CN1012851B

CN1012851B - 光接收元件

Info

Publication number: CN1012851B
Application number: CN87102632.5A
Authority: CN
Inventors: 天田搏; 武井哲也; 白井直子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-04-08
Filing date: 1987-04-08
Publication date: 1991-06-12
Also published as: AU596047B2; EP0241274A3; ATE133499T1; DE3751681T2; EP0241274B1; AU7116287A; CN87102632A; US4904556A; DE3751681D1; EP0241274A2; CA1305350C; US4786573A

Abstract

提供一种改进的用铝材料作为基底的、用于电子摄影和其它各类装置中的光接收元件，其特征在于，在基底和光接收层之间设有一层缓冲层，以改善在铝基底和设在其上的光接收层之间的粘结力。

改进的光接收元件满意地解决了常规的光接收元件中由于在铝基底和压在其上的光接收层之间粘结力不足，而产生的各种问题。

Description

本发明涉及对常规光接收元件的改进，这种光接收元件具有在主要由铝材料构成的基底上形成的由含硅的非晶材料构成的光电导层。

就用于电子摄影的光接收元件等而言，人们的注意力已集中于如公开在未审查的日本专利申请公开昭54（1979）-86341和公开昭56（1981）-83846中的这样一种光接收元件：它有一层由含有作为主要组份原子的硅原子和氢原子的非晶材料（以下称之为“A-Si∶H”）形成的光电导层。其原因是，与其他类型的光接收元件相比较，上述光电导层除了在光敏区具有优良的配匹特性外，还具有较高的Vickers硬度，并且，这种光电导层对生物和使用者无害。

另外，近年来，已试图实际应用一种采用电子摄影方法的激光印刷机，它把具有770至800nm波长的半导体激光器用作光源。众所周知，在这种激光印刷机中，当使用一种具有由含硅的非晶材料，特别是一种含氢原子（H）和/或卤原子（X）〔以下称之为“A-Si（H，X）〕的非晶硅材料构成的光电导层的光接收元件时，这种光接收元件便表现出所需的与半导体激光器相匹配的特性，和带来所需的快速光响应，这是因为与具有硒光接收层的熟知的光接收元件相比，它在所有光波长区域具有高的光敏性，特别是因为在光的长波长区具有优良的光敏性。

顺便提一下，就上述光接收元件而言，曾经设想过在基底和光电导层之间设置一层由包含作为主要组份原子的硅原子和选自氧原子、碳原子和氮原子中的至少一种原子的非单晶材料构成的高阻中间层，或/和一层电荷注入阻挡层，此电荷注入阻挡层由除了硅原子外还包含氢原子或/和卤原子及一种由周期表中的第Ⅲ或第Ⅴ族元素（以下称之为Ⅲ族元素和Ⅴ族元素）构成的导电性控制元素的非单晶材料构成。设置高阻中间层及电荷注入阻挡层的目的分别在于当光接收元件进行充电处理时，阻止电子从基底一侧注入光电导层，以及使得接收到电磁波辐射时，会在光电导层中产生的并向基底一侧运动的光载流子从光电导层通过基底一侧。

也曾设想在基底和光电导层之间设置一层能吸收长波长区的光的吸收层（以下称之为“红外吸收层”），以便消除当使用半导体激光器作为上述光接收元件的光源进行图象曝光时常常发生的问题，即不能被光电导层所吸收的长波长区的光会在基底表面反射，引起干涉现象的发生。

对于这种红外吸收层，曾经设想：它由一种包含选自硅原子（Si）、锗原子（Ge）和锡原子（Sn）中的至少一种原子的非晶材料构成。

图2是说明公知的光接收元件的典型层组成的示意截面图，其中示出了基底101，光电导层102、高阻中间层、电荷阻挡层或红外吸收层103。

就用于具有由A-Si∶H材料或A-Si（H，X）材料构成的光电导层的公知光接收元件的导电基底而言，已经使用诸如Al，Ni，Cr，Mo，Au，Nb，Ta，V，Ti，Pt，Pt等金属，或者两种或两种以上的上述金属的合金，例如不锈钢。在所有这些金属和合金中，从其发光性和易于处理及经济的观点而言，铝金属或以铝为主要组份的合金为最好。

上述这些光接收元件一般利用真空汽相淀积、热致化学真空淀积、等离子体化学真空淀积和活化溅射的方法，通过在基底上形成前述的红外吸收层、电荷注入阻挡层、高阻中间层和光电导层制备而成。

然而，在利用该膜成形工艺在以铝为主要组份的基底（以下称之为“铝基底”）上形成这样的层时，通常会遇到下面所述的几方面的问题。

这就是说，因为铝的软化点是在150℃至200℃，所以在膜形成过程中当铝基底被加热至大约250℃并保持在这样的温度时，易在铝基底上引起形变。

另外，因为铝的热膨胀系数和在铝上形成的高阻中间层、电荷注入阻挡层或红外吸收层的热膨胀系数差一个数量级，因此在这种层中易产生裂纹，结果，有时会使上述层从基底上脱落。

为了消除上述问题，设想了一种方法：使要在铝基底上形成的层的温度逐渐升至所要求的温度，同时使该基底的温度保持在相当低的温度。

然而，这种方法又带来了下列问题：要形成的层，例如A-Si∶H层，其光敏性不够，特性发生变化，并且产量降低。

在这个背景下，使用光接收元件的各种装置已经名目繁多。现在对提供一种具有设置在铝基底上的所要求的诸层的光接收元件的需求日益增长，这种光接收元件没有由于在基底和要在其上形成的层之间的粘结力不足所引起的问题，也没有公知的光接收元件存在的上述其他问题。这种光接收元件具有用在各种装置中的所需适用性，还具有能够满足所述各种装置需要的各种要求的许多实际应用特性。

