光接收元件的制作方法

专利名称：光接收元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及接收光(这里所指是广义上的光，包括具有可见光波长和非可见光波长的电磁波)以实现光电变换的光接收元件，更具体地说涉及静电复制设备中优先采用的光接收元件。
在图象信息领域，构成光接收元件的光接收层的光电导材料需要具有例如下列的特性它的是高灵敏的，具有高的SN比〔光电流(Ip)/无照电流(Id)〕，具有适应于欲发射电磁波的光谱特性的吸收光谱，具有对光的高响应，具有所希望的无照电阻和在应用中对人体无害。特别是，在设置于一用作办公室中办公设备的静电复制设备中的光接收元件的情况下，它们应用的无害性非常重要。
在这方面具有良好特性光电导材料包括有氢化非晶硅。例如US专利No.4,265,991阐明它在静电复制光接收元件中的应用。
在这样的光接收元件的制造中，通常是形成包含非晶硅的光电导层，采用诸如真空淀积、溅射、电离渗镀、热促进CVD、光促进CVD和等离子体促进CVD等薄膜形成处理，在当基衬在50℃至400℃加热时就在导体基衬上形成这些薄层。特别优越的是以等离子体促进CVD来制造它的，并已经受到实际采用。这种等离子体促进CVD是一个以高频或微波辉光放电分解原料气体以在导体基衬上形成非晶硅淀积膜。
美国专利No.5,382,487揭示了一种静电复制光接收元件，具有由含有在一导电基衬上形成的卤素原子的非晶硅组成的光电导层。这一公开报导了在非晶硅中加入1-40原子百分数的卤素原子就能实现高热阻，以及对静电复制光接收元件的光电导层有利的电气和光特性。
日本专利申请公开N057-115556揭示一种技术，其中在一由主要为硅原子组成的非晶体材料所形成的光电导层上形成有含有硅原子和碳原子的非光电导非晶体材料的表面势垒层，以便能改善电气的、光的及光电导特性，例如无照电阻、感光灵敏度和对光的响应，以及运行环境特性，例如抗湿性和随时间的稳定性。
日本专利申请公开No.60-67951揭示一种技术，涉及到一种叠加以含有非晶硅、碳、氧和氟的光发射绝缘复盖层的光敏元件。
美国专利No.4,788,120揭示一种技术，其中采用含有硅原子、碳原子和41-70原子百分数的氢原子作为共组成的非晶材料来形成表面层。
日本专利申请公开No.57-158650揭示了，可在一光电导层中采用含有10-40原子百分数的氢并具有在红外吸收光谱中2100cm-1和2000cm-1的吸收峰值(此峰值处于收发系数的0.2到1.7之比处)的氢化非晶硅来得到一高灵敏度和高电阻的静电复制光敏元件。
日本专利申请公开No.62-83470揭示一种技术，其中将光吸收频谱的指数曲线尾的特征能量在静电复制光敏元件的光电导层中控制得不大于0.09eV，以此来得到高质量的图象而免除掉后图象显影(after-imagedevelopment)。
日本专利申请公开No.58-21257揭示一种技术，其中在光电导层的形成过程中改变基衬的温度和改变光电导层中的禁带宽，以此来得到具有高电阻和很宽光敏区的光敏元件。
日本专利申请公开No.58-121042揭示一种技术，其中在光电导层的层厚度方向上改变禁带宽度状态密度并将表层的禁带宽度状态密度控制在1017至1019cm-3，以此来防止表面电位因潮湿降低。
日本专利申请公开No.59-143379和No.61-201481揭示一种技术，其中叠合地形成具有不同氢含量的氢化非晶硅层来得到具有高无照电阻和高灵敏度的光敏元件。
而日本专利申请公开No.60-95551揭示一技术，其中针对非晶硅光敏元件的图象质量的完善，在将光敏元件表面邻近的温度保持在30至40℃的条件下进行充电、曝光、显影和传送的图象形成步骤，藉此防止因表面吸收水份而使光敏元件表面发生表面电阻降低以及防止与之同时发生的图象模糊。
这些技术已实现了在光电导性能，例如无照电阻、感光灵敏度和对光的响应，以及静电复制光接收元件的运行环境性能方面的改善，而且也同时带来了图象质量的改进。
带有由非晶硅材料(以硅原子作为基质)构成的光电导层的静电复制光接收元件在光电导特性、运行环境特性和连续运转性能(耐久性)方面的表现得到明显改善。但是在考虑到总体性能时仍存在着进一步改善的余地。特别是，已经在寻求防止因环境温度变化而产生的静电复制性能(如充电性能)的变化(即改善运行环境特性)，使得较少发生曝光记忆(光记忆)例如空白记忆和重影，以及改善图象浓度的均匀性(即防止所谓的粗糙图象)。
在静电复制设备中，为防止因由非晶硅光敏元件引起的模糊图象，经常采用一鼓形加热器来保持光敏元件的表面温度为40℃左右，如日本专利申请公开No.60-95551所揭示的。但一般的光敏元件中，因预曝光载流子或热激励载流子的形成所引起充电性能对温度的依赖性大到使光敏元件可能不可避免地被应用在它们具有低于光敏元件最初所具备的充电性能的状态中。例如，在将光敏元件加热到约40℃的状态下，与在室温情况下应用相比较，充电性能可能下降几乎100V。
在不使用静电复制设备期间(例如夜间)，在某些情况下鼓形加热器仍保持加电以便防止在当因充电部件的电晕放电形成的臭氧产物造成的模糊图象被吸收到光敏元件的表面上。不过现今普遍的作法是在不被应用时(例如夜间)尽可能不对设备供电，以便节约电能。当连续进行复印而不给鼓形加热器通电时，光敏元件的周围温度逐渐升高向使得充电性能随温度升高降低，在某些情况下引起复印期间图象浓度改变的问题。
当同一原件被连续重复复印时，被复印图象的浓度差(被称之为“空白记忆”)也可能因空白曝光(为节省上色剂进行的曝光，而在连续室复印期间在馈纸间隙对光敏元件加以照射)的影响而发生，或者可能在随后的复印中的图象上形成因前面的复印步骤中的图象式曝光引起的后图象(被称之为“重影”)。
这样，作为对静电复制设备中曝光部件、显影部件、传送部件为提高图象质量进行改善的结果，静电复制设备的分辨率得到提高，而这可能使得图象上任何细微的浓度不均匀(即所谓的粗糙图象)变得很突出。
鉴于此，本发明的目的就是提出一光接收元件，能保证由改善充电性能和同时降低温度依赖性，并由控制曝光记忆如空白记忆及重影和改善图象浓度的均匀性(免除粗糙图象)得到良好的图象质量。
本发明提出的光接收元件包括一个基衬和以一种主要由硅原子组成并含有至少一种氢原子和卤素原子的非单晶材料形成的光电导层；其中，光电导层具有一第一层区域其中光带隙(Eg)为1.70eV至1.82eV和由式(I)所表示的函数的线性关系部分(指数曲线尾)得到的特征能量(Eu)lnα＝(1/Eu)·hγ+α1(I)式中光子能量(hγ)被设定为一独立变量，而光吸收频谱的吸收系数(α)作为一相关变量，此Eu为由50meV至65meV，而在一第二层区域中Eg为由1.78eV至1.85eV和Eu为由50meV至60meV，只要第一层区域的Eg小于第二层区域的Eg和第一层区域的Eu大于第二层区域的Eu；并且第一及第二层区域是重叠地形成的。
在上述的光接收元件中，本发明还提出一种光接收元件，其中氢原子和/或卤素原子成分(Ch)在第一层区域中为由10原子百分数到30原子百分数，而在第二层区域中为由20原子百分数到40原子百分数，只要第一层区域中的Ch小于第二层区域的Ch。
在上述的光接收元件中，本发明还提出一种光接收元件，其中整个光电导层的厚度与一第二层区域的厚度之比为由1∶0.003至1∶0.15。
在上述的光接收元件中，本发明还提出一光接收元件，其中光电导层各具有一第一层区域和一第二层区域，而此第二层区域被叠加地形成在第一层区域上。
在上述光接收元件中，本发明还提出一光接收元件，光电导层各具有一和一层区域和一第二层区域，而该第一层区域被叠加地形成在第二层区域上。
在上述光接收元件中，本发明还提出一光接收元件，其中光电导层具有一第一层区域和二第二层区域，而此第一导被叠加地形成在第二层区域之一上和另一第二层区域则被叠加地形成在第一层区域上。
在上述光接收元件中，本发明还提出一种光接收元件，其中光电导层包含至少一种属于周期表的类族13(类族3B，以后称作“类族IIIb”)的原子，能赋予p型传导，和属于周期表的类族15(类族5B，以后称作“类族Vb”)的原子，能赋予n型传导。
在上述光接收元件中，本发明还提出一种光接收元件，其中光电导层含有至少一种选自碳、氧和氮构成的类族的原子。
在上述光接收元件中，本发明还提出一种光接收元件，其中在光电导层上叠加地形成有一主要由硅原子组成的并含有至少一种由碳、氧和氮构成的类族中选择的原子的表层。
在上述光接收元件中，本发明还提出一种光接收元件，其中该表层形成的厚度为由0.01μm至3μm。
在上述光接收元件中，本发明还提出一种光接收元件，其中作成一电荷注入阻挡层，其中作成一电荷注入阻挡层，此阻挡层由主要由硅原子构成的并包含有至少一种选自碳、氧和氮组成的类族的原子和至少一种属于周期表的类族IIIb的、能赋予p型传导的原子和属于周期表的类族Vb的、能赋予n型传导的原子的非单晶材料形成，而该光电导层被叠加地形成在此电荷注入阻挡层上。
在上述光接收元件中，本发明还提出一种光接收元件，其中该电荷注入阻挡层形成的厚度为由0.1μm至5μm。
在上述光接收元件中，本发明还提供一光接收元件，其中光电导层的形成厚度为由20μm至50μm。


图1为一表明本发明中的光电导层的次能带隙光吸收频谱示例的图形；图2A至2C为表明按照本发明的光接收元件中的光电导层的层结构示例的横截面图；图3表明按照本发明的具有表层的光接收元件的另一例的横截面图；图4为表明按照本发明的具有一电荷注入阻挡层和一表层的光接收元件中的层结构示例的横截面图；图5示意说明采用RF频段作为电源频率(RF-PCVD)作高频等离子体促进的化学汽相淀积形成薄膜时所使用的生产设备的构造；
