DE19544977A1

DE19544977A1 - Photoleiter und elektrophotographischer Photorezeptor

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Publication number: DE19544977A1
Application number: DE19544977A
Authority: DE
Inventors: Akiko Hirao; Hirohisa Miyamoto; Hideyuki Nishizawa; Masahiro Hosoya; Masami Sugiuchi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2015-12-02
Also published as: US5759725A; DE19544977C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen ein Fulleren enthaltenden Photoleiter.

In jüngerer Zeit wurde klar, daß C₆₀-, C₇₀- und andere Fullerene verschiedene interessante Eigenschaften aufweisen. Fullerene wurden aktiv untersucht.

Das US-Patent Nr. 5,250,378 betrifft einen Photoleiter, der einen Fulleren-Komplex enthält. Der Photoleiter wird hergestellt durch Einarbeiten eines Fullerens in ein Polymer unter Bildung eines Komplexes mit dem Polymer. Die Menge an in dem Komplex enthaltenem Fulleren ist nicht geringer als die Sättigungsmenge für Fulleren. Der Photo leiter wird als Photorezeptor verwendet.

Der Artikel von J. Mort, M. Muchorkin, R. Ziolo und I. Chen in "Appl. Phys. Lett. 61 (1992) 1829" betrifft das Ladungserzeugungs-Vermögen eines ein Fulleren enthaltenden Photoleiters. Dessen Empfindlichkeit ist niedriger als die herkömmlicher, ladungserzeu gender Substanzen. Das Ladungserzeugungs-Vermögen der Photorezeptoren, die in dem US-Patent Nr. 5,250,378 beschrieben sind, ist ebenfalls unzureichend. Beide Photoleiter sind weit davon entfernt, praktische Anwendung als elektrophotographischer Photorezeptor zu finden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Photoleiter zu schaffen, der bei Bestrah lung mit Licht ein hohes Ladungserzeugungs-Vermögen aufweist.

Zur Lösung der Aufgabe und in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung schafft die vorliegende Erfindung einen Photoleiter, der ein Material umfaßt, das gewählt ist aus der Gruppe der Fullerene und ihrer Derivate, die in einer amorphen Struktur angeordnet sind.

Außerdem schafft die vorliegende Erfindung einen Photoleiter, der ein Material umfaßt, das gewählt ist aus der Gruppe der Fullerene und ihrer Derivate, worin der Wert g(R) der Paar-Verteilungsfunktion (pair distribution function value) des Materials zwischen etwa 0,7 und etwa 1,3 in einer Entfernung R von etwa 30 oder mehr liegt, wobei R die Entfernung eines Moleküls von einem als Bezugspunkt gewählten Atom (in Å) ist.

Außerdem schafft die vorliegende Erfindung einen Photoleiter, der ein Material umfaßt, das gewählt ist aus der Gruppe der Fullerene und ihrer Derivate, worin der Photoleiter einen Boson-Peak, der durch das Material hervorgerufen wird, innerhalb des Bereichs der nicht-elastischen Neutronenstreuung von etwa 5 meV oder weniger bei der Glasübergangs-Temperatur des Materials oder darunter erzeugt.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine charakteristische Graphik, die die Abhängigkeit des Werts der Paar-Verteilungsfunktion g(R) von der Entfernung R zeigt;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Photorezeptors, der ein Fulleren umfaßt, das in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung molekular in einem Polymer dispergiert ist;

Fig. 3 eine Graphik, die das Ergebnis der Röntgenbeugung eines Photoleiters einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine Graphik, die das Absorptionsspektrum und die Quantenausbeute eines Photoleiters einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Potential während der Entwicklung und der Dicke einer ladungserzeugenden Schicht eines Photorezeptors einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht, die einen Photorezeptor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 eine Graphik, die die Paar-Verteilungsfunktion eines Photoleiters einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 8 eine Graphik; die die Paar-Verteilungsfunktion eines Photoleiters eines Vergleichsbeispiels zeigt;

Fig. 9 eine Graphik, die die Paar-Verteilungsfunktion eines Photoleiters eines weiteren Vergleichsbeispiels zeigt;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht, die ein optisches Speicherelement einer Aus führungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht, die einen Licht-Abtast-Schalter (photo-gating switch) einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht, die ein Photo-Modulator-Element einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 13 eine Querschnittsansicht, die eine Solarzelle einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Die vorliegende Erimdung wird unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungs formen beschrieben, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein. Im Rahmen der vorliegen den Erfindung wurde gefunden, daß nicht-kristalline oder niederkristalline Fullerene ein hohes Ladungserzeugungs-Vermögen zeigen können.

Ein Fulleren ist ein Kohlenstoff-Cluster, der eine Gerüst-Struktur zeigt, die im wesentli chen aus Kohlenstoffatomen aufgebaut ist. Die Gerüst-Struktur weist eine sterische Kon figuration auf, die aus einem Kohlenstoff Ring aufgebaut ist, beispielsweise einem fünfgliedrigen Kohlenstoff-Ring oder einem sechsgliedrigen Kohlenstoff-Ring. Beispiels weise ist C₆₀-Fulleren, das ein Molekül in Form eines Fußballs ist, aus 60 Kohlenstoff atomen aufgebaut. C₆₀-Fulleren wird auch als "Buckminster-Fulleren" oder "Bucky-Ful leren" bezeichnet.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann ein Fulleren einen Kohlenstoff-Cluster mit 60 Kohlenstoffatomen oder mehr umfassen, z. B. C₆₀, C₇₀, C₇₆, C₇₈, C₈₂, C₈₄, C₇₂₀ und C₉₆₀. Außerdem kann ein Fulleren C₅₀₀- und C₅₄₀-Fullerene umfassen, die eine längliche zylindrische Form aufweisen und als "Bucky-Röhren" (Bucky tubes) oder "Nano-Röhren" (Nano tubes) bezeichnet werden. Genauso gut können sie "Bucky-Zwiebeln" (Bucky onions) mit einem konzentrischen Kern aus einem "Bucky-Ball" umfassen. Ein Fulleren kann mit Metall dotierte Fullerene umfassen, die ein Metallatom wie beispielsweise La-Atome und Alkalimetall-Atome aufweisen, die in den Kohlenstoff-Cluster eindotiert sind. Beispiele hierfür sind mit La dotiertes C₈₂-Fulleren und mit Sc dotiertes C₈₂-Ful leren. Dementsprechend schließen Fullerene zur Verwendung im Rahmen der vorliegen den Erfindung Kohlenstoff-Cluster, die nur aus Kohlenstoffatomen aufgebaut sind, die miteinander verbunden sind, und mit Metall dotierte Fullerene ein.

