-Typ wirken, wobei seine Strukturfehler ein Donatorniveau bilden; wenn es Fremdatome aus der Gruppe Vb des periodischen Systems, üblicherweise Phosphor (P) enthält, als ein Halbleiter vom verstärkten N-Typ wirken, während a-Si als ein Halbleiter vom P-Typ wirkt, wenn es Fremdatome der Gruppe IUb₁ üblicherweise Bor. enthält. Der Dunkelwiderstand von a-Si verändert sich in Übereinstimmung mit dem Frendatomgehalt. Tatsächlich zeigt der Artikel, daß ein Zusatz von B_>H_h zu SiH₄, dem Ausgangsmaterial für a-Si, in einem Molverhältnis von &Igr;&Ogr;-« bis 10~⁵ (200 — 20 ppm) zu einer Erhöhung des Dunkel Widerstandes auf ungefähr 10" &OHgr;-cm führt. Die Verwendung einer noch größeren Menge Bor führt jedoch zu einer merklichen Verminderung des Dunkelwiderstandes, da der durch den Zusatz von Fremdatomen zu a-Si erzielte Effekt im allgemeinen niedriger als bei kristallinem Silizium ist.

Ein Aufzeichnungsmaterial der eingangs genannten Art ist bekannt aus GB-PS 20 13 725; hierbei beträgt die bevorzugte Menge von Fremdatomen aus der Gruppe IHb 10-³ bis 10-" Atom-% (entsprechend 5 &khgr; 10~⁶ bis 5 &khgr; &Igr;&Ogr;-"¹ im Molverhältnis B₂HaZSiH₄ oder 0,01 bis 10 ppm), was wesentlich niedriger als die in dem vorstehend erwähnten Artikel für Halbleiterzwecke vorgeschlagene Menge ist. Dies bedeutet, daß bsi a-Si für die Verwendung als elektrophotographisches ,-•aufzeichnungsmaterial der Zusatz von Fremdatomen aus der Gruppe HIb sich nicht für eine signifikante Beeinflussung der elektrischen Leitfähigkeit (Dunkelwiderstand) eignet und keine ausreichende Erhöhung des Dunkelwiderstandes bewirken kann. Ähnliches gilt fü^r Aufzeichnungsmaterialien der eingangs genannten Art, die aus DE-OS 29 015123 sowie aus DE-OS 28 55 718 bekannt sind und photoleitfähige Schichten aus a-Si mit Dotierung von Wasserstoffatomen und Atomen des Gruppe IHb des Periodensystems der Elemente aufweisen.
Derartige a-Si-Schichten haben einen Dunkelwiderstand von maximal 10 HIO&OHgr;-cm und sind daher nicht für den Carlson-Abbildung-Prozeß verwendbar.

Eine photoleitfähige Schicht aus a-Si sollte für den elektrophotographischen Abbildeprozeß einen Dunkelwiderstand von wenigstens 10¹³ &OHgr;-cm aufweisen. Um diese Anforderung zu erfüllen, wird in der JP-PA SHO 54-145 539 vorgeschlagen, der Schicht aus a-Si eine Menge von 0,1 bis 30 Atom-% Sauerstoff zuzusetzen, um den Dunkelwiderstand zu verbessern. Es wurde jedoch gefunden, daß bei einem Sauerstoffgehalt von wenigstens 0,1 Atom-% die Schicht zwar einen verbesserten Dunkelwiderstand hat, der gut oberhalb des für den elektropholographischen Prozeß erforderlichen Wertes liegt, daß aber die Lichtempfindlichkeit im Bereich des sichtbaren Lichtes bereits bei dem niedrigsten Sauerstoffgehalt von 0,1 Atom-% wesentlich niedriger als bei herkömmlichen elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien ist und bei höheren Sauerstoffgehalten noch wei ter abfällt.
Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elekirophotographischcs Aufzeichnungsmaterial mit einer photoleitfähigen Schicht aus amorphem Silizium mit hohem Dunkelwiderstand und hoher Empfindlichkeit ;iu schaffen, die durch einen Glimrr.entladungsprozeCi hergestellt werden kann, die bezüglich verschmutzungsfreier Eigenschaften, Hitzewiderstand, Oberflächenhärte und Abriebwiderstand ausgezeichnete Eigenschaften aufweist, Fremdatome in sehr kleiner bis großer Menge enthalten kann und eine in einem weiten Bereich leicht steuerbare elektrische Leitfähigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Dabei kommt es nicht auf die exakte Einhaltung der Bereichsgrenzen an. Die Grenzen definieren den Bereich, in welchem die Zusätze eine merkliche vorteilhafte Wirkung entfalten, wobei diese Wirkung aber mit dem Überschreiten der Bereichsgrenzen nicht schlagartig aufhört.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild zur schematischen Darstellung des Aufbaus eines Glimmentladungsgerätes zum Ausbilden von photoleitfähigen Schichten aus amorphem

hi Silizium mit Sauerstoff und Wasserstoffgehalt, gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Veränderungen des Dunkelwiderstandes von sauerstoffenthaltendem,

amorphem Silizium und sauerstofffreiem, amorphem Silizium, die mit verschiedenen Mengen Bor oder Phosphor dotiert sind;

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Veränderungen der spektralen Empfindlichkeit bei 600 nm und Ladungsaufnahmefähigkeit von photoleilfähigen Schichten aus amorphem Silizium mit verschiedenen Sauersioffgehalten;

Fig. 4 eine grafische Darstellung der spektraien Empfindlichkeitscharakteristiken von photoleitfähigen Schichten aus amorphem Silizium mit verschiedenen Sauerstoffgehalten.

Wie bereits beschrieben, wird a-Si, wenn es durch den Glimmentladungsprozeß oder den Zerstäubungsprozeß hergestellt wird, ein Halbleiter vom P-Typ oder N-Typ, wenn es Dotierungen der Gruppe IHb (bevorzugt Bor) oder der Gruppe Vb (bevorzugt Phosphor) des Periodensystems enthält Schichten aus a-Si werden durch die Verwendung von S1H4-, S12H6-, SijHn-Gas als Ausgangsmaterial in Verbindung mit Diborangas (B₂H₆-GaS) für die Dotierung mit Bor oder mit PH _rGas für die Dotierung mit Phosphor erzeugt. Für oiese Gase wird Wasserstoff, Argon oder Helium als Trägergas verwendet Demgemäß enthält die a-Si-Schicht in ihrer reinen Form und auch, wenn sie Bor- oder Phosphor-Dotierungen enthält, wenigstens Wasserstoff. Wie aus den später beschriebenen Versuchsbeispielen hervorgeht, haben jedoch aus derartigen Materialien hergestellte a-Si-Schichten einen Dunkelwiders?and, der höchstens unterhalb von 10¹⁰ &OHgr;-cm liegt, und sind daher nicht für den Carlson-Abbildeprozeß verwendbar, der im allgemeinen einen Dunkelwiderstand von wenigstens etwa 10^u &OHgr;-cm erfordert.