图6示意说明采用VHF频段作为电源频率(VHF-PCVD)作高频等离子体促进的化学汽相淀积形成薄膜时所采用生产设备的淀积系统的构造；图7为表明关于本发明的光接收元件的光电导层的第二层区域的Eu与第二层区域中不同的Eg值时的光接收元件充电性能之间的关系的图形；图8为表明关于本发明的光接收元件的光电导层的第二层区域的Eu与第二层区域中不同Eg值时的光接收元件温度特性间的关系的图形；图9为一表明关于本发明的光接收元件的光电导层的第二层区域的Eu与第二层区域中不同Eg值时的光接收元件曝光记忆(光记忆)间的关系的图形。
下面详细说明本发明。
在这一说明中，表征非单晶硅的“主要由硅原子构成的非晶材料”经常被称作为“非晶硅材料”，向“主要由硅原子构成并含有至少一种氢原子和卤素原子的非晶材料”经常被叫做“a-SiX”。名词“含有氢原子的非晶硅”也常称之为“氢化非晶硅”，而“含有卤素原子的非晶硅”称作“卤化非晶硅”，这些均包括在表达式“a-SiX”中。
本发明的光接收元件包括一主要以硅原子构成并含有至少一种氢原子和卤素原子的非晶(非单晶)材料形成的光电导层。此光电导层具有各自有特定光带隙(Eg)和特征能量(Eu)的第一层区域和一第二层区域。
光电导层必须含有氢原子或卤素原子。它可能既含有氢原子又含有卤素原子。这使得能补偿硅原子的悬空键并改善层的质量，特别是改善光电导性和电荷保持性能。
在光接收元件中，氢原子和/或卤素原子成份(Ch)在第一层区域中最好可能在由10原子％(百分数)至30原子％(百分数)的范围内，而在第二层区域中最好为由20原子％至40原子％，只要第一层区域中的Ch小于第二层区域的Ch。更好的是，在第一层区域中Ch可在不小于15原子％至小于25原子％的范围内，而在第二层区域中可在不小于25原子％至不大于35原子％的范围内。
在此，名词“氢原子和/或卤素原子成份(Ch)”在当形成光电导层时仅加入氢原子的情况下是指“氢原子成份”，或者在仅加入卤素原子的情况下指“卤素原子成份”，或在加入氢原子和卤素原子两者的情况下指“氢原子成份和卤素原子成份的总和”。单位“原子％”是一与氢原子和/或卤素原子和硅原子的总成份之比。
本发明中的光电导层必须在第一层区间中具有一由1.70eV至1.82eV的光带隙(Eg)和在第二层区域中由1.78eV至1.85的光带隙，只要第一层区域的Eg小于第二层区域的Eg。更好的是，光电导层可在第一层区域内具有不小于1.75eV至小于1.80eV的Eg和在第二层区域中不小于1.80eV至不大于1.83eV的Eg。
在本发明中的光电导层还必须具有一由以式(I)表示的函数的线性关系部分(指数曲线尾)得到的特征能量(Eu)lnα＝(1/Eu)·hγ+α1(I)式中，光子能量(hγ)被设定为一独立变量，而光吸收频谱的吸收系数(α)则为一相关变量。此特征能量Eu在第一层区域中为由50meV至65meV和在第二层区域中为由50meV至60meV，只要第一层区域的Eu大于第二层区域的Eu；最好在第一层区域中为大于55meV至不大于65meV和在第二层区域中不小于50meV至不大于55meV。
图1表明本发明中光电导层的子带隙光吸收频谱的一例。光子能量(hγ)被画作横座标，光吸收频谱的吸收系数(α)的对数(lnα)被画作纵座标。这一频谱可粗略地分成为二部分。其中一个为B部分，这里的吸收系数(α)相对光子能量(hγ)作指数变化，即lnα相对hγ作线性变化(此部分称作“指数曲线尾”或“Urback尾”)，另一个为部分A，这里lnα表现为较轻微的随hγ变化。
lnα作线性变化的B部分对应于因由价带侧的尾能级至导带的光变迁引起的光吸收，而吸收系数(α)对光子能量(hγ)的依从关系则由下式(II)表示α＝α0exp(hγ)/Eu(II)式中α0为光电导层的特定常数。取式(II)两边的对数就得到上述式(I)。
lnα＝(1/Eu)·hγ+α1(I)式中α1为lnα0。
在式(I)中，特征能量(Eu)的倒数(1/Eu)指明图1中B部分的斜度。Eu对应于在价带侧上尾能级的指数能量分布的特征能量，因此较小的Eu表明在价带侧上的较小的尾能级。
子带隙光吸收频谱通常用深能级光谱法、等温超容量光谱法、光热极化光谱法、光声频谱法、或恒定光电流法加以测量。特别是恒定光电流法(后称为“CPM”)很有用。
在本发明中，光电导层的厚度在考虑到静电复制性能、经济效益等方面加以恰当地确定。其厚度可优先以取20μm至50μm之间，更较好的在23μm至45μm之间，由最好则在25μm至40μm之间。如果厚度小于20μm，静电复制性能(例如充电性能和灵敏度)可能在实用中就不足。如果其大于50μm，则形成光电导层就可能需要较长时间，从而增加生产成本。
光电导层的第二层区域可以优先地取这样的厚度，即使得整个光电导层的厚度(第一层区域的厚度加上第二层区域的厚度)与第二层区域的厚度之比为1∶0.003至1∶0.15。如果此第2层区域的厚度的比小于0.003，电荷注入阻挡性能就可能成为不恰当的。特别在当第二层区域被置于表层侧时，预曝光和图象式曝光的长波长成分就可能不能很好被吸收，从而使得某些情况中充电性能的温度依赖性和曝光记忆就不能有效地降低。如果另一方面它大于0.15，为了得到第二层区域满意的薄膜质量，就必须在稍低于现有环境下第一层区域的淀积速度来加以形成，因而就要以较长时间来形成光电导层，从而使生产成本增加。
图2A-2C说明本发明中光电导层的层结构示例(横断面)。图2A中的光电导层11具有一第一层区域和第二层区域，而层的组构为一第二层区域2a被叠加地形成在一第一层区域1上。图2B中的光电导层11具有一第一层区域和一第二层区域，而其层组构为第一层区域1被叠加地形成在一第二层区域2b上。图2c中的光电导层11具有一第一层区域和二个第二层区域，其层组构为第一层区域1叠加地形成在一第二层区域2b上，第二层区域2a则叠加地形成在第一层区域1上。标号10指一基衬。
应用上述层的组构能减低充电性能的温度依赖性和曝光记忆从而能达到本发明的目的。应用图2B中所示的层的组构使得除上述效果外还能对粗糙图象方面取得改善(对实体图象检验浓度分布作为图象特性)。图2C中所示光电导层既具有图2A中的层组构又具有图2B中的层组构，因此同样地除上述效果外也可在粗糙图象上面取得改善。
本发明中的光电导层由薄膜真空淀积来形成。具体说，它可借助各种薄膜淀积过程来形成，作为举例的如辉光放电包括AC放电CVD，例如低频CVD、高频CVD或微波CVD，和DC放电；以及溅射、真空金属敷镀、离子渗镀、光CVD和热CVD。当采用这些薄膜淀积处理时，按照制造条件、对设备中资本投资的负担程度、生产规模和对制造的光接收元件所要求的特性和性能来选择合适的一种。辉光放电，特别是采用RF频段或VHF频段电源频率的高频辉光放电由于其对控制加工条件相对说较容易而得到优先考虑。
当由辉光放电形成光电导层时，基本上是可将一能供给硅原子(Si)的原料气体(起始气体)，和一能供给氢原子的原料气体和/或一能供给卤素原子的原料气体以所要求的气体状态导入进一可被抽成真空的反应器中，并可使得在该反应器中发生辉光放电以便在一给定位置上预先设置的基衬上形成光电导层。
能供给Si的原料可包含气态的或可气化的硅烷，例如像SiH4、Si2H6、Si3H8和Si4H10等的氢化硅，均可有效地采用。考虑对层的形成上处理的容易性和供给硅的效率，最好采用SiH4和Si2H6。
为将氢原子加入光电导层，在上述原料气体中混和以规定量的H2、H2和He的混合气体或含有氢原子的硅化合物气体。这使得较易于控制光电导层中加入氢原子的比例。
能供给卤素原子的材料最好包含气态的或可气化的卤素化合物，例如卤素气体、卤化物，含有卤素的卤素化合物和以一卤素代替的硅烷衍生物。材料也可包含气态的或可气化的含有卤素的氢化硅化合物，这也可能是有效的。卤间化合物可特别地包含有氟气体(F2)，BrF，ClF，ClF3，BrF3，BrF5，IF3和IF7。含有卤素原子的硅化合物，即所谓的以卤素原子替代的硅烷衍生物，可包含氟化硅，如SiF4和Si2F6。
上述原料气体可单独采用，或以二或多种的混合物形式应用。
为控制光电导层中加入的氢原子和/或卤素原子的数量，例如说可控制基衬的温度、被引入反应器的被用于供给氢原子和/或卤素原子的材料量、放电功率等。为加入上述原子的起始材料在被应用时可以H2或He或H2和He的混合气体(稀释气体)任意稀释。
本发明中的光电导层最好能被加入在要求时能控制其电导性的原子。
能控制电导性的原子必须被包含在整个光电导层中而且还作均匀的浓度分布，但在层厚方向中某部分可有不均匀密度分布。但即使在当某部分有不均匀浓度分布时，为使得加入它们的效果均匀地起作用，上述原子必须到处包含着，而且在与基衬表面平行的平面方向上作均匀浓度分布。
能控制电导性的原子可包含的用于半导体领域的所谓的杂质，而且可能利用能赋予p型传导的属于周期表的类族13(类族3B)的原子(后称为“类族IIIb原子”)，或能赋予型传导的属于周期表的类族15(类族5B)的原子(后称“类族Vb原子”)。其中至少一种原子被利用。就是说，可以单独应用一种原子，或者以混合物形式应二种或更多种原子。
类族IIIb原子可特定地包含硼(B)，铝(Al)，镓(Ga)，铟(In)和铊(Tl)。其中B、Al，和Ga为优选的。类族Vb原子可包含磷(P)，砷(As)，锑(Sb)和铋(Bi)。其中P和As优先。