Fulleren-Derivate können ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Diese Derivate werden hergestellt durch Modifizieren von Fullerenen mit einem Substituenten. Ein derartiger Substituent kann verschiedene Atome und Atom-Gruppen einschließen, die in kovalenter Weise gebunden sind oder über van-der-Waals-Kräfte gebunden sind. Die Fulleren-Derivate können auch Verbindungen umfassen, die Fullerene in ihren Hauptketten oder in ihren Seitenketten aufweisen.

Beispielsweise kann ein C₆₀O-1,3-Dioxolan oder ein C₆₀-1,3-Dioxolan als Fulleren-Derivat zum Gebrauch im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Fulleren-De rivate können hergestellt werden, indem man teilweise Fullerene mit einem Substituen ten substituiert, beispielsweise mit einer kovalent gebundenen Alkylgruppe wie z. B. mit einer Methyl-Gruppe, einer t-Butyl-Gruppe oder einer Benzyl-Gruppe, sowie durch Bildung von dimeren, trimeren, tetrameren und pentameren Fullerenen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ein aus einem ionisierten Fulleren und aus einem ionisierten, jedoch gegensätzlich geladenen Molekül aufgebauter Komplex wie beispielsweise ein Ladungs-Transfer-Komplex nicht bevorzugt.

Ein Ladungs-Transfer-Komplex ist eine Verbindung, in der ein Fulleren und ein Wirts-Mo lekül ionisch aneinander gebunden sind. Daher sind Elektronen und Löcher, die zur ionischen Bindung beitragen, in dem Fulleren bzw. in dem Wirts-Molekül getrennt. Dem entsprechend weist ein Ladungs-Transfer-Komplex bzw. Ladungs-Übertragungs-Komplex eine Anzahl von Ladungen in Abwesenheit einer Bestrahlung durch Licht auf und zeigt einen hohen Grad an elektrischer Leitfähigkeit. Als Ergebnis dessen ist die elektrische Leitfähigkeit eines Ladungs-Transfer-Komplexes bei Bestrahlung mit Licht nicht in ausreichender Weise höher als ohne Bestrahlung mit Licht. Mit anderen Worten: Das Verhältnis (bzw. die Zunahme) an elektrischer Leitfähigkeit ist nur gering. Wenn ein solcher Komplex mit niedriger Zunahme der Leitfähigkeit in einem Photorezeptor ver wendet wird, werden die Funktionen des Photoleiters merklich schlechter. Beispielsweise sind die anfänglichen Ladungspotentiale (Potentiale vor Bestrahlung) zu niedrig. Daher macht die vorliegende Erfindung keinen Gebrauch von Ladungs-Transfer-Komplexen bzw. Ladungs-Übertragungs-Komplexen von Fullerenen.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend weiter im einzelnen beschrieben.

Fullerene und ihre Derivate haben vorzugsweise 70 Kohlenstoff-Atome oder mehr in einem Molekül, wie beispielsweise C₇₀ ("höhere Fullerene"). Da derartige höhere Ful lerene ein höheres Ladungserzeugungs-Vermögen aufweisen als Fullerene mit einer Gerüst-Struktur aus C₆₀, ist das höhere Fulleren geeignet als Ladungserzeugungs-Material. Die Menge an höheren Fullerenen in Fullerenen, die in einem Photorezeptor enthalten sind, liegt vorzugsweise bei etwa 50% oder mehr, bezogen auf das Gesamtgewicht, noch mehr bevorzugt bei etwa 80 Gew.-% oder mehr.

Im Hinblick auf eine Produktion im großen Maßstab sind C₆₀-Fullerene besser als höhere Fullerene. Daher ist es bevorzugt, daß die Menge an C₆₀, die in einem Photoleiter zugegen ist, etwa 50 Gew.-% oder mehr beträgt, um eine hohe Produktivität zu erzielen.

Wenn ein Fulleren in Form einer kristallinen Struktur angeordnet ist, werden bei Bestrah lung mit Licht hauptsächlich Charge-Transfer-(Ladungsübertragungs-)Excitonen gebildet. Die Bildung von Charge-Transfer-Excitonen dämmt sich selbst schnell ein, und die Excitonen werden nach Abgabe von Licht oder Wärme in den Grundzustand zurück geführt, d. h. die Ladungsübertragungs-Excitonen werden unmittelbar inaktiviert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden deswegen, weil das Fulleren in amorpher Struktur angeordnet ist, durch Bestrahlung mit Licht hauptsächlich Frenkel-Excitonen erzeugt. Diese werden kaum inaktiviert. Dementsprechend kann das in amorpher Struktur angeordnete Fulleren Ladungen bei Einstrahlen von Licht wirksamer erzeugen als ein Fulleren, das in kristalliner Struktur angeordnet ist.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft einen Photoleiter, der ein Fulleren umfaßt, das bei Röntgenbeugung keinen Peak umfaßt, wie er für ein Fulleren typisch bzw. charakteristisch ist, d. h. der Photoleiter umfaßt amorphe Fullerene.

Der amorphe Fullerene umfassende Photoleiter wird zum Beispiel erhalten durch moleku lares Dispergieren von Fullerenen in einem Matrix-Polymer. Beispielsweise werden Fullerene und ein Polymer für die Matrix in einem Lösungsmittel gelöst, und die resultie rende Lösung wird durch Erwärmen oder dergleichen getrocknet, um die Fullerene in dem Matrix-Polymer molekular zu dispergieren.