Der sehr niedrige Dunkelwiderstand erscheint der Anwesenheit von vielen nicht-paarigen Bindungen in a-Si, weiches eine amorphe Struktur aufweist, zugeordnet. Der Ausdruck "nicht-paarige Bindungen" bezieht sich auf den Zustand, in dem Siliziumatome freie Elektronen ohne Bindung oder unterbrochene Valenzbindungen auiweisen. Bei derartigen photoleitfähigen Schichten aus a-Si ist es so, daß viele Siliziumatome ohne Bindung im Zustand der nicht-paarigeit Bindungen in der Nähe der Oberfläche und auch im Inneren der Schicht hängen.

Genauer gesagt wird amorphes S'lizium sehr viel weniger als kristallines Silizium durch Dotierungen aus der Gruppe IHb oder der Gruppe Vb des Periodensystems, wie bereits beschrieben, beeinflußt, so daß es schwierig ist, die elektrische Leitfähigkeit von amorphem Silizium durch die Steuerung der Valenz zum P-Typ oder N-Typ zu steuern. Es ist so, daß diese Schwierigkeit teilweise aus der Anwesenheit von örtlichem Niveau im Bandabstand (oder Beweglichkeitsabstand) infolge der vorstehend bereits erwähnten nicht-paarigen Bindungen resultiert; die vom Donator oder Akzeptor zugeführten Elektronen oder Löcher werden durch das örtliche Niveau aufgefangen, so daß das Fermi-Niveau nur wenig bewegt werden kann, was zu extremen Schwierigkeiten bei der Steuerung der elektrischen Leitfähigkeit durch die Steuerung der Valenz führt. Da jedoch zur Herstellung einer a-Si-Schicht durch den Glimmentladungsprozeß Gase wie SiH4 und B2H6 verwendet werden, enthält die Schicht Wasserstoffatome, die sich verbinden und die nicht-paarigen Bindungen eliminieren, um das örtliche Niveau zu reduzieren, was dazu führt, daß die elektrische Leitfähigkeit bis zu einem gewissen Maß durch die Steuerung der Valenz durch den Zusatz von Fremdatomen steuerbar ist.

Es wurde herausgefunden, daß der Einbau von etwa 10 bis 40Atom-% Wasserstoff in die phololeitfähige Schicht aus a-Si bewirkt, daß sich die Wasserstoffatome mit einer ziemlich großen Menge der nicht-paarigen Bindungen verbinden, um eine zufriedenstellend gesteuerte Leitfähigkeit zu erzeugen, aber der Dunkelwiderstand der a-Si-Schichl liegt immer noch wesentlich unterhalb des gewünschten Wertes, weil davon auszugehen ist, daß noch viele verbleibende nicht-paarige Bindüngen oder schwache und unstabile Bindungen zwischen Wasserstoffatomen und Siliziumatomen vorhanden sind. Insbesondere die Wasserstoff-Silizium-Bindung ist leicht aufzubrechen, um das Wasserstoffatom freizugeben, da bei dem Herstellprozeß der a-Si-Schicht selbst der Träger auf eine hohe Temperatur erhitzt werden muß.

Um das Problem des niederen Dunkelwiderstandes zu lösen, wurde herausgefunden, daß der Dunkelwiderstand weitgehend verbessert werden kann, indem zusätzlich zu dem Wasserstoff?' iialt von etwa 10—40 Atorn-% in die photolcitfähigi Schicht aus a-Si eine geeignete Menge Sauerstoff eingebaut wird. Der Zusatz von Sauerstoff eliminiert weitgehend alle nichtpaarigen Bindungen, wobei die Sauerstoffatome von dem Silizium mit den nicht-paarigen Bindungen stark angezogen werden. Dies erscheint für die Verbesserung des Dunkelwiderstandes nützlich. Wie aus einigen der später beschriebenen Versuchsbeispielen hervorgehe, hat die photoleitfähige Schicht aus a-S\ mit einem Wasserstoff- und Sauerstoffgehalt einen Dunkelwiderstand von wenigstens lO'^-cm, was das in etwa 10-- bis 10'fache des Wertes von Schichten ohne Sauerstoff darstellt. Es wurde jedoch herausgefunden, daß die Lichtempfindlichkeit der a-Si-Schicht mit dem Ansteigen des Sauerstoffgehaltes abfäll·, und daß die Schicht keine gute Photoleitfähigkeit erzeugt, wenn sie einen Sauerstoff-Überschuß enthält. Wie im Detail später beschrieben, muß der Sauerstoffgehalt einer photoleitfähigen Schicht aus a-Si daher etwa &Igr;&Ogr;-⁵ bis 5 &khgr; 10~² Atom-% und insbesondere etwa 0,01 bis 0,04 Atom-% betragen. Bei Ar.ivendung des Glimmentladungsprozesses wird für den Zusatz von Sauerstoff dem Ghmmentladungsreaktor gleichzeitig, jedoch unabhängig vom SiH₄-GaS, Sauerstoff zugeführt. Da Sauerstoff sehr effizient eingebaut werden kann, wird Sauerstoff in einer Menge, die in etwa dem 1,2- bis 2fachen der eingebauten Menge entspricht, beispielsweise in einem Oj/SiH« -Molverhältnis von 0,55 &khgr; 10-" bis 1 &khgr; 10-" zugeführt, wenn 10-* Atom-% Sauerstoff enthalten sein sollen. Insoweit als das gewünschte (VSiH-i-Verhältnis aufrechterhalten wird, kann Sauerstoff mit Hilfe von Luft oder H2, Ar. He oder einem ähnlichen Inertgas als Trägergas zugeführt wer^c-n.