能控制其电导性的原子在光电导层的含量可优先地定为1×10-2原子ppm至1×102原子ppm，较可取的为由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层区域大于第一层区域中。
为了在结构上结合能控制电导性的原子，可在形成层时将用于加入能控制电导性的起始原料，以气体状态连同用于形成光电导层的其它气体一齐(如上所述)馈入反应器。
这些可被用作为加入能控制电导性的原子的起始材料应选自于那些在常温和常压下为气态的或者那些至少在层形成条件下易于被气化的材料。这种用于加入类族IIIb原子的起始材料可包括一作为加入硼原子的材料的氢化硼如B2H6，B4H10，B5H9，B5H11，B6H10，B6H12和B6H14，以及卤化硼，例如BF3，BCl3和BBr3。此外，材料还可包括AlCl3，GaCl3，Ga(CH3)3，InCl3和TlCl3。为加入类族Vb原子的起始材料可包括作为加入磷原子的材料的氢化磷如PH3和P2H4，以及卤化磷如PH4I、PF3、PF5，PCl3，PCl5，PBr3，PBr5和PI3。此外，能被有效地利用的材料还包括AsH3，AsF3，AsCl3，AsBr3，AsF5，SbH3，SbF3，SbF5，SbCl3，SbCl5，BiH3，BiCl3和BiBr3。
这些用于加入能控制电导性的原子的起始材料可在被应用时以H2或He，或H2和He的混合气体(稀释气体)随意进行稀释。
在本发明中，在光电导层中加入至少一种硼原子、氧原子和氮原子也是有效的。这些原子在含量上优选地是由1×10-5原子％至10原子％，较好的是由1×10-4原子％至8原子％，和更优越的是由1原子％×10-3至5原子％，总的以光电导层中的硅原子、碳原子、氧原子和氮原子的总数为基础。
这些碳原子、氧原子和氮原子必须被包含在整个光电导层中也必须作浓度均匀分布，但在层厚方向中某部分可以有非均匀的浓度分布。不过，即使在某些部分具有不均匀浓度分布时，为使它们的加入均匀地起有效作用，上述原子必须到处含有，并不在与基衬平行的平面方向上以均匀的浓度分布。
作为有效材料的能供给碳原子的材料可包括气态的或可气化的碳氢化合物，如CH4、C2H2、C2H6，C3H8和C4H10。考虑到在形成层时处理的容易性和馈C效率，材料最好包含CH4、C2H2和C2H6。这些能供给碳原子的原料气体可在它们以气体例如H2、He、Ar或Ne稀释后随意地利用。
能供给氮或氧的材料可包含气态或可气化的化合物，例如NH3，NO，N2O，NO2，O2，CO，CO2和N2。这些馈氮或氧的原料气体可在它们以气体例如H2、He、Ar或Ne稀释后随意应用。
为了实现本发明的目的，形成具有所要求的薄膜特性的光电导层，必须恰当地按要求设定能供给Si的原料气休(后称“馈Si气体”)与稀释气体的混合比例，反应器内部的气压，放电功率和基衬温度。
被随意用作稀释气体的H2或He，或H2与He的混合气体的流动速度可适当地按照光电导层组构的设计在一理想范围内选择，并且此稀释气体可以馈Si气体为基础，通常在由3至20倍的范围内被加以混合，较好的由4至15倍，更好的由5至10倍。
反应器内部的气压也可按照层组构的设计在一理想范围内适当地选择。此压强可在通常的范围内由1×10-4Torr至10Torr(1.333×10-2Pa至1.333×103Pa)，较好地由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)。
放电功率也可按照层组构的设计在一理想范围内适当选择，为此放电功率与馈Si气体的流动速度之比(W/SCCM)可被优先地设置在由3至8的范围内，更好些为由4至6。另外，在第二层区域的形成中放电功率与馈Si气体的流速之比最好可设置得大于在第一层区域的形成中的比例，并在所谓的流通极限区域中形成。
基衬的温度可通常被设置在由200℃至350℃，较理想的为由230℃至330℃，而更好的为由250℃至300℃。
上述馈Si气体和稀释气体的混合比、反应器内部压力、放电功率和基衬温度的优选条件范围不能孤立地分开确定。理想条件适宜于根据相互的和系统的关系来确定以便能形成带有所要求性能的光接收元件。
本发明中所采用的基衬可以是一导体基衬或一由其表面至少在形成光电导层的一侧经过导电处理的电气绝缘材料构成的基衬，两者均可采用。导体基衬可包括那些由金属制成的，如Al，Cr，Mo，Au，In，Nb，Te，V，Ti，Pt，Pd或Fe或者它们的任何合金，例如不锈钢。用作基衬经受导电处理的电气绝缘材料可包括合成树脂薄膜或片，例如聚酯、聚乙稀、聚碳酸酯、乙酸纤维素、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙稀或酰胺，或玻璃或陶瓷。
本发明中所用的基衬可具有带平滑平面或不平整表面的圆柱或片状无端头带子的形状。基衬的厚度可适当地按要求确定。在作为一静电复制光接收元件要求具有灵活性的情况中，此基衬只要其能作为一基衬良好运行就可以将其作得尽可能地薄。但在通常情况下，考虑到其加工和处理、机械强度等等，基衬可能具有厚度10μm或较大。
在当采用干涉光(例如激光)记录图象时，本发明中采用的基衬的表面可被作成不平整的，藉此可能有效地消除任何因可视图象中出现的所谓干涉条纹而引起的劣质图象。在基衬的表面上作成的不平整度可采用公知的方法来产生，如日本专利申请公开No。60-168156、No.60-178457和No.60-225854中所揭示的。
作为使得表面不平整的另一种方法，是在基衬表面上作出许多呈球形轨迹的凹凸面。在这样形成的不平整性中，基衬的表面具有的不平整度较之光接收元件所需分辨率要细微。这样形成的不平整性可采用日本专利申请公开No.61-231561中所揭示的已知方法来产生。
本发明的光接收元件的光电导层上最好叠加地形成一表层，它由一主要由硅原子构成的并含有碳原子、氧原子和氮原子中的至少一种的非晶材料形成。
这些碳原子、氧原子和氮原子必须被包含在整个光电导层中，而且作均匀浓度分布，但在层厚度方向某些部分可以有非均匀浓度分布。但即使有某部分的不均匀浓度分布，为了使它们加入的效果均匀地实现，上述原子必须所有各处都包含，并在与基衬表面平行的平面方向上作均匀浓度分布。
图3说明具有此表层的光接收元件的层组构示例(横截面图)。一光电导层11被叠加在基衬10的表面上，一表层12被叠加地形成在该光电导层上。在如图3所示例子中，光电导层11具有一第一层区域1和一叠加地形成成第一层区域上的第二层区域2a(类似于图2A)。换句话说，它可以具有如图2B或图2C中所示那样的层组构。
当本发明中形成此表层时，其形成厚度可优先地为由0.01μm至3μm，较好地为由0.05μm至2μm，而更好的是由0.1μm至1μm。如果层厚度小于0.01μm，此表层会因光接收元件应用期间的摩擦等很快损耗。如果它大于3μm，则会发生例如残留电位的增加等的静电复制性能降低。
如上述的表层具有一自由表面，被作成以便改善抗湿性、连续重复使用性能、电击穿强度、运行环境特性和操作性能。像光电导层那样，这一表层是利用非单晶材料形成的，特别是一种主要由硅原子构成的非晶材料，并由此在重叠层之间的界面上保证良好的化学和结构稳定性。
本发明的表层可以采用任何材料形成，只要它们是非单晶硅材料，特别是主要由硅原子构成的非晶材料(即非晶硅材料)。例如，最好采用一种含有氢原子和/或卤素原子(后称“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种的a-SiX。尤其是一含有碳原子的a-SiX为最好。当应用含碳原子的a-SiX作为主要组成形成此表层时，表层中的碳含量可优先地以硅原子的总数和碳原子数为基准的30原子％至90原子％的范围之内。
本发明中的表层要求包含氢原子或卤素原子。也可以含有氢原子和卤素原子两者。在加入氢原子时，宜于对氢原子进行控制以使得以组成原子的总数为基准其含量为由30原子％至70原子％，优选地为由35原子％至65原子％，更好的是由40原子％至60原子％。在当加入卤素原子时，宜于对卤素原子进行控制以使得以组成原子的总数为基准其含量为由0.01原子％至15原子％，优先地为由0.1原子％至10原子％，更好的是由0.6原子％至4原子％。
这样来控制它们的成分使得可能补偿硅原子的悬空链和改善层的质量，特别是改善光电导性能和电荷保持性能。
用于静电复制的光接收元件具有如下面所述的问题。例如，充电性能可能因来自自由表面的电荷注入而恶化；充电性能可能因在一运行环境中，例如在高湿度环境中，表面结构的变化而改变；以及在电晕放电或以光照射时电荷由光电导层注入电荷表层可能因表层内部的缺陷中俘获电荷而引起重复应用期间的余留成象(after-image)现象。这些是公知的由表层内部存在的任何缺陷或不完善性(主要为硅原子或碳原子的悬空键引起)所造成的。
但在表层中加入氢原子和将表层中氢原子含量控制成30原子％至70原子％使得表层内的缺陷大大降低，从而能在电性特性和高速连续应用性能上得到改善。如果氢原子在含量上小于30原子％，在某些情况中就无法达到上述效果。但如果另一方面氢原子含量大于70原子％，表层的硬度可能降低，从而该层在一些情况中则无法承受重复应用。氢原子含量在表层中可按照原料气体的流速和比例、基衬温度、放电功率、气压等在后述的加工制造时加以控制。