In diesem Fall verbleiben dann, wenn die Menge an Fullerenen, die dem Lösungsmittel zugesetzt werden, größer ist als die Menge, die zur Erreichung der Sättigungslöslichkeit der Fullerene in dem Lösungsmittel erforderlich ist, die Fullerene, die nicht in dem Lösungsmittel gelöst sind, als Kristalle der Verbindung(en) in dem Lösungsmittel. Daher bleiben die kristallinen Fullerene in dem Matrix-Polymer. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Photoleiter derartige Fulleren-Kristalle enthalten. Um jedoch einen Photoleiter mit hohem Ladungserzeugungs-Vermögen zu schaffen, ist es bevorzugt, daß der Photoleiter keine derartigen Kristalle in dem Matrix-Polymer enthält oder daß die Kristallmenge vorzugsweise etwa 10 Gew.-% oder weniger ist. Daher ist es in dem Fall, in dem das oben genannte Verfahren zur Herstellung des Photoleiters verwendet wird, bevorzugt, daß die Menge an Fulleren(en) nicht höher ist als die Menge ihrer Sättigungslöslichkeit in dem Lösungsmittel.

Wenn der Photoleiter eine große Menge an Fulleren-Kristallen enthält, erniedrigt sich sein Lichtdurchlaßgrad. Dies führt zu einer verschlechterten Einstrahlung des Lichts im tieferen Bereich des Photoleiters. Im Hinblick darauf führt die Abwesenheit der Fulleren-Kristalle in dem Matrix-Polymer zu einem Anstieg des Ladungserzeugungs-Vermögens des Photoleiters.

Wenn die Menge an Fulleren(en) die Sättigungslöslichkeit der Fullerene in dem Matrix-Polymer übersteigt, besteht die Möglichkeit, daß Fulleren-Kristalle in dem Matrix-Poly mer gebildet werden. Ein Matrix-Polymer, das derartige Fulleren-Kristalle enthält, ist jedoch aus denselben Gründen unerwünscht, wie sie oben genannt wurden. Wenn jedoch die Fulleren-Menge nicht über der Menge der Sättigungslöslichkeit der Fullerene in dem Lösungsmittel liegt, sind alle Fullerene molekular in dem Lösungsmittel dispergiert. In diesem Fall wird daher selbst dann, wenn die Fulleren-Menge höher ist als die Menge der Sättigungslöslichkeit in dem Matrix-Polymer, der Fulleren-Niederschlag amorph, wenn das Lösungsmittel durch schnelles Trocknen vor der Kristallisation der Fullerene beseitigt wird. Die Menge an kristallinen Fullerenen hängt von der Trocknungsgeschwindigkeit ab. Selbst im Fall eines schnellen Trocknens kann die Menge an amorphen Fullerenen in dem Matrix-Polymer erhöht werden, und es ist möglich, das Ladungserzeugungs-Vermögen zu erhöhen.

Das schnelle Trocknungsverfahren zum Entfernen des Lösungsmittels ist nicht in speziel ler Weise beschränkt und kann jede Verfahrensweise umfassen, mit der die Trocknungs zeit verkürzt werden kann, verglichen mit einem natürlichen Trockenvorgang, der bei Raumtemperatur und unter Normaldruck durchgeführt wird. Beispielsweise schließt die Verfahrensweise des schnellen Trocknens ein Vakuum-Trocknungsverfahren und ein Heißtrocknungsverfähren ein. Das Vakuum-Trocknungsverfahren ist beispielsweise ein Verfahren zum Verdampfen des Lösungsmittels von einer Probe im Vakuum von etwa 0,1 Torr (0,13 mbar) oder niedriger für eine Zeit von etwa 10 s bis etwa 30 min. Das Heiß trocknungsverfahren ist beispielsweise ein Verfahren unter Erwärmen eines Substrats, das mit einer Losung einer Photoleiter-Zubereitung überzogen ist, bei einer Temperatur nicht über dem Siedepunkt des verwendeten Lösungsmittels für eine Zeit von etwa 10 s bis etwa 30 min unter Verdampfen des Lösungsmitteis. Wenn der Trockenvorgang in einer Atmo sphäre mit niedriger Feuchtigkeit durchgeführt wird, kann die Trocknungszeit verkürzt werden. Durch Kombinieren dieser Verfahrensweisen ist es möglich, die Trocknungszeit noch weiter zu verkürzen.

Das Lösungsmittel, das für die oben beschriebenen Verfahrensweisen zu verwenden ist, schließt Alkohole, Ketone, Amide, Sulfoxide, Ester, halogenierte aromatische Kohlen wasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe usw. ein, ist jedoch nicht auf diese be schränkt. Toluol, Kohlenstoffdisulfid, Benzol, Methylenchlorid und n-Hexan sind bevor zugt, da diese Lösungsmittel eine große Menge Fullerene lösen können. Wenn Charge-Transfer-Komplexe bzw. Ladungs-Übertragungs-Komplexe gebildet werden, werden die Eigenschaften als Photoleiter extrem verschlechtert, wie dies oben bereits erwähnt wurde. Dementsprechend werden Lösungsmittel, die eine Überführung von Fullerenen in Charge-Transfer-Komplexe bzw. Ladungs-Übertragungs-Komplexe bewirken, vorzugsweise im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht verwendet.

Die Matrix-Polymere, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, dürfen dann, wenn sie mit Fullerenen gemischt werden, die Fullerene nicht umwandeln oder chemisch verändern zu Strukturen, die von denen verschieden sind, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung definiert wurden. Beispielsweise sollten Matrix-Polymere, die Ladungs-Übertragungs-Komplexe mit Fullerenen bilden, wie beispielsweise Polysilan-Ver bindungen, Polyvinylcarbazol und seine Derivate und Polyvinyltriphenylamin im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht verwendet werden.