本发明的目的在于消除常规光接收元件中存在的前述问题，这种常规光接收元件有一层由含硅非晶材料形成的光电导层，其中铝材料用作基底;还在于提供一种不存在上述问题的改进的光接收元件，包括由于在铝基底和铝基底上形成的层之间的粘结力不足所引起的那些问题，这种光接收元件具有应用在各种装置中所需的适用性，并且可以高产量地进行大批量生产。

本发明的另一个目的是提供一种符合要求的光接收元件，这种光接收元件具有一层由含硅的非晶材料构成的光电导层，其中用铝作基底，而且在铝基底与高阻中间层、电荷注入阻挡层或红外吸收层之间的粘结力得到极大改善，而又不影响对这些层所要求的功能，而且满足前述要求。

为了克服存在于常规光接元件中的前述问题和达到如前所述的目的，本发明者为此已作了深入的研究，结果，基于如下所述的研究成果完成了本发明。

也就是说，作为潜心研究改进常规光接收元件（它具有在铝基底上按如下顺序形成的层：选自高阻中间层、电荷注入阻挡层和红外吸收层构成的一组层中的至少一层，和一层光电导层）的铝基底和铝基底上形成的层之间的粘结力的结果，本发明者发现这样一个事实：当一层由含铝原子和作为高阻中间层、电荷注入阻挡层或红外吸收层的诸组分原子中的至少一种原子的非晶材料、多晶材料或非单晶材料形成的缓冲层设置在铝基底和高阻中间层、电荷注入阻挡层或红外吸收层之间时，在铝基底和铝基底上形成的上述层之间的粘结力可以极大地提高，因此可以消除在常规光接收元件发现的前述问题，并且能满意地达到如上所述的本发明的目的。

相应地，本发明的特征在于对光接收元件的改进，这种光接收元件包括一层铝基底和一层由含有作为主要组份原子的硅原子和氢原子的非晶材料构成的光电导层，这种改进包括在基底上从基底一侧顺序设置前述的缓冲层，选自由高阻中间层、电荷注入阻挡层（这两层的功能是阻止电子从基底一侧注入到光电导层中）和红外吸收层（其功能是吸收不能被光电导层吸收的剩下的长波长的光）构成的一组层中的至少一层，和光电导层。

图1为说明本发明所提供光接收元件的有代表性的实施例的横截面示意图;

图2为说明典型的常规光接收元件的横截面示意图;

图3为制备本发明光接收元件所用的高频等离子体淀积系统的说明性简图。

参考下列说明、权利要求书和附图，将使本发明的上述目的和其它目的、优点及特征变得更清楚。

图1为说明本发明所提供光接收元件的有代表性的实施例的横截面示意图，图中示出了其主要组份为铝材料的基底（以下称为“铝基底”）101、光电导层102、高阻中间层、电荷注入阻挡层或红外吸收层103和缓冲层104。

基底101

本发明光接收元件所用的铝基底的形状可以为环带状或圆柱状。适当确定基底的厚度，以便能形成需要的光接收元件。在对光接收元件需要柔韧性的情况下，在足以提供基底功能的范围内可以把基底做得尽可能的薄。不过，从基底的制造、加工或机械强度的角度来看，基底厚度通常都大于10微米。

光电导层102

本发明光接收元件中的光电导层102由a-si（H，X）构成，层中掺入的卤素原子（X），根据需要，可包括氟、氯、溴和碘。在这些卤素原子中间，氟和氯特别好。光电导层中掺入的氢原子（H）的量、卤素原子（X）的量或氢原子和卤素原子（H+X）的总量以1-4×10原子百分数为好，5-3×10原子百分数更好。

由a-si（H，X）构成的光电导层可以含有分别具有控制光电导层导电性的适当功能的Ⅲ族元素或Ⅴ族元素，从而能提高光电导层的光敏性。

具体地说，Ⅲ族元素包括B（硼），Al（铝）、Ga（镓）、In（铟）和Tl（铊），B和Ga特别好。Ⅴ族元素可包括如B（磷）、As（砷）、Sb（锑）和Bi（铋），其中P和Sb尤其好。

光电导层102中掺入的Ⅲ族或Ⅴ族元素的量以1×10^-3至1×10³原子ppm为好，5×10^-2至5×10²原子ppm更好，最好是1×10^-1至2×10²原子ppm。

此外，为了改进光电导层的质量并增加其暗电阻，可以在光电导层中掺入由氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子。光电导层中掺入这些原子的量以10-5×10⁵原子ppm为好，20-4×10⁵原子ppm更好，最好是30-3×10⁵原子ppm。

要有效地达到本发明的目的，光电导层102的厚度是一个重要的因素。所以光电导层的厚度需要预先考虑到使得到的光接收元件能具有所需要的特性而仔细地确定。

根据上面的考虑，光电导层102的厚度以1至100微米为好，3至80微米更好，最好是5至50微米。

高阻中间层103

本发明光接收元件的高阻中间层103要设置在上面提到的光电导层102的下面。

高阻中间层103含有从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子的a-si（H，X）材料〔以下称为“a-si（O，C，N）（H，X）”〕、多晶Si（O，C，N）（H，X）材料〔以下称为“多晶-Si（O，C，N）（H，X）”〕或包含上述两种材料的所谓非单晶材料〔以下称为“非-Si（O，C，N）（H，X）”〕构成。（注：所谓的微晶硅属于a-Si范畴。）