在表层中加入卤素原子和将表层中卤素原子控制成其含量为由0.01原子％至15原子％使得更有效地实现表层中硅原子与碳原子间的键的形成。而且，表层中的卤素原子还能有效地防止硅原子与碳原子间的键因电晕放电等造成的断裂。如果卤素原子在含量上低于0.01原子％或大于15原子％，在一些情况下就不能达到上述效果。当卤素原子在含量上大于15原子％，由于过量的卤素原子防碍表层中载流子的移动而可能使得残留电位和图象记忆变得十分明显。表层中卤素原子含量可象对氢原子含量的控制那样，按照原料气体的流通速度和比例、基衬温度、放电功率、气体压力等进行控制。
本发明中的表层可以与前述的形成光电导层同样的方式形成。例如，当依靠辉光放电形成由一含有碳原子的a-SiX组成的表层时，通常可将一能供给硅原子的原料气体、一能供给碳原子的原料气体和一能供给氢原子的原料气体和/或一能供给卤素原子的原料气体以所要求的气态引入进其内部能被作成真空的反应器，并使得在反应器中发生辉光放电，从而在光电导层上预先设置在一定位置上的基衬上形成表层。
这些能供给硅原子、碳原子、氧原子和氮原子的原料中与光电导层的情况中的是相同的。作为能供给氢原子的材料，可采用H2气体，H2和He的混合气体或一种含有氢原子的硅化合物气体。这些原料气体在应用中以所需量与其他气体混合。这使得较容易地控制表层中的氢原子的加入比例。作为能供给卤素原子的材料，可采用与光电导层中所用同样的材料。上述原料气体可各自单独应用，或者以二种或多种相混合的形式加以应用。
为了控制被加入表层的氢原子和/或卤素原子的量，可与光电导层情况下相同的方式进行控制。
本发明中的表层，象前述的光电导层那样，最好能被加入以能控制其导电性的原子。
此能控制导电性的原子必须被包含在整个表层中并作均匀浓度分布，但在层厚度方向某些部分可以有不均匀的浓度分布。不过即使在某些部分有不均匀浓度分布，为了使它们加入的效果均匀地起作用，上述原子必须到处都包含而且在与基衬表面平行的平面方向上作均匀的浓度分布。
能控制导电性的原子在表层中所含有的量优选的是由1×10-3原子ppm至1×103原子ppm，较好地是由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。
能控制导电性的原子的种类，其起始材料，如将原子加入表层的状态均可以与前述光电导层情况中的相同。
为实现本发明的目的形成具有所要求薄膜特性的表层，必须将馈Si气体与稀释气体的混合比例、反应器内部的气压、放电功率和基衬温度适当地按要求设置。关于反应器内部的气压和基衬温度，它们可以与光电导层情况中同样的方式加以设定。
本发明中的以上述方式形成的表层被精细地作成从而能按照希望被赋予所需的性能。更具体说，从结构观点上看，具有硅原子、碳原子、氧原子和氮原子中的至少一种、以及氢原子和/或卤素原子作为其组成的表层，取决其形成时的条件呈现由结晶到非晶的形式。由电气特性的观点看，它表现出由导体到半导体直至互绝缘的性质，以及由光电导到非光电导的性质。因而相应地，对其形成的条件进行严格的选择以便能形成具有所要求特性的表层。例如说，在当该表层主要是用于改善其击穿强度的目的时，此表层就被形成为具有在运行环境中显著的电气绝缘性能的非晶形式。当表层主要是为改善连续重复应有的性能和运行环境特性的目的是，它就被形成为将其上述电气绝缘特性的等级降低到一定程度和具有对照射该层的光的一定的灵敏度的非晶形式。
本发明的光接收元件可在光电导层与表层之间具有一带有较之表层含量为少的碳原子、氧原子和氮原子的阻挡层(一较低的表层)。这使得能在如充电等性能上更大的改善。
表层中在表层与光电导层间的界面的邻近区域，可以设置一个区域，其中碳原子、氧原子和氮原子的含量向着光电导层减少。这使得可能改善表层与光电导层间的附着力、平滑地向表面移动光载流子、和更多地降低固定因光电导层与表面间的界面处的反射光引起的干扰。
在本发明的光接收元件中，最好使一电荷注入阻挡层主要由硅原子构成和包含有碳原子、氧原子和氮原子中的至少一种以及能控制导电性的原子，并使光电导层叠加地形成在这一电荷注入阻挡层上。较具体说，在当于导电的基衬与光电导层间作成有起着防止由导电基衬侧注入电荷的功能的电荷注入阻挡层时，就使得能更有效地达到本发明的目的。在这种情况下，就对表层的存在与否没有限定。较可取的是，可在光电导层上叠加地形成表层。
图4说明(横截面图)具有电荷注入阻挡层和表层的光接收元件的层组构的示例。一电荷注入阻挡层13被叠加在一基衬10的表面上，一光电导层11被叠加地形成在电荷注入阻挡层13上，和一表层12被叠加地形成在该光电导层上。在图4所示例子中，光电导层11具有一第一层区域1和一叠加地形成在其上的第二区域2a(与图2A相同)。另一方面，可以具有如图2B或图2C中所示的层组构。
本发明中电荷注入阻挡层可优先地取其形成厚度为0.1μm至5μm，较好的可由0.3μm至4μm，而更好可取由0.5μm至3μm。如果层厚度小于0.1μm，电荷注入阻挡层的作用在某些情况中可能无法实现。另一方面如果它大于5μm，就不可能达到借助使该厚度增大所期望的对静电复制性能的任何所要求的改善，还可能因为用于形成薄膜的时间延长导致生产成本增加。
本发明中电荷注入阻挡层在当光接收元件以某一极性充电时具有防止由基衬侧向光电导层注入电荷的作用，而在以相反极性充电时则显现为无这样的作用，这被称之为极性依赖性。
为了赋予这种功能，必须在电荷注入阻挡层中加入能控制其导电性的原子。在当也将这种能控制导电性的原子加入光电导层时，它们在电荷注入阻挡层中的含量必须被作得大于光电导层中的含量。
此能控制导电性的原子必须被包含在整个电荷注入阻挡层中并作均匀的浓度分布，但在层厚方向可以在某部分有不均匀的浓度分布。此浓度分布不均匀的部分最好可以是较多分布在基衬侧。不过即使在某部分有不均匀的浓度分布时，为了使它们的加入效果均匀地起作用，上述原子必须到处都包含而且在平行于基衬表面的平面方向上作均匀的浓度分布。
能控制导电性的原子在表层中的含量优选为由10原子ppm至1×104原子ppm，较好的是由50原子ppm至5×103原子ppm，而更好为由1×102原子ppm至3×103原子ppm。
能控制导电性的原子的种类、其起始材料、和原子加入电荷注入阻挡层的方式均可以与前述光电导层的情况中的相同。
在本发明中，在电荷注入阻挡层中加入碳原子、氧原子和氮原子中的至少一种也是有效的。这些原子在含量上总的以电荷注入阻挡层中的硅原子、碳原子、氧原子和氮原子的总和为基准优选地取由1×10-3原子％至30原子％，较好地由5×10-3％20原子％，而更好地可取由1×10-2原子％至10原子％。
这些碳原子、氧原子和氮原子必须被包含在整个电荷注入阻当层中而且作均匀的浓度分布，但在层厚度方向某部分可以有不均匀的浓度分布。不过，即使在某部分有不均匀浓度分布时，为了使它们加入的效果均匀地起作用，上述原子必须到处都含有，而且在平行于基衬表面的平面方向上作均匀的浓度分布。
以这种方式加入碳原子、氧原子和氮原子中的至少一种使得能更好地改善与其它被作成与电荷注入阻挡层相接触的层的附着力。
本发明中电荷注入阻挡层可采用一主要由硅原子构成的非晶材料(非晶硅材料)随意地包含上述原子来形成。作为这一非晶硅材料，最好采用含有氢原子和/或卤素原子(a-SiX)的非晶硅材料。此层中的氢原子和/或卤素原子具有与前述的光电导层和表层的情况中同样的效果。
电荷注入阻挡层中的氢原子和/或卤素原子的含量以硅原子和氢原子和/或卤素原子的总和为基准优选地可取1原子％至50原子％，较好地可取5原子％至40原子％，而更好地取10原子％至30原子％。
能供给硅原子、碳原子、氧原子和氮原子的材料可以与光电导层情况中的相同。作为能供给氢原子的材料可以采用H2气体、H2和He的混合气体或一种含有氢原子的硅化合物气体。这些原料气体在应用时按所需的量与其它气体混合。这使得更容易控制电荷注入阻挡层中加入氢原子的比例。作为能供给卤素原子的材料可采用与光电导层中所用相同的材料。上述材料可各自单独应用，也可以二种或更多种的混合形式加以应用。
本发明中电荷注入阻挡层由前述的薄膜真空淀积技术与形成光电导层同样方式形成。
为了形成实现本发明目的的具有所要求薄膜特性的电荷注入阻挡层，必须适当地按要求设定馈Si气体与稀释气体的混合比、反应器内部的气压、放电功率和基衬温度。对于放电功率，此放电功率与馈Si气体的流通速度之比适宜于设定在由0.5至8的范围内，较好地是由0.8至7，更好为由1至6。馈Si气体与稀释气体的混合比、反应器内部的气压和基衬温度可按与光电导层情况同样方式进行设置。
在按照本发明的光接收元件的光电导层中铝原子、硅原子和氢原子和/或卤素原子最好能在层厚度方向作不均匀分布(亦即，在基衬侧主要由铝原子构成并逐渐向着表面成为主要由硅原子构成)。这带来基衬与光电导层之间界面处附着情况的改善(特别是电荷注入阻挡层)以使难以发生细微的剥落和碎裂，以及成分的逐渐变化使得载流子能平稳地由光电导层向基衬流动，结果改善图象质量。
也可在基衬与光电导层之间设置一粘附层，或者在当设置有电荷注入阻挡层时在此电荷注入阻挡层与基衬之间加以此粘附层。这种粘附层进一步改善对基衬的附着作用。这种粘附层例如由Si3N4、SiO2、SiO或一主要由硅原子构成的含有氢原子和/或卤素原子和碳原子、氧原子和氮原子中的至少一种的非晶材料形成。
在基衬与光电导层之间，或者在设置有电荷注入阻挡层时在电荷注入阻挡层与基衬之间，还可设置一光吸收层(例如IR吸收层)。这种光吸收层防止由基衬反射的光所引起的干涉条纹的产生。