Da optisch aktive Polymere häufig die Quantenausbeute von Fullerenen erniedrigen, ist es bevorzugt, im Rahmen der vorliegenden Erfindung optisch inaktive Polymere zu ver wenden. Um die Menge an durch Lichteinstrahlung erzeugter Ladung zur erhöhen, ist es erforderlich, die Menge an Fullerenen in dem Matrix-Polymer zu erhöhen. Daher ist es bevorzugt, daß die Fullerene in dem Matrix-Polymer eine hohe Löslichkeit in dem Matrix-Polymer aufweisen. Demgemäß ist es bevorzugt, ein Matrix-Polymer zu ver wenden, das Fullerene in einer Konzentration von etwa 0,1 Gew.-% oder mehr lösen kann.

Matrix-Polymere schließen vorzugsweise ein: Polyethylen-Harze, Nylon-Harze, Polyester-Harze, Polycarbonat-Harze, Polyacrylat-Harze, Butyral-Harze, Phenol-Harze, Styrol- Butadien-Copolymer-Harze, Polyvinylacetal-Harze, Diallylphthalat-Harze, Polysulfon-Harze, Acrylharze, Polyvinylacetat-Harze, Polyphenylenoxid-Harze, Alkyd-Harze, Sty rol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer-Harze, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer-Harze, Polyestercarbonate, Polyvinylchloride, Polyvinylacetale oder Polyacrylate. Diese Matrix-Poly mere können entweder einzeln oder als Mischung von zwei oder mehreren der genannten Harze verwendet werden.

Das hohe Ladungserzeugungs-Vermögen des ein amorphes Fulleren umfassenden Photolei ters wird hervorgerufen durch Schwankung des Energieniveaus des amorphen Fullerens aufgrund der Wechselwirkung zwischen benachbarten Fulleren-Molekülen. Die Lebens dauer des Excitons, das in Fulleren-Molekülen angeregt wird, wird durch eine derartige Schwankung des Energieniveaus verlängert. Daher müssen die Fullerene der vorliegenden Erfindung amorph oder mikrokristallin sein, wobei der letztgenannte Begriff das Bestehen kristalliner Fullerene neben amorphen Fullerenen bedeutet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann ein Photoleiter auch polykristallin sein, wenn er in seinen Kristallstruk turen keine sich über einen weiten Bereich erstreckende Ordnung aufweist.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt wenigstens eines aus der Gruppe kristalliner Fullerene oder ihrer Derivate mit einem Wert der Paar-Verteilungs funktion g(R) von etwa 0,7 bis etwa 1,3. Dieser Wert wird erhalten durch Strukturanalyse der Fullerene innerhalb des Bereichs mit einer Entfernung R von 30 Å (3,0 nm) oder mehr. Diese Struktur wird als eine Struktur definiert, der es an einer sich über einen weiten Bereich erstreckenden Ordnung fehlt.

Fig. 1 ist eine Graphik, die die Paar-Verteilungsfunktion g(R) in Bezug auf den Abstand R zeigt. Die Paar-Verteilungsfunktion g(R) zeigt die Wahrscheinlichkeit an, andere Moleküle in einer Entfernung R von einem Atom nachzuweisen, das als Bezugspunkt dient. Der Wert von g(R) ist 1 in einer kontinuierlichen Substanz, die aus Molekülen aufgebaut ist, die vollständig statistisch verteilt existieren. Eine Substanz, die aus voll ständig kristallinen Molekülen aufgebaut ist, weist Peaks der Funktion nur an den Positio nen von R auf, die von dem Teilchen-System der Moleküle abhängen, während sie einen Wert von g(R) von 0 an den anderen Positionen von R aufweist. Beispielsweise hat C₆₀-Fulleren, das eine hexagonal dichtgepackte Struktur aufweist, einen Moleküldurchmesser von 14,17 A (1,417 nm) und zeigt Peaks nur an den Positionen von R bei 14,17 Å (1,417 nm), 20 Å (2,0 nm), 24,5 Å (2,45 nm), 31,7 Å (3,17 nm), 34,7 Å (3,47 nm), 40,1 Å (4,01 nm), 42,5 Å (4,25 nm), 44,8 Å (4,48 nm) usw., während g(R) an den anderen Positionen einen Wert von 0 aufweist. Wenn das Material seine Kristallinität verliert, führt dies zu einer g(R)-Kurve, die sich 1 annähert, wobei sie Maximum-Werte aufweist, die von den Positionen der oben erwähnten Peaks abgeleitet sind.

Daher ist es möglich, das Ladungserzeugungs-Vermögen von polykristallinen Fullerenen in Übereinstimmung mit denselben Mechanismen wie bei den Photoleitern zu erhöhen, die amorphe Fullerene umfassen. Mit anderen Worten: Die polykristallinen Fullerene sollten ihre Kristallinität in einem solchen Ausmaß verlieren, daß sie g(R)-Werte von 0,7 (als Minimalwert) bis 1,3 (als Maximalwert) über den Bereich von R aufweisen, der 30 Å (3,0 nm) oder mehr beträgt.

Darüber hinaus wird die Schwankung des Energieniveaus von Fullerenen aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Fulleren-Molekülen auch in dem folgenden Fall deutlich:
Es ist auch möglich, das Ladungserzeugungs-Vermögen eines Photoleiters zu erhöhen, der kristalline Fullerene umfaßt, die Boson-Peaks (beobachtet im Bereich der nicht-elastischen Neutronenstreuung) von 5 meV oder weniger bei Temperaturen ergeben, die nicht höher sind als der Glasübergangs-Punkt der Fullerene.

Fullerene, die in einer Struktur angeordnet sind, der es an einer sich über einen weiten Bereich erstreckenden Ordnung mangelt, können in Übereinstimmung mit einem Ver fahren hergestellt werden, das die beiden folgenden Schritte umfaßt:

(1) Zuerst wird ein Fulleren-System mit beliebigen Mitteln auf einen Zustand hoher Energie angehoben.
(2) Als nächstes wird die Energie schnell von dem System entfernt.