本发明光接收元件的高阻中间层103的作用是在光接收元件进行充电过程时阻止电子从基底101一侧注入到光电导层102中，并使接收到电磁波幅照时会在光电导层102中产生且向基底101一侧运动的光载流子从光电导层102通过基底101一侧。

鉴于这种情况，要有效地达到本发明的目的，本发明光接收元件高阻中间层103中掺入的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子的量是一个重要的因素。该原子的量以10至5×10⁵原子ppm为好，20至4×10⁵原子ppm更好，最好是30至3×10⁵原子ppm。

同样，高阻中间层103的厚度也是一个重要的因素，它以0.03 至15微米为好，0.04至10微米更好，最好是0.05至8微米。

电荷注入阻挡层103

本发明光接收元件的电荷注入阻挡层103要设置在上面提到的光电导层102的下面。该电荷注入阻挡层由含有Ⅲ族元素或Ⅴ族元素的a-Si（H，X）材料〔以下称为“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〔以下称为“多晶-Si（Ⅲ，Ⅴ）∶（H，X）”〕或包含上面两种材料的非单晶材料〔以下称为“非-Si（Ⅲ，Ⅴ）∶（H，X）”〕构成。

本发明光接收元件的电荷注入阻挡层103的作用是在光接收元件进行充电过程时保持电荷，同时也起到改进光接收元件光电摄影特性的作用。

鉴于上述情况，电荷注入阻挡层中掺入的Ⅲ族元素或Ⅴ族元素的量对有效地表现出上述功能来说是一个重要的因素。

具体地说，这个量以3至5×10⁴原子ppm为好，50至1×10⁴原子ppm更好、最好是1×10²至5×10³原子ppm。

至于电荷注入阻挡层中掺入的氢原子（H）和卤素原子（X），在电荷注入阻挡层由多晶-Si（Ⅲ，Ⅴ）∶（H，X）材料构成时，氢原子（H）的量、卤素原子（X）的量或者氢原子和卤素原子（H+X）的总量以1×10³至7×10⁵原子ppm为好，最好是1×10³至2×10⁵原子ppm，而在电荷注入阻挡层由a-Si（Ⅲ，Ⅴ）∶（H，X）材料构成时，以1×10⁴至6×10⁵原子ppm为宜。

此外，可以在电荷注入阻挡层中掺入从氧原子、氮原子和碳原子中选出的至少一种原子，其目的在于不仅改善电荷注入阻挡层与缓冲层104的粘结能力，也改善其与光电导层102的粘结能力。

在这种情况下，此层中掺入的一种或多种这些原子的量以10至5×10⁵原子ppm为好，20至4×10⁵原子ppm更好，最好是30至3×10⁵原子ppm。

要使电荷注入阻挡层103有效地达到其功能，其厚度也是一个重要的因素。

鉴于上述情况，电荷注入阻挡层103的厚度以0.03至15微米为好，0.04至10微米更好，最好是0.05至8微米。

红外吸收层103

本发明光接收元件的红外吸收层103设置于上述光电导层102之下。

红外吸收层由含有锗原子（Ge）或/和锡原子（Sn）的a-Si（H，X）材料〔以下称为“a-Si（Ge，Sn）（H，X）”〕含有锗原子（Ge）或/和锡原子（Sn）的多晶-Si（H，X）材料〔以下称为“多晶-Si（Ge，Sn）（H，X）”〕或者包含上述两种材料的非单晶材料〔以下称为“非-Si（Ge，Sn）（H，X）”〕构成。

就该红外吸收层中掺入的锗原子（Ge）和锡原子（Sn）来说，锗原子（Ge）的量、锡原子（Sn）的量或锗原子和锡原子（Ge+Sn）的总量以1至1×10⁶原子ppm为好，1×10²至9×10⁵原子ppm更好，最好是5×10²至8×10⁵原子ppm。

红外吸收层103的厚度以30埃至50微米为好，40埃至40微米更好，最好是50埃至30微米。

在本发明的光接收元件中，可以把前面提到的电荷注入阻挡层设置在上述红外吸收层及前面提到的光电导层102之间。

此外，在本发明的光接收元件中，可以把一个不同前面提到的高阻中间层的中间层设置在上述红外吸收层（或前面提到的电荷注入阻挡层）和光电导层之间。这时，所述中间层是由分别含有从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子的a-Si材料、多晶-Si材料或非-Si材料构成的，所含氧、碳及氮原子的量以10至5×10⁵原子ppm为宜，20至4×10⁵原子ppm更好，最好是30至3×10⁵原子ppm。这种中间层的厚度以0.03至15微米为好，0.04至10微米更好，最好是0.05至8微米。

再有，在本发明的光接收元件中，可以把上面提到的红外吸收层做得不仅起到红外吸收层的作用而且也起到电荷注入阻挡层的作用。这时，通过把作为上述电荷注入阻挡层组份的Ⅲ族元素或Ⅴ族元素，或把选自氧原子、碳原子和氮原子中的至少一种原子掺入上述红外吸收层，就能达到这个目的。