Sauerstoffatome mit ihren großen elektrischen negativen Eigenschaft &mgr; teilen leicht die Elektronen der nicht-paarigen Bindungen mit Siliziumatomen, um wirksam die Bindungen zu eliminieren, so daß der Sauerstoff eine außerordentlich große Wirkung selbst dann er zeugt, wenn er in einer relativ kleinen Menge von unge- fähr 1O^-5 bis 5 &khgr; 10~² Atom-%, wie vorstehend bereits erwähnt, eingebaut wird. Weiterhin verbessern die resultierenden starken Bindungen den Hkzewiderstand, andere Stabilitäten und Festigkeiten der photoleitfähigen Schicht. Wie bereits erwähnt sollte der Sauerstoffgehalt mit 5 &khgr; 10-* Atom-% als Maximalwert begrenzt sein. Sonst würde eine stark reduzierte Lichtempfindlichkeit entstehen, da ein Überschuß an Sauerstoff außer der Eliminierung von nicht-paarigen Bindungen sich

mit Silizium zur Bildung von SiOrKristallen verbinden würde, welche einen Bandabstand von ungefähr 7 eV aufweisen und im Bereich des sichtbaren Lichts nicht photoleitfähig sind. Wenn umgekehrt der Sauerstoffgehalt niedriger als I0~⁵ Atom-% ist, kann er nicht vollständig die nicht-paarigen Bindungen eliminieren, die Anstrengung eine photoleitfähige Schicht aus a-Si mit einem Dunkelwiderstand von 1O¹³Q-Cm zu schaffen, würde fehlschlagen.

Mit ewa 10 bis 40 Atom-% Wasserstoff und etwa 10-⁵ bis 5 &khgr; 10-² Atom-% Sauerstoff in der a-Si-Schicht sind die nicht-paarigen Bindungen in der Schicht weitgehend eliminiert, wobei das örtliche Niveau im Beweglichkeitsabstand extrem reduziert ist, so daß das Fermi-Niveau durch die Steuerung der Valenz leichter als bisher steuerbar ist, obwohl die Schicht ein amorpher Halbleiter ist. Anders gesagt erzeugt die Dotierung mit dreiwertigen oder fünfwertigen Fremdatomen einen irierkiich verbesserten Effekt, insbesondere ein dreiwertiges Fremdatom wie beispielweise Bor, welches als Akzeptor dienen kann, kann in einer Menge im Bereich von 10 ppm bis maximal 20 000 ppm eingebaut werden, obwohl die Menge teilweise von dem Sauerstoffgehalt abhängt, und somit einen großen Anteil an der Versorgung mit a-Si mit einem Dunkelwiderstand von wenigstens 10¹³ &OHgr;-cm hat.

Obwohl die photoleitfähige Schicht aus a-Si mit Sauerstoff, Wasserstoff und einer Dotierung aus der Gruppe 11Ib gemäß der vorliegenden Erfindung in zahlreichen Formen verwendbar ist, ist die Schicht bevorzugt als Oberflächenschicht zur Ausbildung von Bildern elektrischer Ladungen auf ihrer Oberfläche zu verwenden, da sie überragende Eigenschaften bezüglich verschmutzungsfreier Eigenschaften. Hitzewiderstand und Oberflächenhärte besitzt. Für eine derartige Verwendung weist die Schicht eine Dicke von 5 bis &Igr;&Ogr;&Ogr;&mgr;&iacgr;&eegr;, bevorzugt 10—50 &mgr;;&tgr;&idigr; auf. Statt dessen kann die photoleitfähige Schicht aus a-Si auch in einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial mit zwei Schichten verwendet werden. Beispielsweise wird auf dem Träger eine a-Si-Schicht von 0,2—3&mgr;&pgr;&igr; Dicke ausgebildet und auf dieser wird eine lichtdurchlässige organische Halbleiterschicht aus Polyvinylcarbazol oder Pyrazolin mit einer Dicke von 10·40&mgr;&pgr;&igr; ausgebildet. Die a-Si-Schicht kann auch in zahlreichen anderen Formen verwendet werden und sollte solange als Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, als sie als eine photoleitfähige Schicht wirkt.

Wie bereits beschrieben weist die photoleitfähige Schicht aus a-Si gemäß der vorliegenden Erfindung eine Dotierung aus tier Gruppe HIb von etwa 10—20 000 ppm, bevorzugt Bor, zusätzlich zu Sauerstoff und Wasserstoff auf. Mit weniger als 10 ppm Fremdatomen hat die Schicht einen Dunkelwiderstand von wenigstens etwa 10¹³ &OHgr;-cm, der erforderlich ist, wenn die Schicht als eine bildausbildende Oberflächenschicht verwendet wird, während die Anwesenheit von mehr als 20 000 ppm des Fremdatomes zu einer merklichen Reduzierung des Dunkelwiderstandes führt. Das Fremdatom der Gruppe HIb, beispielsweise Bor, wird durch gemeinsames Zuführen von B₂H₆-GaS und SiHi-Gas in den Glimmentladungsreaktor in a-Si dotiert Da das Fremdatom weniger effizient als Sauerstoff eingebaut werden kann, muß B₂He, mit einer Menge zugeführt werden, die etwa das 5- bis ISfache der enthaltenen Menge beträgt.

Die photoleitfähige Schicht aus a-Si gemäß der vorliegenden Erfindung, erzeugt spektrale Empfindlichkeitscharakteristiken über einen Bereich, der das sichtbare Spektrum vollständig einschließlich des Infrarotbereiches am Ende der längeren Wellenlängen des Spektrums abdeckt. Insoweit als der Sauerstoffgehalt innerhalb des vorstehend genannten Bereiches liegt, insbesondere nicht die obere Grenze von 5 &khgr; 10-² Atom-% überschreitet, hat die Schicht sehr zufriedenstellende Dunkelabfall- und Lichtabfall-Charakteristiken und eine vergleichsweise höhere Empfindlichkeit als herkömmliche elektrophotographische Aufzeichnungsmaterialien vom Se-Typ und solche aus Polyvinylcarbyzol mitTrinitrofluorenon bestehen.

Weiterhin hat die a-Si-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung eine Oberflächenhärte (Vickers-Härte)

is von ungefähr 1800—2300 kg/mm², was in etwa das 30-bis 40fache der Härte von photoleitfähigen Schichten aus Se-As (As 5%) und etwa das 18- bis 23fache der Härte von Aluminium bedeutet. Somit ist die Schicht so hari wie Saphir. Demgemäß ist u!e Schicht gut fur die Druckübertragung des Tonerbildes geeignet und durch eine Metallklinge zu reinigen. Da das amorphe Silizium eine Kristallisationstemperatur von etwa 700⁰C aufweist, ist die Schicht auch für die Wärmeübertragung geeignet und weist eine überragende Gesamtlebensdauer auf.