Der Zustand erhöhter Energie schließt flüssige, gasförmige und Plasma-Zustände ein. Um schnell die Hitze aus dem System bei Vorliegen eines derartigen Zustands erhöhter Energie zu entfernen, wird das System in Kontakt mit einer kalten Substanz gebracht oder wird durch Abscheidung aus der Dampfphase auf ein Substrat aufgebracht. Genauer gesagt kann das flüssige System schnell abgekühlt werden, oder das gasförmige System kann durch physikalische Abscheidung aus der Dampfphase auf ein Substrat aufgebracht werden. Ein im Vakuum durchgeführtes Verfahren zur Abscheidung aus der Dampfphase oder ein Sputter-Verfahren kann als Verfahrensweise des schnellen Abkühlens verwendet werden.

Ein weiteres verwendbares Verfahren ist ein Verfahren, bei dem der Aggregatzustand von Fullerenen in einen anderen Aggregatzustand überführt wird, indem man auf das Material Energie aufbringt. Da die Kristallstruktur von Fullerenen auf dem Vorhandensein von van-der-Waals-Kräften zwischen den Fulleren-Molekülen basiert, können die gewünschten Aggregatzustände von Fullerenen relativ leicht mit diesem Verfahren erreicht werden. Das Verfahren schließt eine Behandlung unter mechanischer Beanspruchung, ein Eintauchen in Lösungsmittel, eine Bestrahlung mit Neutronen, eine Bestrahlung mit Elektronen strahlen oder Ritzen mit einem Laser und dergleichen ein.

Als nächstes werden die Verfahrensweisen zur Bildung aggregierter Fullerene zur Ver wendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Ein typisches Beispiel des Verfahrens ist ein Verfahren zur Abscheidung eines heißen Dampfes, das wie folgt abläuft: Zuerst wird ein Substrat in eine Vorrichtung zur Ab scheidung aus der Dampfphase eingesetzt. Wenn die Temperatur des Substrats erniedrigt wird, werden polykristalline Fullerene mit einer Kristallstruktur, die keine sich über einen weiten Bereich erstreckende Ordnung aufweist, oder amorphe Fullerene erhalten. Die Temperatur des Substrats liegt vorzugsweise bei etwa 90°C oder niedriger, noch mehr bevorzugt zwischen etwa 10°C und etwa 50°C.

Danach werden abzuscheidende Fullerene auf die Verdampfungsplatte aufgebracht. Danach wird die Abscheidung aus der Dampfphase durchgeführt, beispielsweise unter Verwendung eines Fulleren-Films, der eine C₆₀-Konzentration von 99% oder mehr auf weist. Es ist bevorzugt, daß der Film durch Erhitzen oder dergleichen vorbehandelt wird, um dadurch Verunreinigungen mit einem niedrigen Siedepunkt und andere Verunreinigun gen davon zu entfernen. Für eine derartige Vorbehandlung ist es bevorzugt, daß die Luft in der Vorrichtung zur Abscheidung aus der Dampfphase unter Verwendung einer Rota tionspumpe, einer Diffusionspumpe oder dergleichen entfernt wird, um ein Vakuum von etwa 5×10^-7 Pa oder weniger in der Vorrichtung zu erhalten, während das Substrat abgedeckt ist, und daß die Verdampfungsplatte auf geeignete Temperaturen innerhalb eines Bereichs von etwa 320°C und etwa 550°C aufgeheizt wird.

Obwohl die Temperatur des Substrats auf einen vorbestimmten Temperaturwert eingestellt wird, wird es häufig zeitweise auf eine Temperatur oberhalb der geregelten Temperatur erhitzt. Dies führt jedoch im Rahmen des vorliegenden Verfahrens nicht zu einem Pro blem. Die Temperatur der Verdampfungsplatte hängt von der Struktur der zu verdampfen den Fullerene, der Form der Platte oder der Qualität des Vakuums in der Vorrichtung ab. Wenn beispielsweise C₇₀ als Verdampfungsquelle unter den oben angegebenen Bedingun gen verwendet wird, ist es passend, daß die Temperatur der Verdampfungsplatte zwischen etwa 420°C und etwa 680°C liegt.

Die Geschwindigkeit der Abscheidung aus der Dampfphase ist wünschenswerterweise so hoch wie möglich und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10² Å/min (0,01 bis 10 nm/min).

Es kann ein Sputter-Verfahren angewendet werden. Zuerst werden Fullerene auf ein Target gegeben, ein Substrat wird in die Sputter-Vorrichtung eingesetzt, und ein Inertgas wird in die Vorrichtung eingelassen, während man den Druck in der Vorrichtung er niedrigt, um das Vakuum in der Vorrichtung auf einen Wert von etwa 10^-3 Pa bis etwa 10 Pa einzustellen. Danach wird eine Plasmaentladung in der Kammer erzeugt. Die Fullerene werden durch geladene Teilchen gesputtert. Als Ergebnis werden die gesputterten Ful lerene auf dem Substrat abgeschieden. Die auf die Fullerene gesputterten geladenen Teilchen sind nicht in spezieller Weise beschränkt. Die geladenen Teilchen können geladene Teilchen eines Inertgases wie z. B. Ar, N und Xe sowie andere Atome ein schließen, die allgemein zum Sputtern verwendet werden, wie beispielsweise O und dergleichen.

Ein Beispiel der Verfahrensweise zum schnellen Abkühlen ist das folgende: Eine Vor richtung wird entgast, so daß sie ein Vakuum von beispielsweise etwa 10^-4 Pa bis etwa 100 Pa aufweist. Ein Fulleren wie z. B. C₆₀ wird auf eine Platte gegeben und auf eine Temperatur erhitzt, die nicht unter seinem Schmelzpunkt liegt, wodurch eine Flüssigkeit gebildet wird. Danach wird die Platte mit der resultierenden C₆₀-Flüssigkeit darauf auf ein Metall mit einer Temperatur von beispielsweise etwa 50 K bis etwa 150 K überführt und danach abgekühlt. So wird ein amorphes voluminöses Fulleren-Aggregat gebildet. Die Temperatur des in diesem Schritt zu verwendenden Metalls liegt vorzugsweise so niedrig wie möglich, um ein Fulleren mit einem niedrigeren Kristallinitätsgrad zu erhalten.