缓冲层104

本发明光接收元件的缓冲层104要设置在铝基底101及高阻中间层、电荷注入阻挡层或红外吸收层之间。

本发明光接收元件的缓冲层104的作用是改善铝基底101和高阻中间层、电荷注入阻挡层或红外吸收层之间的粘结能力而不妨碍这些层要表现的本来功能，并增加所需光接收元件的产量。

缓冲层104由形成高阻中间层、电荷注入阻挡层或红外吸收层的且分别含有铝原子的非晶、多晶或非单晶材料构成。

本发明光接收元件中的缓冲层104的厚度也是重要的。它以0.03至10微米为好，0.04至8微米更好，最好是0.05至8微米。

表面层

本发明的光接收元件可以把一层适当的表面层设置在上述光电导层102上。

这时，表面层可以由含有选自氧原子、碳原子和氮原子中的至少一种原子的a-Si（H，X）材料构成，即由a-Si（O，C，N）（H，X）材料构成。

在光电导层102上设置这样的表面层改善了本发明光接收元件的抗潮湿能力、重复使用时的抗磨损能力、抗电压击穿能力、环境使用的特性和寿命。

在把由a-Si（O，C，N）（H，X）材料形成的表面层设置在上述光电导层102上的情况下，由于表面层中含有在光电导层中作为主要组分原子的硅原子作其组分原子，所以两层间的界面始终保持着化学稳定状态。

至于表面层中有选择地含有的氧原子、碳原子和氮原子，上面提到的各种特性将随着这些原子的含量增加而增强。但如果在表面层中过量地掺入这些原子，不仅该表面层的质量，而且连其电学和机械特性都将会有不希望的下降。

鉴于上述情况，从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子的量以0.001-90原子百分比为好，1-90原子百分比更好，最好是10-90原子百分比。

本发明光接收元件的表面层的厚度应根据所需的目的适当地确定。

然而，还需要按照该层中所含的组分原子的量或与其它层的厚度关系中所需的特性，考虑相应的和有机的关系，来确定该层的厚度。此外，还应按经济的观点，如产量或成批生产量，来确定。

考虑上述情况，表面层的厚度以3×10^-3至30微米为好，4×10^-3至20微米更好，最好是5×10^-3至10微米。

如前所述，根据本发明提供的光接收元件在铝基底101上按顺序设置有缓冲层104，根据需要从高阻中间层、电荷注入阻挡层、红外吸收层和中间层中选出的至少一层103，光电导层102，和根据需要设置的一层表面层。

为了形成上述各个组成层以制备本发明目的的光接收元件，可以有选择地使用任何公知的膜层形成工艺，如热致化学汽相淀积工艺、等离子体化学汽相淀积工艺、活性溅射工艺和光致化学汽相淀积工艺等。这些工艺中，等离子体化学汽相淀积工艺最合适。

例如，在由等离子体化学汽相淀积（通常缩写为“等离子体CVD”）形成由多晶-Si（Ge，Sn）（H，X）组成的层时，在使淀积室内的基底温度保持在400到450℃的同时进行膜层形成的操作。

在另一个形成由多晶-Si（Ge，Sn）（H，X）组成的层的例子中，首先使淀积室保持在250℃左右，用等离子体CVD在基底上形成一层非晶状膜层，然后通过在400至450℃的温度加热基底20分钟左右或用激光束照射基底约20分钟，使得到的膜层退火，从而得到所述的层。

在参照例1到例11过程中将更加具体地描述本发明，但本发明并不局限于这些例子的范围。

图3是制备本发明光接收元件的高频等离子体淀积系统图解的说明视图。

参照图3，如图所示基底支座301具有电连接到电源304的电加热器303，铝园柱体301′置于基底支座301之上。

基底支座301通过一旋转轴机械地连接到电动机302上，因此，铝园柱体301′可被旋转。电加热器303是用来将铝园柱体301′加热到予定的温度，并将其保持在那个温度，它也可以用来将淀积的膜层退火。305代表淀积室的侧壁。

侧壁305作为阴极，而铝园柱体301是电接地的，并作为阳极。

高频电源306是通过匹配盒307与侧壁305电连接，并对作为阴极的侧壁305提供高频功率，从而在阴极和阳极之间产生放电。

308代表原料气体供给管，它具有多个放气孔以向铝园柱体301释放原料气体。309代表抽气系统，它具有扩散泵和机械加压泵以抽空淀积室中的空气。淀积室的外壁面由屏蔽件310保护。

各原料气体供给管308，308，……的另一端与原料气体储存箱311、312、313、314、315和316相连接。在每一个原料气体储存箱311到316中储存了一种合适的原料气体。例如，在气体储存箱311中储存了气体H₂，在气体储存箱312中储存了硅烷（SiH₄）气体，在气体储存箱313中储存了气体B₂H₆，在气体储存箱314中储存了气体GeH₄，在气体储存箱315中储存了CH₄气体，及在气体储存箱316中储存了He气。317表示装有Al（C₂H₅）₃的鼓泡容器，从气体储存箱316吹过来的He气进入Al（C₂H₅）₃中使其鼓泡，因而便产生含有Al（C₂H₅）₃的气体。

相应的原料气体从气体储存箱311-316的鼓泡容器317通过主阀321-327、进气阀331到337、质量流量控制器341-347及出气阀351-357提供原料气体给管308。