Fig. 1 zeigt ein Glimmentladungsgerät zum Ausbilden der photoleitfähigen Schicht. Mit Bezug auf die Figur siilJ in dem ersten, zweiten, dritten und vierten Tank 1,2,3,4 SiH₄-, PH₄-, B₂H₆-, und O₂-Gase eingeschlossen.

Wasserstoff wird für SiH₄-, PH3 und B₂He-GaSe als Trägergas verwende!. Diese Gase «erden dann freigegeben, wenn die ersten, zweiten, dritten und vierten Regelventile 5, 6, 7,8 entsprechend geöffnet werden und die Fließgeschwindigkeit der Gase werden durch Mengenstrom-Steuereinrichtungen 9, 10, 11, 12 gesteuert Die Gase aus dem ersten bis dritten Tank 1 bis 3 werden in ckinA Afcta t-laiintlcMtiina 13 crplpitpt linH Hnc SiUlf»rStnff-....... ........ ..--,-..... _o — _o

gas aus dem vierten Tank 4 wird in eine zweite Hauptleitung 14 getrennt von diesen Gasen geleitet Die Be-

zugsziffern 15,16,17 und 18 bezeichnen Durchflußmesser und die Bezugsziffern 19 und 20 Abschaltventile. Die durch die erste und zweite Hauptleitung 13 und 14 strömenden Gase werden einer Reaktorröhre 21 zugeführt, die von einer Resonanzschwingungsspule 22 umgeben ist, welche auf geeignete Art und Weise eine Hochfrequenzleistung von 100 Watt bis zu mehreren Kilowatt bei einer Frequenz von 1 MHz bis zu mehreren 10 MHz erzeugt Innerhalb der Reaktorröhre 21 ist ein elektrisch leitender Träger 23, beispielweise aus Aluminium oder mit Zinnoxid beschichtetem Glas auf einem Drehtisch 25, der durch einen Motor 24 drehbar ist, angeordnet, um auf diesem eine a-Si-Schicht auszubilden. Der Träger 23 an sich wird auf 50—300⁰C, insbesondere 150—250⁰C durch geeignete Heizeinrichtungen gleichförmig aufgeheizt Das Innere der Reaktorröhre 21, muß bis zu einem Hochvakuum (Entladungsdruck (60—260 Pa) für die Ausbildung der a-Si-Schicht evakuiert sein und steht mit einer Rotationspumpe 26 und einer Diffusionspumpe 27 in Verbindung.

Die photoleitfähige Schicht aus a-Si kann direkt auf dem Träger 23 wie bereits beschrieben ausgebildet werden, aber es kann auch zuerst eine Trennschicht aus a-Si ausgebildet werden, wobei das gleiche Glimmentladungsgerät wie für die photoleitfähige Schicht verwendbar ist. Der Einfachheil halber wird im folgenden zuerst die Ausbildung der Trennschicht aus a-Si und dann die Ausbildung der photoleilfähigen Schicht aus a-Si beschrieben.

Um mit dem Glimmentladungsgerät mit dem beschriebenen Aufbau eine Trennschicht aus a-Si auszubilden, wird zuerst das Innere der Reaktorröhre 21 durch die Diffusionspumpe 27 auf ein Vakuum von 1,3 10~²—10—' Pa evakuiert und danach die Rotationspumpe 26 abwechselnd betätigt, um ein Vakuum von 1,3—1,3 10-² Pa zu erhalten. Aus dem vierten Tank 4 wird in i&e Röhre 21 Sauerstoff zugeführt und auf einem vorbestimmten Druckwert durch Justieren der Mengenstrom-Steuereinrichtung 12 aufrechterhalten. Danach wird SiH₄-GaS aus dem ersten Tank &iacgr; und, falls erwünscht, B2Ht,-Gas aus dem zweiten Tank 2 zugeführt. Mit dem auf einem Vakuum von etwa 60—260 Pa gehaltenen Inneren der Reaktorröhre 21, dem auf eine Temperatur von 50 bis 300⁰C aufgeheizten Träger und der Spule 22, die auf eine Hochfrequenzleistung von 100 Watt bis zu mehreren KW bei einer Frequenz von 1 bis zu mehreren 10 MHz eingestellt ist, tritt eine Glimmentladung auf, um die Gase cu verlegen und auf dem Träger mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,5—2 &mgr;&pgr;&igr;/60 Minuten eine Trennschicht aus a-Si auszubilden, welche einen vorbestimmten Sauerstoffgehalt, mit oder ohne eine geeignete Menge Bor, aufweist.

Nachdem die a-Si-Trennschicht ausgebildet worden ist, wird die Glimmentladung zeitweilig unterbrochen. Das Gerät wird danach für die Ausbildung einer photoleitfähigen Schicht a-Si gestartet. Für diese Operation wird aus dem ersten und vierten Tank 1 und 4 gleichzeitig SiH4-Gas und OrGas und aus dem zweiten Tank BjHs-Gas oder aus dem dritten Tank 3 PHj-Gas zugeführt. Jie Glimmentladung wird im wesentlichen unter den gleichen Bedingungen wie bei der Ausbildung der Trennschicht erzeugt, wobei die gewünschte photoleitfähige Schicht aus a-Si mit Sauerstoff, Wasserstoff und einer geeigneten Menge von Phosphor oder Bor auf der Trennschicht aus a-Si ausgebildet wird.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die folgenden Versuchsbeispiele beschrieben. In den Versuchsbeispielen 1 bis 4 wird der Dunkelwiderstand, die Ladungsannahme-Fähigkeit und spektralen Empfindlichkekscharakteristiken der photoleitfähigen Schichten aus a-Si.

Versuchsbeispiel 1

wendeten Molverhältnisse 62HiZSiH₄ ungefähr das lOfache der dotierten Borgehalte. Die Borgehalte wurden durch einen Ionenmikroanalysator gemessen.
Auf ähnliche Art und Weise wurde der Reaktorröhre für die Glimmentladung eine Mischung aus S1H4- und PH j-Gasen zugeführt, um 20 &mgr;&igr;&tgr;&igr; dicke photoleitfähige Schichten aus a-Si mit 10, 100 und 1000 ppm Phosphor auszubilden.