Ein Verfahren zur Aufbringung mechanischer Beanspruchung auf ein Fulleren-Aggregat in einem Lösungsmittel kann verwendet werden. Beispielsweise wird zuerst mechanische Beanspruchung auf ein Fulleren-Aggregat durch Mahlen in einer Kugelmühle oder dergleichen aufgebracht. Das Mahlen in einer Kugelmühle wird durchgeführt in einem Behälter, der Kugeln aus einem Material wie beispielsweise aus Keramik, Metall, Glas und Polymeren enthält. Die Größe bzw. das Fassungsvermögen des zu verwendenden Behälters kann schwanken, beispielsweise von etwa 0,5 ml bis etwa 1000 ml. Eine oder mehrere Kugeln werden in den Behälter gegeben, so daß sie beispielsweise etwa 30% bis etwa 70% des Fassungsvermögens des Behälters einnehmen, einschließlich der Leerräu me, die durch benachbarte Kugeln gebildet werden.

Beispielsweise werden 400 Kugeln, die jeweils einen Durchmesser von 5 mm aufweisen, in einen 100 ml-Behälter gegeben. Danach werden beispielsweise 20 ml eines Lösungs mittels, wie beispielsweise Toluol, 1 g C₇₀-Fulleren und 2 g eines Bindemittel-Polymers wie beispielsweise Polystyrol dem Behälter, der darin die Kugeln aufweist, zugesetzt. Der Behälter wird auf eine Kugelmühlen-Vorrichtung gestellt und zur Rotation gebracht, wodurch Energie auf das Fulleren aufgebracht wird, während dafür gesorgt wird, daß die Kugeln gegen die Wand des Behälters stoßen. Diese Behandlung wird für eine Zeit von 2 h oder mehr, vorzugsweise etwa 50 h, fortgesetzt, wodurch ein Fulleren-Aggregat mit einer Kristallstruktur erhalten wird, die keine sich über einen weiten Bereich erstreckende Ordnung aufweist. Durch Verlängerung der Behandlungszeit ist es möglich, den Kristalli nitätsgrad des Fulleren-Aggregats unter Bildung eines amorphen Fulleren-Aggregats zu senken.

Als weitere Mittel zur Aufbringung von Energie auf Fullerene gibt es Verfahrensweisen des Rührens von Fullerenen mit einem Schüttler, des Pulverisierens von Fullerenen mit Ultraschall, der Verwendung eines Homogenisators, wobei Fullerene durch Einwirkung eines Flüssigkeitsstrahlrohrs auf Feststoffe oder durch Zerreiben homogenisiert werden. Ein Verfahren des Vermahlens von Fullerenen, in dem man sie durch einen verengten Raum unter Druck unter Verwendung eines Nanomizers oder dergleichen führt, oder ein Verfahren des partiellen Aufbringens von Energie auf Fullerene durch Bestrahlung mit einem Infrarot-Laser oder durch Bestrahlung von Fullerenen mit Elektronenstrahlen kann ebenfalls verwendet werden.

Ebenfalls anwendbar ist ein Verfahren, das ein Lösen von Fullerenen in einem Lösungs mittel wie beispielsweise Toluol, das Aufbringen der resultierenden Lösung auf ein Substrat und das Verdampfen des Lösungsmittels unter Bildung eines Fulleren-Films auf der Oberfläche des Substrats umfaßt. Bei der Durchführung dieses Verfahrens kann die Geschwindigkeit des Trocknens bei der Verdampfung des Lösungsmittels erhöht werden, um den Kristallinitätsgrad des Fulleren-Films zu erniedrigen. Auf diese Weise kann ein polykristalliner Fulleren-Film mit einer Kristallstruktur, die keine sich über einen weiten Bereich erstreckende Ordnung aufweist, oder ein amorpher Fulleren-Film erhalten werden.

Die Lösung auf dem Substrat kann in einem Vakuum von etwa 13 Pa oder niedriger, vorzugsweise innerhalb einer Zeit von 10 min, noch mehr bevorzugt innerhalb einer Zeit von etwa 5 min, getrocknet werden, um die Geschwindigkeit des Trocknens zu erhöhen.

Es ist bevorzugt, daß die Menge der Fullerene in dem Photoleiter etwa 90 Gew.-% oder mehr beträgt, damit diese ihr Ladungserzeugungs-Vermögen noch aktiver zeigen können.

Die durch Bestrahlen eines Photoleiters erzeugten Excitonen werden an den Oberflächen des Photoleiters gestreut und werden während dieses Schrittes inaktiviert. Daher kann das Ladungserzeugungs-Vermögen des Photoleiters verbessert werden, indem man die Dicke des Photoleiters reduziert, so daß die Excitonen die Oberfläche des Photoleiters vor einer Diffusion erreichen können.

Wenn ein Photoleiter, der darauf Fulleren-Moleküle aufweist, die in einer bestimmten Ordnung angeordnet sind, auf einem Photorezeptor ausgebildet wird und dieser dann mit Licht bestrahlt wird, wird die durch den Photoleiter zu absorbierende Lichtmenge in Richtung der Tiefe des Films des Photoleiters geringer. Daher ist die Zahl angeregter Excitonen am höchsten in der Nähe der Oberfläche des Photoleiters. Da jedoch die in der Nähe der Oberfläche des Photoleiters erzeugten Excitonen eine lange Entfernung zurück zulegen haben, bevor sie den tieferen Bereich des Photoleiters erreichen, werden die Excitonen im Verlauf ihrer Bewegung inaktiviert. Wenn daher die Entfernung, durch die die Excitonen hindurchtreten, verlängert wird, erreichen die Excitonen ein Stadium, in dem keine Ladungen erzeugt werden. Als Ergebnis wird die Gesamt-Ladungsmenge, die in dem Photoleiter-Film erzeugt wird, erniedrigt. Mit anderen Worten: Es ist möglich, das Ladungserzeugungs-Vermögen eines Photoleiters zu erhöhen, indem man die Entfernung zwischen der Nähe der Oberfläche des Photoleiters mit hohem Ladungserzeugungs-Ver mögen und der Ebene verringert, auf der der Photoleiter die erzeugten Ladungen auf nimmt.