下面将详细说明按照本发明形成静电复制光接收元件的设备和采用此设备形成上述各层的薄膜形成法。
图5图示说明利用以RF频段作为电源频率的高频等离子促进CVD制造光接收元件的设备示例(后称“RF-PCVD”)，这是一种辉光放电。图5中所示的加工设备按如下构成。
这一加工设备主要由一淀积系统5100、一原料气体馈给系统5200和一用于抽取反应器5101内部真空的抽空系统(图中未示出)组成。在淀积系统5100中的反应器5101中设置有一圆柱形基衬5102、一基衬加热器5103和一原料气体馈给管5104。一高频匹配箱5105也被连接到反应器。
此圆柱形基衬可采用任何措施加热，只要它具有真空型的加热部件。这样一种为加热基衬的加热器可专门包括有电阻加热器(例如一封装加热头绕线性加热器、平面加热器和陶瓷加热器)、热辐射管加热部件(例如卤素管和红外管)，和以一采用液体、气体等作为热介质的热交换装置构成的加热元件。作为加热装置的表面材料，可采用象不锈钢、镍、铝和铜等的金属，陶瓷、防热聚合树脂等。另一种方法是，在反应器外加设一专用于加热的容器，基衬可在其中加热之后及被运送进反应器中。可以采用这样的方法。
层料气体馈给系统5200由气体罐5201-5206，与这些气罐对应设置的压力控制器5251-5256，管道阀5211-5216、5221-5226、和5237-5236，及质量流控制器5241-5246组成。原料气体各自的气罐的管道均经由一辅助阀5261通过原料气体管5106被连接到反应器5101中的馈气管5104。
利用图5中所示的加工设备由RF-PCVD形成薄膜可按(例如)如下方法进行。
首先将圆柱形基衬5102置入反应器5101，并利用一抽空装置(图中未示出，例如一真空泵)将反应器5101内部抽取成真空。接着，利用用于加热基衬的加热器5103将圆柱形基衬5102的温度控制在预定的温度，例如由200℃至350℃。这一温度适宜取为230℃至330℃，更好地可取由250℃至310℃。
在用于形成薄膜的原料气体流进反应器5101之前，检查气罐阀5211～5216和反应器的泄漏阀5107以确认它们均是关闭的，同时还检查流入阀5221-5226，流出阀5231-5236及一轴助阀5261以保证它们均是打开的。
然后，打开一主放气阀5108以将反应器5101和一气管5106的内部抽成真空。在真空计(G)5109的读数表明为约5×10-6Torr的压力时，关闭辅助阀5261和流出阀5231-5236。
此后，打开气罐阀5211-5216以便分别将各气体由气罐5201-5206引入进反应器5101，并以操作压力控制器5251-5256来将各个气体控制成具有约2kg/cm2的压力。接着缓慢地打开流入阀5221-5226以便分别将各气体引进质流控制器5241-5246。
在这样为开始进行薄膜形成准备就绪之后，就按下列过程形成各个层。
在圆柱形基衬5102已达到一预定温度时，将一些必须的流出阀5231-5236和辅助阀5261缓慢地打开使合预定的气体由气罐5201-5206通过馈气管5104馈入反应器5101。接着操作质流控制器5241-5246以便将各原料气体调整得以预定速度流通。在该过程中主放气阀5108被调节得(同时观察真空计5109)使反应器5101内部的压力达到不大于1Torr的预定压力。
在此内部压力达到稳定时，将一带有频率例如为13.56MHz的RF电源(图中未示出)设置为所要求的电功率，并通过匹配箱5105将RF电源供给到反应器5101内部以使得发生辉光放电。被馈入反应器的原料气体被这样产生的放电能量所分解，从而在圆柱形基衬5102上形成主要由硅构成的薄膜。在形成所要求厚度(层厚)的薄膜后停止RF电源的供给，并关闭流出阀以停止气体流入反应器。这样就完成了薄膜的形成。
重复上述操作数次，藉此就能形成带有所要求的多层结构的静电复制光接收元件。
在形成相应的层时，除用于所需气体的流出阀外的流出阀均必须全部关闭。而且为了防止相应的气体残留在反应器5101和由流出阀5231-5236伸至反应器5101的管子中，关闭流出阀5231-5236，打开辅助阀5261而后将主放气阀5108完全打开，以使得系统内部再一次被抽成高度真空；这是可任选操作的。
为了达到均匀地形成薄膜，在形成薄膜的同时借助一驱动机构(图中未示出)以一预定速度旋转该圆柱形基衬5102是有效果的。
不言而喻，上述过程可根据各层所形成的条件加以改变。
下面将介绍采用以VHF频段作为电源频率的高频等离子促进CVD(后称“VHF-PCVD”)制造静电复制光接收元件的过程。
图5中所示的加工设备中的淀积系统5100被图6中所示的淀积系统5200替代，将其连接到原料气体馈供系统5200。这样就建立了一用于VHF-PCVD中的加工设备。
这一加工设备主要由一淀积系统(见图6)，一原料气体馈给系统(图5中5200)和一用作抽空反应器内部的抽空系统(图中未作出)组成。在图6中所示的淀积系统中，在一反应器6101中设置有圆柱形基衬6102、基衬加热器6103、原料气体馈给管(未示出)和一电极6110。一匹配箱6105也被连接到此电极。反应器6101具有一排气管6111并通过它与一抽空系统(图中未示出)相连接。在反应器中，由圆柱形基衬6102围绕的空间形成一放电空间6112。在反应器外面设置有用于转动此圆柱形基衬的基衬转动电机(M)6113。此圆柱形基衬被与RF-PCVD情况中相同的方法加热。
作为连接到淀积系统的原料气体馈给系统，可采用与图5中所示的原料气体馈给系统5200同样的系统。
利用这一加工设备由VHF-PCVD形成薄膜可按下述方法进行。
首先，将圆柱形基衬6102置于反应器6101中。在圆柱形基衬6102各自被基衬转动电机6113带动旋转时，反应器内部依靠一抽空装置(图中未示出)，例如一扩散泵，通过排气管6111被抽成真空，将反应器内部压力控制得不大于例如1×10-7Torr。跟着，各圆柱形基衬的温度藉助基衬加热器6103由加热保持在预定的温度200℃至350℃。优选地温度设定在由230℃至330℃，更好为250℃至310℃。
接着，以与上述RF-PCVD情况下的相同状态进行阀门操作和排气，来将薄形成原料气体馈送进反应器6101。
在这样开始形成薄膜准备就绪之后，按照以下过程为形成各个膜层。
在各圆柱形基衬6102到达预定温度时，缓慢打开一些必须的流出阀和辅助阀以便将所说的气体由气罐通过馈气管馈送进反应器6101以气体充满放电空间6112。接着操作质流控制器以便将各原料气体调整得以预定速度流动。在该过程中，调节主放气阀(同时监视真空计)使放电空间6112内部的压力到达不大于1Torr的预定压力。
在内部压力成为稳定时，将具有例如500MHz的频率的VHF电源(未示出)设定为所需电功率，并通过一匹配箱6105将一VHF电源提供到放电空间6112使得发生辉光放电。从而在放电空间6112中被馈进的原料气体即被放电能量所激励而产生分离，以致在各导电基衬6102上形成所需的薄膜。在这一过程中，基衬依靠基衬转动电机6113以所要求转速旋转以便能均匀地形成膜层。在形成一具有所要求厚度的薄膜后停止供给VHF电源，并关闭流出阀以阻止气体流入反应器。从而完成了淀积膜的形成。
将上述操作重复数次，藉此即可形成具有所要求的多层结构的静电复制光接收层。
在形成相应的层时，如RF-PCVD情况那样，除所需气体的流出阀之外的所有流出阀均必须关闭。而且为了防止相应的气体余留在反应器和由流出阀延伸到反应器的管道中，将流出阀关闭将辅助阀打开，然后将主放气阀完全打开以便再次将系统内部抽成为高度真空；这可以任选地操作。
不用说，上述过程可按照各层形成的条件加以改变。
VHF-PCVD中放电空间中的压力优选地设置为由1mTorr(1.333×10-1Pa)至500mTorr(6.665×101Pa)，较好地为由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的加工设备中，放电空间中所设的电极可以有任何大小和形状，只要它不会造成放电失调即可。针对实际应用而言，它最好具有直径由1mm至10cm的圆柱形状。这里，电极的长度也可随意设定，只要它的长度足以使电场均匀地作用于基衬上。此电极可无限制地由任何材料作成只要其表面是导电的就行。例如，通常采用诸如不锈钢、Al、Cr、Mo、Au、In、Nb、Te、V、Ti、Pt、Pb和Fe等金属，任一它们的合金，或者其表面以任何上述的作过导电处理的玻璃或陶瓷。
本发明人注意到光电导层中载流子的性能，并对带隙中氢化和/或卤化非晶硅的局部化状态的浓度分布与充电性能、其温度依赖性和曝光记忆(光记忆)之间的关系作了广泛的研究。作为结果，已经依靠在光电导层的厚度方向上控制带隙中局部化状态浓度分布，亦即控制氢原子和/或卤素原子含量(Ch)，光带隙(Eg)和特征能量(Eu)，以及还依靠叠加地形成两种具有这些不同的值的层区域来实现本发明的目的。
更具体说，将光电导层的光带隙作得较大并将载流子对局部化能级的俘获速度作得较小，藉此可大大改善充电性能并同时能降低其温度依赖性，而且还能基本上免除曝光记忆的发生。在采用一定的层组构时还能减轻粗劣图象的产生。
上述这些可加以更详细的说明如下在氢化和/或卤化非晶硅的带隙中，普遍存在有一起因Si-Si键的结构失调的尾(底)能级和一起因Si等的悬空键的结构不完整的深能级。这些能级是公知的，起着俘获和重新结合电子和空穴的中心的作用而使得装置的特性降低。