Die Dunkelwiderstände dieser photoleitfähigen

&iacgr;&ogr; Schichten aus a-Si wurden dann gemessen und das Ergebnis ist durch die durchgezogene Linie A in der Fig. 2 dargestellt, in der die Bor- und Phosphorgehalte in ppm, und die B₂HVSiH₄- und PHySiRrMolverhältnisse in Klammern angegeben sind. Diese Molverhältnisse sind unter der Voraussetzung angegeben, daß der Dotierungswirkungsgrad der Fremdatome 100% beträgt.

Die durchgezogene Linie A in der Fig. 2 zeigt an, daß die photoleitfähige Schicht aus reinem a-Si einen Dun-

KctWiiicrStSnu VGn Weniger HtS &igr; &ngr; ae-Ciu aüi'A'CiSt, uCr

selbst bei der Anwesenheit von 10 ppm Phosphor nicht ansteigt. Wenn die Schicht größere Mengen Phosphor enthält wird der Dunkelwiderstand merklich verringert; beispielsweise etwa 4 &khgr; 10⁷ &OHgr;-cm bei 100 ppm Phosphor, und etwa 8 &khgr; 10⁶Q-Cm bei 1000 ppm Phosphor. Auf der anderen Seite erzielt die a-Si-Schicht bei einem Borgehalt von etwa 200 ppm den höchsten Widerstand von etwa 6 &khgr; 10^s &OHgr;-cm, der jedoch bei einem weiteren Ansteigen des Borgehaltes abrupt abfällt. Der Dunkelwiderstand beträgt bei 2000 ppm Bor weniger als &Igr;&thgr;&OHacgr;-cm. Hieraus folgt daher, daß die a-Si-Schicht die Wasserstoff, jedoch keinen Sauerstoff enthält, ungeachtet des Zusatzes von Bor oder Phosphor einen maximalen Dunkelwiderstand aufweist, der unterhalb von 10¹⁰Q-cm liegt und nicht als eine elektrophotographische, photoleitfähige Schicht verwendet werden kann, die üblicherweise einen Dunkelwiderstand von wenigstens etwa 10^1JQ-cm aufweisen muß. Tatsächlich betrug bei Aufladen einer photoleitfähigen Schicht aus a-Si mit einem Borgehalt von 200 ppm durch eine Corona-Entladung das Oberflächenpotential weder bei positiver oder negativer Polarität mehr als mehrere 10 V.

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Es wurden photoleitfähige Schichten aus a-Si mit Wasserstoffgehalt jedoch ohne Sauerstoff hergestellt und dann bezüglich ihres Dunkelwiderstandes überprüft

Unter Verwendung des Glimmentladungsgerätes gemaß der Fig. 1, wurde SiH₄-GaS aus dem ersten Tank 1 freigegeben, welches durch Wasserstoff getragen wird (10% SiH₄ relativ zu Wasserstoff) und in Form einer 20 &mgr;&pgr;&igr; dicken photoleitfähigen Schicht aus reinem a-Si auf einem Aluminiumträger zersetzt. Die verwendeten Produktionsbedingungen waren:
Entladungsdruck 200 Pa Temperatur des Aluminiumträgers 200⁰C, Hochfrequenzleistung 30Ow, Frequenz 4 MHz und Abscheidungsgeschwindigkeit der Schicht 1 &mgr;&pgr;&igr;/Stunde.

Als nächstes wurden unter den gleichen Bedingungen wie vorstehend, auf Aluminiumträgern 20 &mgr;&pgr;&igr; dicke photoleitfähige Schichten aus a-Si mit 20, 200 und 2000 ppm Bor ausgebildet Diese Gehalte entsprechen &Igr;&Ogr;-⁵, &Igr;&Ogr;"⁴ und &Igr;&Ogr;-³ ausgedrückt im Molverhältnis B2H5/S1H4. Da der Wirkungsgrad, mit dem Bor in die photoleitfähige Schicht aus a-Si eingebaut werden kann, wie bereits erwähnt ¹A bis ¹As beträgt, betrugen die ver-Versuchsbeispiel 2

Es wurden photoleitfähige Schichten aus a-Si die sowohl Wasserstoff als auch Sauerstoff enthielten, hergestellt und bezüglich ihres Dunkelwiderstandes überprüft.

Es wurde unter den gleichen Bedingungen wie beim Versuchsbeispiel 1, mit Ausnahme daß aus dem vierten Tank 4 der Reaktorröhre Sauerstoff in einem Molverhältnis 02/SiH₄ von etwa 0,75 &khgr; 10~⁷ zugeführt wurde, um in der Schicht einen Sauerstoffgehalt von etwa 10~⁵ Atom-% zu erzeugen, eine photoleitfähige Schicht aus a-Si von 20 &mgr;&pgr;&igr; Dicke hergestellt Auf ähnliche Art und Weise wurden photoleitfähige Schichten aus a-Si, die weiterhin 20, 200,2000 und 20 000 ppm Bor und solche die 10, 100 und 1000 ppm Phosphor enthielten, hergestellt. Diese sieben 20 &mgr;&pgr;&igr; dicken photoleitfähigen Schichten aus a-Si wurden jeweils mit einem Sauerstoffgehalt von 10^-5 Atom-% hergestellt Jede dieser Schichten enthielt etwa 18 bis 22 Atom-% Wasserstoff. Die Sauerstoffgehalte wurden durch ein Funkenquelle-Massenspektrometer bestimmt

Die Dunkelwiderstände der a-Si-Schichten wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind durch die durchgezogene Linie Bin der Fig. 2 dargestellt