In dem Fall, in dem der Photoleiter vornehmlich Fullerene enthält, ist die Dicke des Photoleiters vorzugsweise etwa 1 µm oder weniger. Wenn jedoch die Dicke des Photolei ters weniger als etwa 0,01 µm ist, ist es schwierig, den Photoleiter-Film einheitlich herzustellen. Im Hinblick auf das System von in einem Matrix-Polymer dispergierten Fullerenen kann die Dicke des Photoleiters bis zu etwa 300 µm erhöht werden, da der Lichtdurchlaßgrad des Films hoch ist. Im Hinblick auf den Lichtdurchlaßgrad liegt der Fulleren-Gehalt in einem Photoleiter vorzugsweise zwischen etwa 0,01 Gew.-% und etwa 5 Gew.-%. Daher ist es im Hinblick auf das Ladungserzeugungs-Vermögen des Photolei ters bevorzugt, daß die Dicke des Photoleiters etwa 5 µm oder mehr beträgt.

Ein Photoleiter der vorliegenden Erfindung ist auf verschiedene Geräte aufbringbar, die sich Photoleiter-Phänomenen bedienen. Beispiele sind Photorezeptoren für elektrophoto graphische Vervielfaltigungsgeräte und Drucker, holographische Vorrichtungen, photolei tende Toner, Resists, optische Speicherelemente, Photosensoren, Photo-Schalter, Solarzel len und Photowandler-Vorrichtungen.

Zur Verwendung als Photorezeptoren werden eine Ladungserzeugungs-Schicht und eine Ladungstransport-Schicht auf einer Oberfläche eines elektrisch leitenden Trägers gebildet. Jede der beiden Schichten (Ladungserzeugungs-Schicht und Ladungstransport-Schicht) können eine einzelne Schicht oder eine Mehrschichten-Anordnung sein.

Das Fulleren führt eine Ladungs-Transfer-Funktion und eine ladungserzeugende Funktion aus. Daher kann ein ein Fulleren umfassender Photoleiter als Photorezeptor verwendet werden.

In dem Fall, in dem ein aus einer einzigen Schicht bestehender Photorezeptor, der nur Fullerene umfaßt, gebildet wird, ist es bevorzugt, sowohl C₇₀-Fulleren, das eine stark ausgeprägte ladungserzeugende Funktion aufweist, als auch C₆₀-Fulleren, das eine stark ausgeprägte Ladungstransport-Funktion aufweist, in einem Matrix-Polymer zu dispergie ren. Ein Photoleiter kann jedoch ein Ladungs-Transport-Mittel umfassen.

Zwar ist ein dünner Photoleiter bevorzugt, um ein gutes Ladungstransport-Vermögen zu erhalten; ein dicker Photoleiter ist jedoch dafür bevorzugt, einen ausreichenden Potential kontrast zu haben, da das Oberflächenpotential eines Photorezeptors proportional zur Dicke des Photoleiters ist. Daher ist es wünschenswert, den Photoleiter der vorliegenden Erfindung zusätzlich mit einer Ladungstransport-Schicht zu versehen.

Die als Ladungstransport-Material fungierenden Substanzen werden eingeteilt in Löcher transportierende Materialien und Elektronen transportierende Materialien. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann irgendein beliebiges Ladungstransport-Material verwendet werden. Ein derartiges Löcher transportierendes Material umfaßt eine niedermolekulare Verbindung wie beispielsweise eine Hydrazin-Verbindung, eine Pyrazolin-Verbindung, eine Oxazol-Verbindung, eine Oxadiazol-Verbindung, eine Thiazol-Verbindung, eine Thiadiazol-Verbindung, eine Imino-Verbindung, eine Ketazin-Verbindung, eine Enamin-Ver bindung, eine Amidin-Verbindung, eine Stilben-Verbindung, eine Butadien-Verbindung und eine Carbazol-Verbindung. Derartige Löcher transportierende Materialien umfassen auch eine hochmolekulare Verbindung, die die Substituenten-Gruppe in der Hauptkette oder in der Seitenkette aufweist.

Das Elektronen transportierende Material umfaßt ein Elektronen anziehendes Material wie beispielsweise Chloranil, Bromanil, Tetracyanoethylen, Tetracyanochinodimethan, 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon, 2,4,5,7-Tetranitro-9-fluorenon, 2,4,7-Trinitro-9-dicyanomethylen fluorenon, 2,4,5,7-Tetranitroxanthon und N,N-Bis(3,5-dimethylphenyl-)3,4,9,10-pery lentetracarboximid. Das Elektronen transportierende Material schließt auch eine hoch molekulare Verbindung ein, die ein Elektronen anziehendes Material in der Hauptkette oder in der Seitenkette aufweist.