作为充电性能的温度依赖性的原因，亦即在当以鼓形加热器等加热光敏元件时发生的充电性能降低的原因，被认为是这样的受热激活的载流子被在充电时形成的电场引导向表面移动同时重复它们的为带隙中带尾的局部化能级和深局部化能级的俘获和释放，并随后消除表面电荷。在此，在充电期间载流子到达表面很少影响充电性能，但深能级中俘获的载流子在充电后(在它们已穿过充电部件之后)到达表面将消除表面电荷而使得充电性能降低。充电之后被热激励的载流子也消除表面电荷使得充电性能降低。为了防止这一点，就需要阻止热激励载流子的产生还要改善载流子的活动性。
因而，将光带隙做得较大防止产生热激励载流子，而减小局部化能级中俘获载流子的速度改善载流子的活动性，以此就能防止充电性能降低。
至于曝光记忆(光记忆)，它也是在由空白曝光或图像式曝光所生成的光载流子被俘获在带隙中局部化能级中和这些载流子保留在光电导层中时所引起的。较具体说，在复印的某一过程中产生的光载流子中间，已经保留在光电导层中的载流子在接着的充电时或者以后被由表面电荷形成的电场所清除，而在曝露于光线的部分的电位成为低于其他部分，从而就在图象上产生浓度差。为防止这种情况，必须改善载流子的活动性以使得它们在一复印过程中能移动穿过光电导层并尽可能不让光载流子保留在这一层中。
这样，设置其中Ch被作得较大、Eg被作得较大面且对Eu加以控制(降低)的层，藉此来阻止热激励载流子的产生而且还减小热激励载流子或局部化能级中俘获的光载流子的比例，从而就能极大地改善载流子的活动性。
下面将以举例更详细地叙述本发明。本发明也决不限于这些示例。
例1采用图5中所示的加工设备由RF-PCVD制造按照本发明的静电复制光接收元件。在一经镜面磨削的直径80mm的铝柱体(基衬)上叠加地形成数个膜层，其顺序为一电荷注入阻挡层、一光电导层和一表层，它们是在表1中所示条件下形成的。在此，光电导层被形成为一第一层区域和一第二层区域，它们按此顺序由电荷注入阻挡层侧开始被叠加地形成。
光电导层的第一层区域具有氢含量(Ch)为23原子％，光带隙(Eg)1.77eV和特征能量(Eu)60meV。第二层区域具有Ch为32原子％，Eg为1.83eV和Eu为53meV。这些结果为由后述方法所得到的作为“Ch、Eg和Eu的测量”的值。
这样产生的光接收元件的性能按后述方式评估。作为结果，在所有充电性能、温度特性和曝光记忆方面均得到良好的值。在图象上也没有看到曝光记忆。既未发生斑点也未发生模糊图象，仅看到微小的粗劣图象，表明图象特性优良。特别是在充电性能、温度依赖性和曝光记忆方面，这一光接收元件表明较之具有仅形成有第一层区域的光电导层的光接收元件的性能更好。
表1气体品种/条件电荷注入阻挡层光电导层第一层区域 第二层区域表层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基衬温度(℃)290290 280 280压力(Torr) 0.50.5 0.5 0.5RF功率(W) 500800 600 200层厚(μm) 3 28 20.5在此例中，还以同样方式但在形成第二层区域中改变SiH4与H2的混合比、SiH4气体与放电功率之比和基衬温度制造了第二层区域中具有不同的Ch、Eg和Eu的各种不同的光接收元件。第一层区域和第二层区域的厚度分别固定为28μm和2μm。
这样产生的各不同光接收元件的性能经评估得到图7、8和9中分别所示的结果。这些图7、8和9表明关于本发明的光接收元件在光电导层的第二层区域中不同的Eg值时，第二层区域的Eu分别与光接收元件的充电性能、温度特性和曝光记忆之间的关系。充电性能、温度特性和记忆电位均以相对值表明，而以具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件的值作为1。由这些结果可清楚看到，具有特别是带有1.8eV或以上的Eg和55meV或以下的Eu的第二层区域的光接收元件在充电性能、温度特性和曝光记忆所有方面均表现出性能的改善。
例2
除第一层区域和第二层区域以相反次序叠加地形成外，以与例1相同的方式(在如表1所示的条件下)产生了按照本发明的静电复制光接收元件。
以后述方式评估这样产生的光接收元件的性能。作为一结果，在所有充电性能、温度特性和曝光记忆上均取得良好的值。对于图象也未看到曝光记忆。既无斑点也无糊图象发生，仅稍微看到粗劣图象，表现出良好的图象特性。特别是在充电性能、温度依赖性和粗劣图象方面，这一光接收元件表现出较具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件更好的性能。
在本示例中也以与例1中同样方式产生了在第二层区域中具有不同的Ch、Eg和Eu的各种光接收元件。在本示例中，具有特别是带有1.8eV或以上的Eg和55meV或以下的Eu的第二层区域的光接收元件表明在无电性能和温度特性方面性能得到改善，而使得大大减少粗劣图象。
例3以与例1中同样方式(在表1中所示的条件下)产生了一按照本发明的静电复制光接收元件，所不同的是光电导层是由一第二层区域、一第一层区域和另一第二层区域按此顺序从电荷注入阻挡层侧开始叠加地形成所组成的。
这样产生的光接收元件的性以下述方式进行评估。作为结果，在所有充电性能、温度特性和曝光记忆上均得到良好的值。在图象方面也未看到任何曝光记忆。既无斑点也无模糊图象发生，仅稍微看到粗劣的图象，表现出良好的图象特性。在本示例中，特别是在充电性能、温度依赖性、曝光记忆和粗劣图象所有方面，这一光接收元件均表现为较一具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件性能更好。
在本例中也以与例1中同样的方式产生了在第二层区域中具有不同的Ch、Eg和Eu的各种光接收元件。在本例中，具有特别是Eg为1.8eV或以上和Eu为55meV或以下的第二层区域的光接收元件在充电性能、温度特性、曝光记忆和粗劣图象所有方面都表明性能得到改善。
例4以与例1中同样的方式但在表2中所示的条件下生成了按照本发明的静电复制光接收元件。
光电导层的第一层区域具有氢含量(Ch)为20原子％，光带隙(Eg)1.77eV和特征能量(Eu)60meV。第二层区域具有Ch为31原子％，Eg为1.83eV和Eu为52meV。这些结果是由后述方法作为“Ch、Eg和Eu的测量”所得到的值。
这样产生的光接收元件的性能以后述方式进行评估。作为结果，在所有充电性能、温度特性和曝光记忆上都得到良好的值。在图象方面也没有看到任何曝光记忆。既无斑点也无模糊图象发生，而粗劣图象仅稍许看到，表明为良好的图象特性。特别是在充电性能、温度依赖性和曝光记忆方面，这一光接收元件表明较之具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件具有更好的性能。
表2光电导层气体品种/条件 电荷注入阻挡层 第一层区域 第二层区域 表层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基衬温度(℃)260 260 260 260压力(Torr) 0.4 0.5 0.5 0.3RF功率(W) 300 600 600 200层厚(μm) 3252 0.5例5按例1中同样方式产生了按照本发明的静电复制光接收元件，所不同的是，在表3中所示条件下进行，光电导层由一第二层区域和一第一层区域按此顺序从电荷注入阻挡层侧开始叠加地形成所组成的，而表层中硅原子和碳原子的浓度分布被作成在其厚度方向上作梯度变化。
表3中，用于表层的数值示为带有箭头(→)，它指明气流速度中的改变。这在后面的表中也被采用。表3中，数据指明，SiH4和CH4的流速被改变(亦即SiH4减小和CH4增大)以形成其中Si原子的组成比和C原子的组成比逐渐改变的区域，而然后保持SiH4和CH4的流速恒定，来形成其中这些组成比为均匀的区域。
这样产生的光接收元件的性能被以后述方式进行了评估。作为结果，在所有充电性能、温度特性和曝光记忆上均得到良好的值。在图象方面也未看到任何曝光记忆。既无斑点也无模糊图象发生，和仅稍微看到粗劣图象，表现出良好的图象特性。特别是在充电性能、温度依赖性和粗劣图象方面，此光接收元件表明较具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收装置具有更好的性能。
表3光电导层气体品种/条件 电荷注入阻挡层 第二层区域 第一层区域 表层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基衬温度(℃)280 280 280 280压力(Torr) 0.4 0.5 0.5 0.5RF功率(W) 300 600 600 150层厚(μm) 35 250.5注流速按箭头(→)所指顺序改变例6以与例1同样方式产生按照本发明的静电复制光接收元件，所不同的是，在表4中所示的条件下进行，光电导层由一第二层区域和一第一层区域、按这种顺序从电荷注入阻挡层侧开始叠加地形成所构成，表层中硅原子和碳原子的浓度分布被作成在其厚度方向上作梯度变化，并在所有层中均加入氟原子、硼原子、碳原子、氧原子和氮原子。
这样产生的光接收元件的性能被以后述的方法进行了评估。作为结果，在所有充电性能、温度特性和曝光记忆上都得到良好的值。在图象方面也未看到任何曝光记忆。既无斑点也无模糊图象发生，而仅稍许看到粗劣图象，表现出良好的图象特性。特别是在充电性能、温度依赖性和粗劣图象方面，，此光接收元件表明较具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件性能更好。