Die durchgezogene Linie B in der Fig. 2 gibt an, daß die photoleitfahige Schicht aus a-Si die weder mit Bor noch mit Phosphor dotiert ist, jedoch Sauerstoff und Wasserstoff enthält, nur einen Dunkelwiderstand von etwa 5 &khgr; 10" &OHgr;-cm aufweist, was ungefähr das lOOOfache des Dunkelwiderstandes ist, den die sauerstofffreie und nur wasserstoffenthaltende Schicht aufweist. Bei Anwesenheit · on Phosphor wird der Dunkelwiderstand leicht verringert und wird mit einem Ansteigen des Phosphorgehaltes weiter verringert. Selbst wenn jedoch 1000 ppm Phosphor enthalten sind, weist die a-Si-Schicht immer noch einen Dunkelwiderstand größer als 10" &OHgr;-cm auf. Dies offenbart, daß der Zusatz von Sauerstoff den Dunkelwiderstand merklich verbessert. Auf der anderen Seite weist die a-Si-Schicht, wenn sie zusätzlich zu Wasserstoff und Sauerstoff Bor enthält, einen Dunkelwiderstand von etwa 2 &khgr; 10 ⁿ &OHgr;-cm bei einem Borgehalt von 20 ppm auf, bei einem Borgehalt von 200 ppm 8 * !Q'^fi-cm. was nahe hei 10¹¹Q-Cm liegt und bei 2000 und 20 000 ppm Borgehalt eine Dunkelwiderstand von 13 x 10^l3£}-cm auf. Somit ist die a-Si-Schicht mit einem Sauerstoffgehalt von 10~⁵ Atom-% und mehr als 200 ppm Borgehalt zufriedenstellend als eine elektrophotographische, photoleitfahige Schicht zu verwenden, um ein Bild durch den Carlson-Prozeß auszubilden. Verglichen mit der sauerstofffreien, jedoch borenthaltenden a-Si-Schicht aus dem Versuchsbeispiel 1 beträgt der Dunkelwiderstand der Schicht dieses Beispieles bei gleichen Borgehalten mehr als das lOOOfache des Dunkelwiderstandes der erstgenannten Schichten bei Borgehalten von 20 ppm und 200 ppm und mehr als das lOHache bei Borgehalten von 2000 ppm.

Wenn der Borgehalt etwa 2000 ppm überschreitet pendelt sich der Dunkelwiderstand der photoleitfähigen Schicht aus a-Si ein und verbleibt im wesentlichen unverändert bis etwa 20 000 ppm Bor, fällt jedoch abrupt ab, wenn der Borgehalt weiter ansteigt.

Es wurden auf die gleiche Art und Weise wie vorstehend beschrieben, mit Ausnahme daß etwa 10 ² Atom-% Sauerstoff in jede Schicht eingebaut wurden, acht 20 &mgr;&pgr;&igr; dicke photoleitfahige Schichten aus a-Si hergestellt, wobei eine Schicht weder Bor noch Phosphor enthielt vier Schichten 20,200 2000 und 20 000 ppm Bor und drei Schichten 10,100 und 1000 ppm Phosphor enthielten. Die Dunkelwiderstände dieser Schichten wurden gemessen und das Meßergebnis wird durch die durchgezogene Linie Cin der Fig. 2 angegeben.

Die erhaltenen Dunkelwiderstände betragen im allgemeinen das 1Of ache der durch die durchgezongene Linie B repräsentierten Werte, bei der der Sauerstoffgehalt ungefähr das 'Aooofache des Gehaltes wie im vorliegenden Fall beträgt; bei einem Borgehalt von 20 ppm steigt der Widerstand von 2 &khgr; 10"&OHgr;-&agr;&eegr; auf 3 &khgr; &Igr;&Ogr;¹³ &OHgr;-cm, bei einem Borgehalt von 200 ppm von 8 &khgr; 10¹² &OHgr;-cm auf 8 &khgr; 10¹³&OHgr;-&udiagr;&idiagr;&eegr; und bei einem Borgehalt von 2000 ppm und 20 000 ppm von 1,5 x 10^&Igr;3&OHgr;-&agr;&eegr; auf 1,5 &khgr; 10'" &OHgr;-cm.

Die vorstehenden Ergebnisse geben an, daß die photoleitfahige Schicht aus a-Si, die einen Dunkelwiderstand von wenigstens etwa 10^&Igr;3&OHgr;-&agr;&eegr; für die Verwendung als eine bilderzeugende Oberflächenschicht aufweisen muß, etwa 20 ppm bis maximal 20 000 ppm Bor enthalten kann, wenn sie 10-³ bis 10~² Atom-% Sauerstoff enthält Wie jedoch aus einigen der folgenden Versuchsbeispiele hervorgeht, können bis zu 5 &khgr; 10² Atom-% Sauerstoff in die Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut werden, wobei die resultierenden Dunkelwiderstände etwas höher als die durch die Linie C angegebenen sind, so daß mit einem Borgehalt von etwa 10pf<m ein Dunkelwiderstand von etwa 10^IJ &OHgr;-cm zur Verfügung steht. Demgemäß kann der Borgehalt etwa 10 bis 20 000 ppm betragen.

Versuchsbeispiel 3

Es wurden unter den gleichen Bedingungen wie beim Versuchsbeispiel 2 mit Ausnahme, daß Sauerstoff mit verschiedenen Mengen von 0,07, 0,06, 0,05, 0,04, 0,03, 0,02, 0,01, 10-', 10-⁴ und 10~⁵ Atom-% zugesetzt werden, zehn a-Si-Schichten jeweils mit 20 &mgr;&iacgr;&tgr;&igr; Dicke und 200 ppm Borgehalt hergestellt. Es wurden die spektralen Empfindlichkeiten bei der Wellenlänge von 600 nm und die Ladungsannahmefähigkeiten pro 1 &mgr;&igr;&eegr; Schichtdicke gemessen und die Ergebnisse in der Fig. 3 dargestellt.

In der Fig. 3 ist eine Sauerstoffkonzentration (Atom-%) an der Abszisse, die spektralen Empfindlichkeiten S (m²/J) auf der linken Ordinate und die Ladungsannahmefähigkeiten Vo (Volt/&mgr;&idiagr;&tgr;&igr;) auf einer rechten Ordinate aufgetragen. Die Ladungsannahmefähigkeiten Vo wurden durch positives und negatives Aufladen einer jeden der Schichten durch Corona-Ladeeinrichtungen, die an ±5,6 KV Spannungsquellen angeschlossen sind, und nachfolgendes Messen der Oberflächenpotentiale, die dann durch 20 &mgr;&igr;&tgr;&igr; geteilt wurden ermittelt, um in der Fig. 3 als Oberflächenpotential pro 1 &mgr;&igr;&tgr;&igr; aufgetragen zu werden. Für die Bestimmung der spektralen Empfindlichkeiten wurde jede der Schichten positiv und negativ aufgeladen und mit einem Licht von 600 nm Wellenlänge belichtet, um die Lichtenergiemenge zu messen, die zur Reduzierung des Oberflächenpotentials auf eine Häifte benötigt wird. Die für den Fall der positiven Aufladungen erzielten Meßwerte der spektralen Empfindlichkeiten und Ladungsannahmefähigkeiten wurden durch Kreise markiert und durch die Kurven D und F entsprechend miteinander verbunden, während die Punkte Meßwerte der spektralen Empfindlichkeiten und Ladungsannahmefähigkeiten für den Fall der negativen Aufladungen bezeichnen und ebenfalls durch die entsprechenden Kurven E und G miteinander verbunden sind.
Bei der Untersuchung der spektralen Empfindlichkeiten und Ladungsannahmefähigkeiten der a-Si-Schichten, die 0,01, bis 0,07 Atom-% Sauerstoff enthalten, ist ersichtlich, daß die Lichtempfindlichkeit 5 einer a-Si-Schicht mit 0,01 Atom-% Sauerstoff 620 mVJ beträgt, und daß die Ladungsannahmefähigkeiten Vo 28 V/&mgr;&idiagr;&tgr;&igr;