例1

在铝园柱体上具有缓冲层、高阻中间层、光电导层及表面层的光接收元件是用图3所示的装置制备的。

在原料气体进入淀积室之前，气体储存箱311至316的所有主阀321至326及主阀327全部关闭，而质量流量控制器341至347，进气阀331至337及出气阀351至357全打开。然后，利用操作抽气系统309的扩散泵使相应的内部气压达到10^-7乇的真空。同时，使电加热器303启动，以均匀地对铝园柱体301′加热到约250℃，并使铝园柱体保持在此温度。

之后，将所有的进气阀331至337及出气阀351至357关闭，同时打开气体储存箱311至316使用加压泵替代扩散泵使主阀321到327的每个阀的次级压力调整到15kg/Cm²。

然后调整相应的阀，使从气体储存箱312来的SiH₄气体，从气体储存箱315来的CH₄气体，及将He气吹入鼓泡容器317产生的含有Al（C₂H₅）₃的气体〔He/Al（C₂H₅）₃＝10/1〕，分别以100SCCM，30SCCM和10SCCM 的流量供入淀积室中。在这些气体的流量变得稳定后，接通高频电源306，以提供150W的放电功率，使淀积室内产生气体等离子体。

保持此种状态以在铝园柱体上形成10

厚的缓冲层。

接着重复上述的工艺过程，但是关闭出气阀357而使含有Al（C₂H₅）₃的气体停止引入，从而在前边形成的缓冲层上形成了厚度为100 的高阻中间层。

然后关闭出气阀355以停止CH₄气体的引入，同时打开出气阀351以引入H₂气体，H₂气体和SiH₄气体分别以300SCCM和150SCCM的流量一起引入到淀积室中，从而在前边形成的高阻中间层上形成厚度为20μm的由A-Si∶H构成的光电导层。

最后，断开高频电源306，关闭出气阀351以停止H₂气体的引入，使SiH₄气体和CH₄气体同时被引入到淀积室，其中SiH₄气体流量调整到35SCCM，而CH₄气体的流量调整到SiH₄/CH₄＝1/30的流量比。在这些气体的流量变得稳定后，接通高频电源以提供150W的放电功率来产生气体等离子体。

保持此种状态以便在前边已形成的光电导层上形成厚度为0.5μm的由A-Si∶C∶H构成的表面层。

将高频电源断开，关闭原料气体的有关出气阀，断开电加热器，将淀积室的真空气压释放到大气压。

在铝园柱体冷却到室温后，将其从淀积室取出。

对所获得的光接收元件以5.0Kv的电源电压进行0.3秒的正电晕放电，紧接着，用钨灯作光源，以0.7勒克司·秒（Lux·Sec）的曝光量辐照透明的实验图，进行图像曝光。然后，按照串级叠置（cascade）法，用带负电荷的调色剂（含有调色剂和调色剂载体）对图象进行显影，以在元件表面上显现出优良的调色剂的图象。

以5.0Kv的电源电压，施加正的电晕放电，将显了影的图像转印到一张转印纸上，并进行定影，这样便获得了具有高分辨率的极其鲜明的图像。

还发现在公知的光接收元件中常发现的、主要因为中间层和基底之间接触不充分而造成的缺陷已得到明显消除，同时由于设置了缓冲层，使产量得到提高。

例2

除了用NH₃气替代CH₃气体及膜层的形成条件进行如表1所示的改变之外，重复例1的工艺过程，从而获得一个理想的光接收元件。

例3

在表1所示的膜层形成条件下，用与例1相同的方法，其中用O₂气替代CH₄气体，制备了在铝园柱体上具有一缓冲层、一层高阻中间层和一层光电导层的光接收元件。

在这个例子中，由于O₂气与SiH₄气反应剧烈，因此O₂气通过独立的供给管道（在图3中未示出）供入淀积室。

例4

除了对膜层的形成条件进行了如表1所示的改变之外，重复例1同样的工艺过程，从而制备了在铝园柱体上具有一层缓冲层、一层高阻中间层和一层光电导层的光接收元件。

对按照与例1中相同的工艺过程在例2到例4中所获得的光接收元件进行各种鉴定，结果发现每个光接收元件的中间层与铝园柱体的粘结力有了显著的提高，而且光接收元件具有许多可实际应用的光电特性。

例5

用一块铝片和一块硅片作靶，根据活化溅射法，在一个铝圆柱体上形成一层厚度为100

的含有铝原子和硅原子的层，将其作为缓冲层。

然后，利用图3所示装置，以与例1同样的方法在前面形成的缓冲层上顺次连续地形成三个层：高阻中间层、光电导层和表面层，从而得到一个光接收元件。

对得到的光接收元件进行各种鉴定，发现这样得到的光接收元件的中间层的粘结力有了明显的改善。由于该光接收元件有许多可实际应用的电子摄影特性，所以它在电子摄影技术中使用理想。

例6

利用图3所示的装置在一个铝圆柱体上形成一个缓冲层、电荷注入阻挡层、光电导层和表面层，从而得到具有上述层的光接收元件。

在把原料气体引入淀积室之前，把气体储存箱311至316的所有主阀321至326及主阀327关闭，把质量流量控制器341至347、进气阀331至337和出气阀351至357打开。