表4光电导层气体品种/条件 电荷注入阻挡层 第二层区域 第一层区域表层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基衬温度(℃) 270 260 260 50压力(Torr) 0.3 0.4 0.4 0.4RF功率(W)200 400 600 100层厚(μm) 3 2 20 0.5注流速按箭头(→)所指顺序改变例7以与例1同样方式产生按照本发明的静电复制光接收元件，所不同的是，在表5中所示的条件下进行，表层中硅原子和碳原子的浓度分布被作成在其厚度方向上作梯度变化，并在基衬与电荷注入阻挡层之间设置一IR吸收层。设置这一IR吸收层是为了防止因由基衬反射的光而发生干涉条纹。
这样产生的光接收元件的性能被以后述方法进行了评估。作为结果，在所有充电性能、温度特性和曝光记忆上均得到良好的值。在图象方面也未看到任何曝光记忆。既无斑点亦无模糊图象发生，未产生任何干涉条纹和仅稍许看到粗劣图象，表现出良好的图象特性。特别是在充电性能、温度依赖性和曝光记忆方面，此光接收元件表明比具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件性能更好。
表5光电导层气体品种/条件 IR吸收层 电荷注入阻挡层 第一层区域 第二层区域 表层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基衬温度(℃) 260260 260260260压力(Torr) 0.40.4 0.40.40.4RF功率(W) 150 150 600500 200层厚(μm) 1 3 25 5 0.7注流速按箭头(→)所指顺序改变。
例8以与例1同样方式产生了按照本发明的静电复制光接收元件，所不同的是，在表6中所示条件下进行，光电导层由一第二层区域、一第一层区域和另一第二层区域按此顺序自电荷注入阻挡层侧开始叠加地形成所组成，表层中的硅原子和碳原子的浓度分布被在其厚度方向作成 梯度变化。
这样产生的光接收元件的性能被以后述的方式进行了评估。作为结果，在所有充电性能、温度特性和曝光记忆上均得到良好的值。在图象方向来看到任何曝光记忆。既无斑点亦无模糊图象发生，仅稍许看到粗劣图象，表现出良好的图象特性。特别是在此例中在所有充电性能、温度依赖性、曝光记忆和粗劣图象方面， 此光接收元件表明较具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件性能更好。
表6光电导层气体品种/条件 电荷注入阻挡层 第二层区域 第一层区域 第二层区域 表层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基衬温度(℃) 300 280 300 280 300压力(Torr) 0.4 0.5 0.5 0.5 0.4RF功率(W) 200 600400600 150层厚(μm) 3 2 25 2 0.5注流速按箭头(→)所指顺序改变。
例9以与例1相同方式产生按照本发明的静电复制光接收元件，不同之处在于，在表7中所示的条件下进行，薄膜是利用图6中所示设备由VHF-PCVD形成的，光电导层各自由一第二层区域和一第一层区域按此顺序自电荷注入阻挡层侧开始叠加地形成而构成的，各表层中硅原子和碳原子的浓度分布被作成在其厚度方向上作梯度变化。
第一层区域的Ch、Eg和Eu分别为23原子％、1.76eV和62meV。第二层区域的Ch、Eg和Eu分别为35原子％、1.85eV和55mev。
这样产生的光接收元件的性能被以后述方式进行了评估。作为结果，在所有充电性能、温度特性和曝光记忆上均得到良好的值。在图象方面也未看到任何曝光记忆。既无斑点亦无模糊图象发生，而且仅稍许看到粗劣的图象，表现出良好的图象特性。特别是在充电性能、温度依赖性和粗劣图象方面，此光接收元件表明较之具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件有更好的性能。
表7光电导层气体品种/条件 电荷注入阻挡层 第二层区域 第一层区域 表层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基衬温度(℃) 300 300 300 300压力(Torr) 20202020VH功率(W)500 2,000 1,500 300层厚(μm) 3 3 250.5注流速按箭头(→)所指顺序改变例10以与例1同样方式产生按照本发明的静电复制光接收元件，不同的是，在表8中所示条件下生成，薄膜是采用图中所示加工设备由VHF-PCVD形成的，并以氮原子代替碳原子加进表层。
这样生成的光接收元件被以后述方式进行了评估。作为结果，在所有充电性能、温度特性和曝光记忆上均得到良好的值。在图象方面也未看到任何曝光记忆。既无斑点亦无模糊图象发生，而仅稍许看到粗劣图象，表现出良好的图象特性。特别在充电性能、温度依赖性和曝光记忆方面，此光接收元件表明比具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收层有更好的性能。
表8光电导层气体品种/条件 电荷注入阻挡层 第一层区域 第二层区域 表层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基衬温度(℃)250 250250 250压力(Torr)20 1515 20VH功率(W) 3001,000 800300层厚(μm) 3 252 0.3例11以与例1相同方式产生按照本发明的静电复制光接收元件，所不同的是，在表9中所示条件下进行，薄膜是采用图6中所示加工设备由VHF-PCVD形成的，各光电导层均由一第二层区域和一第一层区域按此顺序从电荷注入阻挡层侧开始叠加地形成而构成，除碳原子外在表层中还加入氮原子和氧原子。
这样生成的光接收元件被以后述方式进行了评估。作为结果，在所有充电性能、温度特性和曝光记忆上均得到良好的值。在图象方面也未看到任何曝光记忆。既无斑点也模糊图象发生，仅稍许看到粗劣的图象，表出在良好的图象特性。特别在充电性能，温度依赖性和粗劣图象方面，本光接收元件表明较之具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件有更好的性能。
表9光电导层气体品种/条件 电荷注入阻挡层 第二层区域 第一层区域 表层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基衬温度(℃) 290 290 290 290压力(Torr) 10 10 10 10VHF功率(W) 500600600200层厚(μm)2 5 30 0.5例12以与例1相同方式产生按照本发明的静电复制光接收元件，所不同之处在于，在表10中所示条件下进行，薄膜是采用图6中所示加工设备由VHF-PCVD形成的，在光电导层和表层之间设置有一含有较表层少的碳原子而且还含有能控制其导电性的原子的中间层(上阻挡层)。
这样生成的光接收元件的性能被以后述方式进行了评估。作为结果，在所有充电性能、温度特性和曝光记忆上均取得很好的值。在图象方面也未看到任何曝光记忆。既无斑点也无模糊图象发生，仅稍许看到粗劣图象，表现出良好的图象特性。特别是在充电性能、温度依赖性和曝光记忆方面，此光接收元件表明较之具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件性能更好。
表10光电导层气体品种/条件 电荷注入阻挡层 第一层区域第二层区域 中间层 表层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基衬温度(℃) 270260260 250 250压力(Torr)20 303015 15VH功率(W) 200 800 800 300200层厚(μm) 3205 0.10.5例13以与例1中同样方式产生按照本发明的静电复制接收元件，不同之处在于，在表11中所示条件下进行，薄膜是采用图6中所示加工设备由VHF-PCVD形成的，以C2H2替代CH4作为碳来源，不设置电荷注入阻挡层，各光电导层是由一第二层区域、一第一层区域和另一第二层区域按此顺序自基衬侧开始叠加地形成而组成的，各表层中硅原子和碳原子的浓度分布被作成在其厚度方向上作梯度变化。
这样形成的光接收元件的性能被以后述方式进行了评估。作为结果，在所有充电性能、温度特性和曝光记忆上均取得良好的值。在图象方面也未看到任何曝光记忆。既无斑点亦无模糊图象发生，仅稍许看到粗劣的图象，表现为良好的图象特性。此例中特别是在所有充电性能、温度依赖性、曝光记忆和粗劣图象方面，此光接收元件表明较之具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件性能更好。
表11光电导层气体品种/条件 第二层区域 第一层区域 第二层区域 表层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基衬温度(℃)280 280280 270压力(Torr) 5050 50 20VHF功率(W) 800 400 800300层厚(μm)5 205 0.5注流速按箭头(→)所指顺序改变。