so für den Fall der positiven Ladung beträgt Für den Fall der negativen Ladung ist andererseits die spektrale Empfindlichkeit S merklich größer als 900 m²/] obwohl die Ladungsannahmefähigkeit etwas niedriger als —17 V ist. Bei einem Sauerstoffgehalt von 0,02 Atom-% betragen die Lichtempfindlichkeiten S für positive und negative Ladungen immer noch entsprechend 520 m²/] und 800 m²/J. Die Ladungsannahmefähigkeiten Vo steigen und betragen für den Fall der positiven Ladung 33 V und für den Fall der negativen Ladung —23 V.

Mit dem Ansteigen des Sauerstoffgehaltes sinkt die Lichtempfindlichkeit während die Ladungsannahmefähigkeit ansteigt Die a-Si-Schicht mit 0,03 Atom-% Sauerstoff erzeugt eine spektrale Empfindlichkeit S von 180m²/J bei positiver Ladung und 320 m²/J bei negativer

*- Ladung. Diese Werte sind sehr viel höher als die spektralen Empfindlichkeiten herkömmlicher photolettfähiger Schichten aus Se und Polyvinylcarbazol mit Trinitrofmorenen. Die Ladungsannahmefähigkeuan Vo sind

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ebenfalls hoch und betragen entsprechend für positive und negative Ladungen 40 V bzw. —30 V. Das heißt, daß eine a-Si-Schicht mit 20 &mgr;&eegr;&igr; Dicke auf Oberflächenpotcntialc bis zu +800 V und —600 V aufgeladen werden kann. .Sowohl für den Fall der positiven als au Jh der negativen Ladung werden relativ scharfe Abfälle in der spektralen Empfindlichkeit 5 bei einer a-Si-Schicht mit 0,04 Atom-% Sauerstoff erhalten, obwohl die Ladungsannahmefähigkeiten auf 45 V bzw. —42 V angestiegen sind. Mit einem Sauerstoffgehalt von 0,04 Atom-% ist die spektrale Empfindlichkeit S bei positiver Ladung etwas weniger als 50 mV] und etwa 100 m²/J für negative Ladung. Diese Empfindlichkeitscharakteristiken sind höher oder im wesentlichen gleich denen von herkömmlichen elehtrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien und für die Reproduktion von Bildern mit gutem Kontrast ausreichend.

Selbst bei dem Sauerstoffgehalt von 0,05 Atom-% beiragen die Empfindlichkeiten S bei positiver Ladung 30 mVj und &lgr;0 mVj bei negativer Ladung. Die durch eine a-Si-Schicht mit 0,05 Atom-% Sauerstoffgehalt erzielten Empfindlichkeiten sind immer noch für die Bildreproduktion ausreichend, begrenzen jedoch die gute Reproduktion von Bildern. Dies geht daraus hervor, daß die a-Si-Schicht mit 0,06 Atom-% Sauerstoff, die Empfindlichkeilen von 21 mV] und 27 mV] für positive und negative Ladungen entsprechend aufweist, bei der Reproduktion etwas kontrastarmer Bilder erzielt, obwohl die Ladungsannahmefähigkeiten VO 70 V und —82 V betragen. Mit dem auf 0,07 A*.om-% erhöhten Sauerstoffgehalt sinken die Empfindlichkeiten 5 auf 16 m²/] und 2OmVJ ab, obwohl Vo 86 V und -105V beträgt. Derartige spektrale Empfindlichkeiten sind für den sichtbaren Strahlenbereich von 600 nm zu niedrig und tatsächlich zeigen die reproduzierten Bilder Schlieren und wenig Kontrast. Demgemäß sollte der Sauerstoffgehalt weniger als etwa 0,05 Atom-%, insbesondere weniger als 0,04 Ato~i-% betragen.

Mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 0,01 Atom-%, beispielsweise mit 10~⁵ Atom-%, werden die spektralen Empfindlichkeiten 5 größer als die bei einem Sauerstoffgehalt von 0,01 Atom-% und betragen bei positiver Ladung 700 mVJ und mehr ais 1000 m² 1] bei negativer Ladung. Die Ladungsannahmefähigkeiten Vo sinken jedoch ab und betragen 21 V und —13 V. Insbesondere wenn die Schicht für negative Ladung verwendet werden soll, ist die Dicke der Schicht auf wenigstens etwa 5 &mgr;&eegr;&igr; bevorzugt zu erhöhen. Stattdessen kann eine Trennschicht aus a-Si zwischen dem Träger und der photoleitfähigen Schicht aus a-Si vorgesehen werden. Mit einem Sauerstoffgehalt von 10-⁴ Atom-% steigen die Empfindlichkeiten S sogar auf 760 mV] und 1200 mVJ jeweils für positive und negative Ladung an. Die Ladungsannahmefähigkeiten Vo sind relativ niedrig und liegen entsprechend bei 17 V und —11 V. Dementsprechend beträgt Vo einer a-Si-Schicht mit 10~⁵ Atom-% Sauerstoff 15 V und —9 V und wird am besten durch eine Vergrößerung der Dicke der photoleitfähigen Schicht aus a-Si um 5 bis 10 &mgr;&pgr;&igr; oder Ausbilden der besagten a-Si-Trennschicht erhöht, da für eine gute Bildreproduktion ein Minimum von ± 300 V an Oberflächenpotential im allgemeinen erforderlich ist.