然后，操作排气系统309的扩散泵，使相应的内部气压为10^-7乇的真空度。同时，起动电动热器303，使铝圆柱体301′均匀加热至约250℃，并使其保持在该温度。

然后，关闭所有进气阀331至337和出气阀351至357，打开气体储存箱311至316，使用增压泵代替扩散泵，把每个主阀321至327的次级压力调节到15kg/Cm²，然后调整相应阀门，把气体储存箱312的SiH₄气体、气体储存箱315的CH₄气体和通过把氦气吹入鼓泡容器317而产生的含有Al（C₂H₅）₃的气体He/Al（C₂H₅）₃＝10/1供入淀积室，其流量分别为100SCCM、30SCCM的10SCCM。当这些气体流量变得稳定后，接通高频电源306，施加150W的放电功率，结果在淀积室内产生气体等离子体。

保持这个状态，在铝圆柱体上形成厚度为100

的缓冲层。

接着，关闭阀356和357，停止供入含Al（C₂H₅）₃的气体，把质量流量控制器341调整到300SCCM，打开有关阀门，把从气体储存箱311来的H₂气供入淀积室。同时，与SiH₄气体有关的质量流量控制器342被调整到150SCCM，质量流量控制器343被调整到某个流速，使要供入的来自气体储存箱313的B₂H₆气体量是1600Vol·ppm。

在淀积室内部气压稳定到约0.2乇之后，接通高频电源306，施加150W的放电功率，在淀积室内产生气体等离子体。

保持该状态，在前面所形成的缓冲层上形成一个5μm厚的由P型a-Si∶H组成的层，它作为电荷注入阻挡层。

接着，不断开高频电源，重复上述过程，但是关闭阀333到353，停止供入B₂H₆气体，从而形成一个厚20μm的由a-Si∶H组成的层，它作为光电导层。

然后，断开高频电源，关闭阀351，停止供入H₂气体，供入从气体储存箱315中来的CH₄气体。这时，SiH₄气体的流量变为35SCCM，SiH₄气体与CH₄气体的流量比调整为SiH₄/CH₄＝1/30。这些气体的流量变得稳定之后，接通高频电源，施加150W的放电功率，结果产生气体等离子体。

保持该状态，在前面形成的光电导层上形成0.5μm厚的表面层，它由a-Si∶C∶H组成。这样便制成了光接收元件。

断掉高频电源，关闭原料气体的有关出气阀，断掉电加热器，淀积室内的真空气压回到大气压力。

铝圆柱体冷却到室温之后，将其从淀积室中取出。

用50KV的电源对这样形成的光接收元件进行0.3秒的正电晕放电，紧接着，用钨灯作光源，以0.7勒克司·秒的曝光量，照射一个透明实验图进行图象曝光。然后，根据串级叠置法，用负电荷调色剂（包含调色剂和调色剂载体）对图象进行显影，在元件表面显出一种很好的调色图象来。

用0.5KV的电源电压进行正电晕放电，把该显影图象转印到一张转印纸上，并进行定影，从而得到高分辨率的极鲜明的图象。

还发现主要由于电荷注入阻挡层和基底之间接触不充分（这常发生在公知的光接收元件中）而造成的缺陷被明显地消除了。由于设置了缓冲层，还提高了产量。

例7

重复例6的过程，但是使用PH₃气体代替B₂H₆气体，以形成电荷注入阻挡层，而且其流量相对于SiH₄气体的流量被控制在500Vol·ppm，从而制成一个光接收元件。

对这样得到的光接收元件进行与例6一样的图象形成鉴定，发现该光接收元件有很多可实际应用的光电摄影特性。

还发现主要由于中间层和基底之间的接触不充分（这常发生于公知的光接收元件中）而造成的缺陷被明显消除了。由于设置了缓冲层，还提高了产量。

例8

利用图3所示装置，在一个铝圆柱体上制备一层缓冲层、红外吸收层、光导层和表面层，从而得到具有上述层的光接收元件。

在向淀积室引入原料气体之前，关闭气体储存箱311至316的所有主阀321至326和主阀327，并且打开质量流量控制器341至347、进气阀331至337和出气阀351至357。然后操作排气系统309的扩散泵，使相应的内部气压为10^-7乇真空度。

同时，启动电加热器303，使铝圆柱体301′均匀加热到约250℃，并使其保持在该温度。

此后，关闭所有进气阀331至337和出气阀351至357，打开气体储存箱311至316，用机械增压泵代替扩散泵把每个主阀321至327的次级压强调整为15kg/Cm²。然后调整相应阀，把气体储存箱312的SiH₄气体、气体储存箱315的CH₄气体和通过把氦气吹入鼓泡容器317产生的含有Al（C₂H₅）₃的气体（He/Al（C₂H₅）₃＝10/1）供入淀积室，其流量分别为100SCCM、30SCCM和10SCCM。

这些气体的流量稳定之后，接通高频电源302，施加150W的放电功率，结果在淀积室中产生气体等离子体。

保持该状态，以在铝圆柱体上形成10 厚的缓冲层。

接着，断掉高频电源306，关闭阀356、357，停止引入含Al（C₂H₅）₃的气体，把质量流量控制器341调整到300SCCM，打开有关阀门，使气体储存箱311的H₂气体供入淀积室。同时，与GeH₄气体有关的质量流量控制器343被调到150SCCM，把气体储存箱313中的GeH₄气体供入淀积室。

在淀积室内压强稳定在大约0.2乇之后，接通高频电源306，施加150W的放电功率，结果产生气体等离子体。

保持该状态，以在前面形成的缓冲层上形成一个由a-Ge∶H组成的层，它作为红外吸收层。

继续施加所述放电功率，重复上述过程，但关闭阀门333和353，停止引入GeH₄气体，并且把与SiH₄气体有关的质量流量控制器342调到150SCCM，从而在前面形成的红外吸收层上形成20μm厚的由a-Si∶H组成的光电导层。