Ch、Eg、Eu的测量首先，在加工设备中将其中设置的铝圆柱(基衬)以一取样保持器来代替。此取样保持器被用来在其上面放置取样基片。它被加工成带有槽子，并具有圆柱形状。
为测量Ch采取如下过程。利用硅片作为取样基片(基衬)，将硅片放于加工设备的取样保持器上，在预定的条件下在基片的表面上各自独立地形成第一层区域和第二层区域。这些层每一个形成的厚度为约1μm。这样取得的具有第一层区域的基片和具有第二层区域的基片各自由FTIR(傅里叶变换红外吸收光谱测定)作光谱测量以确定Ch。
为测量Eg和Eu采取下述过程。利用玻璃基片(#7059，CorningGlass Works供货)作为取样基片，将此基片放于加工设备的取样保持器上，在预定条件下在基片表面上各自分开地形成第一层区域和第二层区域。这些层每一个均形成厚度约1μm。这样得到的具有第一层区域的基片和具有第二层区域的基片首先被进行Eg测量。接着利用真空淀积在这些基片上形成Cr梳状电极，然后对基片利用CPM进行子带隙光吸收波谱测量以确定Eu。
-光带隙(Eg)的测量-利用分光光度计测量淀积在玻璃基片上的非晶硅薄的各个波长时的传递系数，并按照下式(III)计算吸收系数(α)α＝(-1/d)×ln(T)(III)式中d为层厚(cm)，T为传递系数。
接着，将各个波长的光子能量hγ(eV)画作横座标，将吸收系数(α)与光子能量的乘积的均方根(α×hγ)1/2画作纵座标。所作曲线的直线部分的延伸线与纵座标相交点的值即代表Eg。
-性能评估-
将各个所生成的光接收元件装设进一静电复制设备(-佳能公司制造的复印机NP-6550，经改造用于测试)，产生一图象用于评估。在此，处理速度被设定为380mm/sec；在4lux·sec中预曝光(波长为565nm的LED)；其充电部件的电流为100μA。
充电性能一表面电位计(Model344，Trek公司制造)被放置在静电复制设备的显影部件位置上，在上述条件下利用它测量光接收元件的表面电位。这样取得的值被用来表明充电性能。
温度特性(温度依赖性)利用内装的鼓形加热器将光接收元件的温度由室温(约25℃)改变到50℃，在上述条件下测量充电性能。测量期间每1℃温度的充电性能中的变化量被用来表示温度特性(温度依赖性)。
记忆电位采用一卤素灯作为曝光光源，在上述条件下在每次不进行曝光时和在一次曝光和充电之后再次曝光和充电时测量充电性能(表面电位)，而这两者间之差即用来表示记忆电位。
图象特性将各个产生的光接收元件装设到一静电复制设备中，形成图象来观测判别曝光记忆、粗劣图象、斑点和模糊图象。
图7、8和9中各自所示的充电性能、温度特性和记忆电位均是以相对值表示的，以具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件的值作为1。这里，具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件是在与用于生产相应的具有第一层区域和第二层区域的光接收元件同样条件下生产的。
如上述这些很清楚，按照本发明对氢原子和/或卤素原子的含量(Ch)、光带隙(Eg)和特征能量(Eu)加以控制而且还叠加地形成两种这些值不同的层，因而可大大改善光接收元件的光电导性和光电变换特性。例如，充电特性可大大改善，同时可使其温度依赖性降低，曝光记忆例如空白记忆和重影可基本上不再发生，并能够改善图象浓度的均匀性(例如可使所谓的粗劣图象较少出现)。
而且在当光电导层由第一层区域和第二层区域组成、并按这种顺序从基衬侧开始叠加地形成的情况下，光接收元件表现在充电性能、温度依赖性和曝光记忆方面较之具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件性能更好。在当电导层由第二层区域和第一层区域组成、按这一顺序由基衬侧开始叠加地形成的情况下，光接收元件表现在充电性能、温度依赖性和粗劣图象方面较之具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件性能更好。在当光电导层由第二层区域、第一层区域和另一第二层区域组成、按这一顺序从基衬侧开始叠加地形成的情况下，光接收元件表现在所有充电性能、温度依赖性、曝光记忆和粗劣图象方面较之具有仅形成第一层区域的光电导层的光接收元件性能更好。
带有本发明的光接收元件的静电复制设备使得能形成没有斑点或模糊图象的，浓淡鲜明的和具有高分辨率的高质量图象。
在对光接收元件设置电荷注入阻挡层、表层、光吸收层(亦即IR吸收层)、中间层(上阻挡层)、阻挡层(下阻挡层)和粘附层时上述各种性能可进一步改善。
权利要求
1.一种光接收元件，包括一基衬和一光电导层，此光电导层由一主要由硅原子构成的和至少含有一种氢原子和卤素原子的非单晶材料形成，所述光电导层包括重叠地形成的一第一层区域和一第二层区域，所述第一层区域具有由1.70eV至1.82eV的光带隙(Eg)和由50meV至65meV的特征能量(Eu)，其中Eu是由一以式(I)表示的函数的线性关系部分或指数曲线尾得到的lnα＝(1/Eu)hγ+α1(I)式中，光子能量hγ被设定为独立变量，而光吸收频谱的吸收系数α则作为相关变量；所述第二层区域具有由1.78eV至1.85eV的Eg和由50meV至60meV的Eu，只要第一层区域的Eg小于第二层区域的Eg和第一层区域的Eu大于第二层区域的Eu。
2.按照权利要求1的光接收元件，其特征是所述至少一种氢原子和卤素原子的含有量是，在第一层区域中氢原子和/或卤素原子含量(Ch)为10原子百分数至30原子百分数，而在第二层区域中为20原子百分数至40原子百分数，只要第一层区域中的Ch小于第二层区域中的Ch。
3.按照权利要求1的光接收元件，其特征是整个光电导层的厚度与一第二层区域的厚度之比为1∶0.003至1∶0.15。
4.按照权利要求1的光接收元件，其特征是所述光电导层各具有一第一层区域和一第二层区域，第二层区域被重叠地形成在第一层区域上。
5.按照权利要求1的光接收元件，其特征是所述光电导层各具有一第一层区域和一第二层区域，第一层区域被重叠地形成在第二层区域上。
6.按照权利要求1的光接收元件，其特征是所述光电导层具有一第一层区域和二个第二层区域，第一层区域被重叠地形成在第二层区域之一上，另一第二层区域被重叠地形成在第一层区域上。
7.按照权利要求1的光接收元件，其特征是所述光电导层包含有至少一种属于周期表类族13的能赋予p型传导的原子和属于周期表类族15的能赋予n型传导的原子。
8.按照权利要求1的光接收元件，其特征是所述光电导层包含至少一种选自由碳、氧和氮原子组成的类族中的原子。
9.按照权利要求1的光接收元件，其特征是一主要由硅原子构成的并含有至少一种选自由碳、氧和氮原子组成的类族中的原子的表层被重叠地形成在所述光电导层上。
10.按照权利要求9的光接收元件，其特征是所述表层具有0.01μm至3μm的厚度。
11.按照权利要求1的光接收元件，其特征是所述光电导层被设置在一电荷注入阻挡层上，所述电荷注入阻挡层由一主要由硅原子构成的、并含有至少一种选自由碳、氧和氮原子组成的类族中的原子和至少一种属于周期表的类族13的能赋予p型传导的原子以及属于周期表的类族15的能赋予n型传导的原子的非单晶材料所形成。
12.按照权利要求11的光接收元件，其特征是所述电荷注入阻挡层具有0.1μm至5μm的厚度。
13.按照权利要求1的光接收元件，其特征是所述光电导层具有20μm至50μm的厚度。
14.按照权利要求9的光接收元件，其特征是所述光电导层被设置在一电荷注入阻挡层上，所述电荷注入阻挡层由主要由硅原子构成的、并含有至少一种选自由碳、氧和氮原子组成的类族的原子和至少属于周期表的类族13的能赋予p型传导的原子以及属于周期表的类族15的能赋予n型传导的原子的非单晶材料形成。
15.按照权利要求11的光接收元件，其特征是所述电荷注入阻挡层具有0.1μm至5μm的厚度。
16.按照权利要求9的光接收元件，其特征是所述非单晶材料是非结晶的。
17.按照权利要求11的光接收元件，其特征是所述非单晶材料为非结晶的。
18.按照权利要求14的光接收元件，其特征是所述非单晶材料为非结晶的。
19.按照权利要求1的光接收元件，其特征是在所述光电导层上设置有一表层。
20.按照权利要求1的光接收元件，其特征是在所述光电导层与所述基衬之间设置一电荷注入阻挡层。
21.按照权利要求20的光接收元件，其特征是所述电荷注入阻挡层具有属于周期表的类族13或类族15的原子。
22.按照权利要求1的光接收元件，其特征是在所述光电导层与所述基衬之间设置有一电荷注入阻挡层，在所述光电导层上设置有一表层。
23.按照权利要求22的光接收元件，其特征是所述电荷注入阻挡层具有属于周期表的类族13或类族15的原子。
24.按照权利要求1的光接收元件，其特征是所述非单晶材料是非结晶的。
全文摘要
一种光接收元件，包括一基衬和一光电导层，此光电层由一主要由硅原子构成并含有氢原子和卤素原子至少一种的非单晶(例如非结晶的)材料形成，其中该光电导层具有互相在光带隙(Eg)和特征能量(Eu)方向的特定范围内有不同值的第一层区域和第二层区域，此特征能量(Eu)由下式表示的函数的线性关系部分或指数曲线尾求得Inα＝(1/Eu)·hγ+α
文档编号G03G5/08GK1167277SQ9611141
公开日1997年12月10日 申请日期1996年8月23日 优先权日1995年8月23日
发明者新纳博明 申请人:佳能株式会社