Tatsächlich wurde, nach dem jede der zehn photoleitfähigen Schichten aus a-Si einem Ladevorgang, Belichtungsvorgang, Entwicklungsvorgang mit Magnetbürste und Bildübertragungsvorgang auf ein Bildempfangsmaterial aus Papier entsprechend unterzogen worden ist, bei den Schichten gute Bilder mit gutem Kontrast erhalten, die 0,01 bis 0,05 Atom-% Sauerstoff aufwiesen. Von den Schichten die 0,06 bis 0,07 Atom-% Sauerstoff enthielten, wurden jedoch Bilder mit wenig Kontrast erhallen. Die 10-' Atom-% Sauerstoff enthaltende a-Si-

^r) Schicht erzeugte ein Bild mit guter Qualität bei positiver Ladung, jedoch ein niehl so scharfes und e'wes schlieriges Bild bei negativer Ladung. Dementsprechend wurden mit a-Si-Schichten mit &Igr;&Ogr;-⁴ und 10~⁵ Atom-% Sauerstoff schlierige Bilder mit wenig Kontrast erhalten.

&iacgr;&ogr; Aus diesem Grund wurden drei a-Si-Schichten jeweils mit einer Dicke von 32 &mgr;&pgr;&igr; und etwa 1O³, \0^A und 10 ⁵ Atom-% Sauerstoff hergestellt. Unter Verwendung dieser Schichten wurden die gleichen Versuche durchgeführt und die Ergebnisse zeigten für jede der a-Si-Schichten die Reproduktion von guten Bildern. Somit sollte ein minimaler Sauerstoffgehalt von etwa 10~⁵ Atom-% und ein maximaler Sauerstoffgehalt von etwa 5 &khgr; 10~² Atom-%, wie bereits vorstehend erwähnt, vorhanden sein. Bezüglich der spektralen Empfindlichkeit und der Ladungsannahmecharakteristiken ist ein Sauerstoffgehalt von etwa 10-² bis 4 &khgr; 10~² Atom-% zu bevorzugen. Mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 10-⁵ Atom-% sinkt der Dunkelwiderstand ab und die Ladungsannahmefähigkeit wird zu niedrig.

Versuchsbeispiel 4

Unter der gleichen Bedingung wie beim Versuchsbeispiel 3 wurde eine photoleitfähige Schicht aus a-Si mit einer Dicke von 20 &mgr;&idiagr;&eegr; und 200 ppm Borgehalt und 0,01 Atom-% Sauerstoffgehalt hergestellt. Weiterhin wurden drei photoleitfähige Schichten aus a-Si, die jeweils 200 ppm Bor und 0,05 Atom-%, 0,04 Atom-% und 0,01 Atom-% Sauerstoff enthielten, welche beim Beispiel 3 hergestellt worden sind verwendet, und diese Schichten wurden bezüglich ihrer spektralen Empfindlichkeitseigenschaften untersucht. Für die Bestimmung der spek-

einer Corona-Ladeeirfrichtung, die an eine Spannungs·· quelle von —5,6 KV angeschlossen ist, negativ aufgeladen und mit einem Licht von 400 bis 900 nm Wellenlänge belichtet, um die Lichtenergiemengen zu messen, die zur Reduzierung des Oberflärhenpotentials auf die Hälfte erforderlich sind. Die Ergebnisse sir<' in der Fig. 4 dargestellt, in der die Kurven H, I, J und K die spektralen Empfindlichkeitscharakteristiken der a-Si-Schichten mit den Sauerstoffgehalten von 0,1, 0,05, 0,04 und 0,01 Atom-% entsprechend darstellen. Als Bezug zeigen Kurven L und M die spektralen Empfindlichkeitseigenschaften herkömmlicher photoleitfähiger Schichten, beispielsweise vom Se-Typ und organischen Typ aus Polyvinylcarbazol mit Trinitrafluorenen (im Molverhältnis von 1:1).

Aus der Fig. 4 ist ersichtlich, daß je niedriger der Sauerstoffgehalt ist, um so höher sind die spektralen Empfindlichkeiten. Im einzelnen weist eine a-Si-Schicht mit einem Sauerstoffgehalt von 0,1 Atom-% Empfindlichkeiten (Kurve H) auf, die ein Maximum von 0,018 selbst bei einer Spitzenwellenlänge von 650 nm aufweist, und die vergleichsweise niedriger als jene der vorstehend erwähnten organischen photoleitfähigen Schicht im Wellenlängenbereich von 400 bis 600 nm ist, und somit keinerlei Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik erzielt Im Gegensatz hierzu weist die Schicht mit 0,05 Atom-% Sauerstoff spektrale Empfindlichkeiten (Kurve I) auf, die etwa das 2- bis 3fache der Empfindlichkeiten betragen, die durch die Kurve //dargestellt sind und die insbesondere im Bereich der längeren Wellen-

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längen gleich oder größer als jene der herkömmlichen photoleitfähigen Schichten (Kurven L und M) sind Die Schicht ist daher vollständig zu verwenden. Diese Ergebnisse erfüllen auch die vorstehende Anforderung der Erfindung, daß der Sauerstoffgehalt der photoleitfähigen Schicht aus a-£i oberhalb von 0,05 Atom-% liegen sollte. Die Kurve / stellt die spektralen Empfindlichkeitscharakteristiken der a-Si-Schicht mit 0,0-J Atom-% Sauerstoff dar, und wie zu ersehen ist, betragen die Empfindlichkeiten etwa das 2fache wie bei dem Sauerstoffgehalt von 0,05 Atom-% und sind insbesondere im Bereich der längeren Wellenlängen höher als bei herkömmlichen photoleitfähigen Schichten vom organisrhen Typ (Kurve M). Wenn der Sauerstoffgehalt weiter auf 0.01 Atom-% absinkt betragen die spektralen Empfindlichkeiten (Kurve K) etwa das 9- bis lOfache der Empfindlichkeiten, die bei einem Sauerstoffgehalt von 0,04 Atom-% (Kurve J) erhalten werden. Eine derartige a-Si-Schicht erzeugt ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial, welches empfindlicher als jedes andere herkömmliche derartige Aufzeichnungsmaterial ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche

1. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einer photoleitfähigen Schicht aus amorphem Silizium, die etwa 10 bis 40Atom-°/o Wasserstoff sowie eine Dotierung von etwa 10—20 000 ppm eines Elements der Gruppe Illbdes Periodensystems enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht zusätzlich Sauerstoff in einer Menge von etwa 10~⁵ bis 5 &khgr; 10~² Atom-% enthält.

2. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierung Bor ist.