然后，断掉高频电源306，关闭阀门331和351，停止导入H₂气体，供入气体储存箱316中的CH₄气体。此时，SiH₄气体的流量变为35SCCM，SiH₄气体与CH₄气体的流量比被调到SiH₄/CH₄＝1/30。这些气体的流量稳定之后，接通高频电源，以施加150W的放电功率，产生气体等离子体。

继续该状态，以在前面形成的光电导层上形成0.5μm厚的由a-Si∶C∶H组成的表面层，从而制成光接收元件。

断掉高频电源306，关闭原料气体的有关出气阀门，断掉电加热器，淀积室内的真空压强回到大气压强。

铝圆柱体冷却到室温之后，从淀积室中将其取出。

用5.0KV的电源对这样得到的光接收元件进行0.3秒的正电晕放电，紧接着，用钨灯作光源，以0.7勒克司·秒的曝光量照射一个透明测试图，进行图象曝光。然后，根据串级叠置法，用带负电荷的调色剂（包含调色剂和调色剂载体）对图象显影，在元件表面显出优质调色剂图象。

用5.0KV电源进行正电晕放电，便把显影图象转印到转印纸上，并且进行定影，从而得到高分辨率的极鲜明的图象。

还发现主要由于中间层与基底之间的接触不充分（这常见于公知的光接收元件中）而造成的缺陷被明显消除了，由于设置了缓冲器，还提高了产量。

例9

重复例8的过程，但是红外吸收层的形成条件如表2所示改变，从而形成由a-Ge∶Si∶H组成的层，而不是a-Ge∶H层，这样便得到一个光接收层。

以与例8相同的方式，用得到的光接收元件形成图象，便得到非常清楚的可见图象。

表2

层所用气体流量层厚高频功率

H₂气体 300SCCM 3μm 150W

红外吸收层 SiH₄气体 75SCCM

GeH₄气体 75SCCM

例10

重复例8的过程，但是如表3所示变化红外吸收层的形成条件，以便形成由多晶-Si∶Ge∶H∶F组成的层，而不是a-Ge∶H层，这样便得到光接收元件。

表3

层所用气体流量层厚高频功率

H₂气体 300SCCM

SiH₄气体 60SCCM

红外吸收层 1μm 200W

GeH₄气体 60SCCM

SiF₄气体 30SCCM

例11

重复例8的过程，但如表4所示改变红外吸收层的形成条件，以便形成由a-Si∶Sn∶H组成的层，而不是a-Ge∶H层，从而制备成光接收元件。

表4

层所用气体流量层厚高频功率

H₂气体 300SCCM

红外吸收层 SiH₄气体 75SCCM 3μm 150W

SnH₄气体 75SCCM

Claims

1、一种光接收元件，包括主要由铝材料构成的基底和在所述基底上的至少一层光电导层，其特征在于：

一层厚0.03-15μm的缓冲层，一层厚0.03-15μm的高阻中间层和一层厚1-100μm的光电导层，从所述基底一侧起顺序排列地设置在所述基底上；

所述缓冲层包括含有硅原子和铝原子的非单晶材料，用以改进所述基底和所述高阻中间层之间的接触；

所述高阻中间层包括含有下述原子的非单晶材料：硅原子，10-5×10⁵原子ppm的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子，从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子；

所述光电导层包括一种非晶材料，这种非晶材料含有作为主要组份的硅原子和总量为1-40原子百分比的从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子。

2、根据权利要求1的光接收元件，其中光电导层含有0.001-3000原子ppm的从元素周期表的第Ⅲ族或第Ⅴ族元素中选出的一种元素的原子。

3、根据权利要求1的光接收元件，其中光电导层含有10-5×10⁵原子ppm的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子。

4、根据权利要求1的光接收元件，其中在光电导层上设置一层厚0.003-30μm的表面层，所述表面层包括一种非晶材料，该非晶材料含有作为主要组份的硅原子和0.001-90原子百分比的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子。

5、根据权利要求4的光接收元件，其中表面层含有从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子。

6、一种光接收元件，包括主要由铝材料构成的基底和在所述基底上的至少一层光电导层，其特征在于：

一层厚0.03-15μm的缓冲层，一层厚0.03-15μm的电荷注入阻挡层和一层厚1-100μm的光电导层，从所述基底一侧起顺序排列地设置在所述基底上;

所述缓冲层包括含有硅原子和铝原子的非单晶材料，用以改进所述基底和所述电荷注入阻挡层之间的接触;

所述电荷注入阻挡层包括由下述材料中选出的一种材料：

（a）一种多晶材料，该多晶材料含有作为主要组份的硅原子，3-5×10⁴原子ppm的从元素周期表的第Ⅲ族或第Ⅴ族元素中选出的一种元素，以及总量为1×10³-7×10⁵原子ppm的从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子，

（b）一种非晶材料，该非晶材料含有作为主要组份的硅原子，3-5×10⁴原子ppm的从元素周期表的第Ⅲ族或第Ⅴ族元素中选出的一种元素，以及总量为1×10⁴-6×10⁵原子ppm的从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子;

所述光电导层包括一种非晶材料，该非晶材料含有作为主要组份的硅原子和总量为1-40原子百分比的从氢原子与卤素原子中选出的至少一种原子。

7、根据权利要求6的光接收元件，其中电荷注入阻挡层含有10-5×10⁵原子ppm的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子。

8、根据权利要求6的光接收元件，其中光电导层含有0.001-3000原子ppm的从元素周期表的第Ⅲ族或第Ⅴ族元素中选出的一种元素的原子。

9、根据权利要求6的光接收元件，其中光电导层含有10-5×10⁵原子ppm的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子。

10、根据权利要求6的光接收元件，其中在光电导层上设置一层厚0.003-30μm的表面层，所述表面层包括一种非晶材料，该非晶材料含有作为主要组份的硅原子和0.001-90原子百分比的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子。

11、根据权利要求10的光接收元件，其中表面层含有从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子。

12、根据权利要求6的光接收元件，其中在电荷注入阻挡层和光电导层之间设置一层厚0.03-15μm的高阻中间层，所述高阻中间层包括一种非单晶材料，该非单晶材料含有硅原子，10-5×10⁵原子ppm的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子，以及从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子。

13、一种光接收元件，包括主要由铝材料构成的基底和在所述基底上的至少一层光电导层，其特征在于：

一层厚0.03-15μm的缓冲层，一层厚40 -50μm的长波长光吸收层和一层厚1-100μm的光电导层，从所述基底一侧起顺序排列地设置在所述基底上;

所述缓冲层包括含有硅原子和铝原子的非单晶材料，用以改进所述基底和所述长波长光吸收层之间的接触;

所述长波长光吸收层包括一种非单晶材料，该非单晶材料含有硅原子，总量为1-1×10⁶原子ppm的从锗原子和锡原子中选出的至少一种原子，以及从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子;

所述光电导层包括一种非晶材料，该非晶材料含有作为主要组份的硅原子和总量为1-40原子百分比的从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子。

14、根据权利要求13的光接收元件，其中光电导层含有0.001-3000原子ppm的从元素周期表的第Ⅲ族或第Ⅴ族元素中选出的一种元素的原子。

15、根据权利要求13的光接收元件，其中光电导层含有10-5×10⁵原子ppm的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子。

16、根据权利要求13的光接收元件，其中在光电导层上设置一层厚0.003-30μm的表面层，所述表面层包括一种非晶材料，该非晶材料含有作为主要组份的硅原子和0.001-90原子百分比的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子。

17、根据权利要求16的光接收元件，其中表面层含有从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子。

18、根据权利要求13的光接收元件，其中在长波长光吸收层和光电导层之间设置一层厚0.03-15μm的电荷注入阻挡层，所述电荷注入阻挡层包括由下述材料中选出的一种材料：

（a）一种多晶材料，该多晶材料含有作为主要组份的硅原子，3-5×10⁴原子ppm的从元素周期表的第Ⅲ族或第Ⅴ族元素中选出的一种元素的原子，以及总量为1×10³-7×10⁵原子ppm的从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子，

（b）一种非晶材料，该非晶材料含有作为主要组份的硅原子，3-5×10⁴原子ppm的从元素周期表的第Ⅲ族或第Ⅴ族元素中选出的一种元素的原子，以及总量为1×10⁴-6×10⁵原子ppm的从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子。

19、根据权利要求18的光接收元件，其中电荷注入阻挡层含有10-5×10⁵原子ppm的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子。

20、根据权利要求13的光接收元件，其中在长波长光吸收层和光电导层之间设置一层厚0.03-15μm的高阻中间层，所述高阻中间层包括一种非单晶材料，该非单晶材料含有硅原子，10-5×10⁵原子ppm的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子，以及从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子。

21、根据权利要求18的光接收元件，其中在电荷注入阻挡层和光电导层之间设置一层厚0.03-15μm的高阻中间层，所述高阻中间层包括一种非单晶材料，该非单晶材料含有硅原子，10-5×10⁵原子ppm的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子，以及从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子。

22、根据权利要求16的光接收元件，其中在长波长光吸收层和光电导层之间设置一层厚0.03-15μm的电荷注入阻挡层，所述电荷注入阻挡层包括由下述材料中选出的一种材料：

23、根据权利要求22的光接收元件，其中电荷注入阻挡层含有10-5×10⁵原子ppm的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子。

24、根据权利要求16的光接收元件，其中在长波长光吸收层和光电导层之间设置一层厚0.03-15μm的高阻中间层，所述高阻中间层包括一种非单晶材料，该非单晶材料含有硅原子，10-5×10⁵原子ppm的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子，以及从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子。

25、根据权利要求22的光接收元件，其中在电荷阻挡层和光电导层之间设置一层厚0.03-15μm的高阻中间层，所述高阻中间层包括一种非单晶材料，该非单晶材料含有硅原子，10-5×10⁵原子ppm的从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子，以及从氢原子和卤素原子中选出的至少一种原子。

26、一种使用权利要求1的光接收元件的电子照相方法，包括：

（a）向所述光接收元件提供电场，

（b）向所述光接收元件提供电磁波，从而形成静电图象。

27、一种使用权利要求6的光接收元件的电子照相方法，包括：

（a）向所述光接收元件提供电场。

（b）向所述光接收元件提供电磁波，从而形成静电图象。

28、一种使用权利要求13的光接收元件的电子照相方法，包括：

（a）向所述光接收元件提供电场，

（b）向所述光接收元件提供电磁波，从而形成静电图象。