Das Ladungen transportierende Material umfaßt Halbleiter mit einer unregelmäßigen Struktur wie z. B. Si, Ge, Se, S, Te, B, As und Sb sowie Halbleiter mit einer unregelmä ßigen Struktur und unregelmäßigen Zusammensetzung wie beispielsweise SiC, InSb, GaAs, GaSb, CdGe_xAs₂, CdSi_xP₂, CdSn_xAs₂, As₂Se₃, As₂S₃, Ge-Sb-Se, Si-Ge-As-Te, Ge-As-Se, As₂Se₃-As₂Te₃, As-Se-Te, Tl₂Se-As₂, (Cu_(1-x)Au_x)Te₂, V₂O₅P₂O₅, MnO-Al₂O₃-SiO₂, V₂O₅-P₂O₅-BaO, CoO-Al₂O₃-SiO₂, V₂O₅-GeO₂-BaO, FeO-Al₂O₃-SiO₂, V₂O₅-PbO-Fe₂O₃, TiO₂-B₂O₃-BaO, SiO_x, Al₂O₃, ZrO₂, Ta₂O₃, Si₃N₄ und BN, die als amorphe Halbleiter bekannt sind. Ein Ladungstransport-Material umfaßt Polymere und Oligomere mit konjugierten π-Elektronen-Systenien wie beispielsweise Polyacetylen, Polypyrrol, Polythiophen und Polyanilin, Polymere und Oligomere mit konjugierten a-Elektronensyst emen wie beispielsweise Polygerman, polycyclische aromatische Verbindungen wie beispielsweise Anthracen, Pyren, Phenanthren und Coronen, Verbindungen, die Stickstoff enthaltende Hetero-Ringe schaffen, wie beispielsweise Indol, Carbazol, Oxazol, Isoxazol, Thiazol, Imidazol, Pyrazol, Oxadiazol, Pyrazolin, Thiadiazol und Triazol sowie Polyme re, die solche Verbindungen in ihren Hauptketten oder Seitenketten tragen, sowie auch Derivate von Hydrazon-Verbindungen, Triphenylaminen, Triphenylmethanen, Butadienen, Stilbenen, TCNQ, Anthrachinonen oder Diphenochinonen und dergleichen.

Die Dicke der Ladungstransportschicht liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis etwa 50 µm, noch mehr bevorzugt von etwa 10 bis etwa 30 µm. Eine Oberflächenschicht aus etwa 0,1 bis etwa 5 µm kann auf einer Oberfläche eines Photoleiters vorgesehen werden.

Der Photoleiter der vorliegenden Erfindung kann auch Zusatzstoffe wie beispielsweise Polymer-Oxidationsinhibitoren bzw. -Antioxidationsmittel oder Mittel zur Absorption ultravioletter Strahlung enthalten. Solche Zusatzstoffe schließen sterisch gehinderte Phenole, aromatische Amine, organische Schwefelverbindungen, Phosphite, chelatisieren de Mittel, Benzophenon-Verbindungen, Benzotriazol-Verbindungen und Nickel-Komplexe ein, die allgemein in einem Photorezeptor vorhanden sind.

Um einen Photorezeptor unter Verwendung des Photoleiters der vorliegenden Erfindung herzustellen, kann eine Lösung, die Fullerene umfaßt, die in einem Lösungsmittel gelöst sind, überzugsmäßig auf einen elektrisch leitenden Träger unter Bildung einer lichtemp findlichen Schicht auf dem Träger aufgetragen und getrocknet werden. Zu diesem Zweck können verschiedene organische Lösungsmittel verwendet werden. Derartige verwendbare organische Lösungsmittel können Alkohole, Ketone, Amide, Sulfoxide, Ether, Ester, hydrierte aromatische Kohlenwasserstoffe oder aromatische Kohlenwasserstoffe und dergleichen einschließen.

Ein elektrisch leitender Träger, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, umfaßt Platten oder Folien aus Metallen wie beispielsweise Aluminium, Nickel, Kupfer und Messing. Ein elektrisch leitender Träger kann auch Kunststoff-Folien, Kunst stoff-Platten, Glas, Stoff, Papier und dergleichen umfassen, das mit elektrisch leitenden Materialien wie beispielsweise Aluminium, Nickel, Chrom, Palladium, Graphit, Indium oxid und Zinnoxid überzogen ist. Der Überzugsvorgang erfolgt im Rahmen verschiedener Behandlungsverfahren zur Aufbringung eines elektrisch leitenden Überzugs, beispielsweise durch Abscheiden aus der Dampfphase, Sputtern und Aufbringen eines Überzugs.

Die oben genannten elektrisch leitenden Träger werden in geeigneter Weise auf der Grundlage der Endanwendung des Photoleiters ausgewählt. Wenn ein Photoleiter als elektrophotographischer Photorezeptor verwendet wird, sind ein Aluminium-Träger, beispielsweise eine Kunststoff Folie wie beispielsweise eine Polyethylente rephthalat-(PET-)Folie, die durch Abscheiden aus der Dampfphase mit Aluminium überzogen ist, bevorzugt. Ein derartiger Träger wird in Form einer dünnen zylindrischen Folie ver wendet, die eine ausreichende Dicke, Härte und Flexibilität aufweist. Es ist bevorzugt, daß der Träger selbst elektrisch leitend ist oder daß seine Oberfläche elektrisch leitend ist und daß der Träger eine ausreichende Festigkeit aufweist, um ihn handhaben zu können.

In dem Fall, in dem ein Photoleiter auf einem Träger durch den Träger hindurch bestrahlt wird, sollte der Träger innerhalb des Wellenlängenbereichs der für die Bestrahlung zu verwendenden Lichtquelle transparent sein. Übliche Harze sind im sichtbaren Bereich von 400 bis 600 nm transparent, und es gibt viele Harze, die selbst innerhalb eines Langwel len-Bereichs bis zu etwa 800 nm transparent sind. Daher sind als Träger bevorzugt Polyvinylchloride, Polyvinylidenchloride, Polyethylene, Polycarbonate, Polyester, Poly amide, Acrylharze, Polyimide und dergleichen.

Der Photorezeptor der vorliegenden Erfindung kann eine Schutzschicht einer Dicke im Bereich von etwa 5 bis etwa 50 µm, noch mehr bevorzugt im Bereich von etwa 10 bis etwa 30 µm, aufweisen, die auf der Oberfläche der photoempfindlichen Schicht gebildet ist, wenn dies erwünscht ist. Derartige Substanzen können beispielsweise thermoplastische Harze wie beispielsweise Acrylharze, Fluorharze und Siliconharze, wärmehärtende Harze wie beispielsweise Phenolharze, Melaminharze sowie durch Elektronenstrahlen (EB) härtbare Harze, durch Röntgenstrahlen härtbare Harze, durch UV-Strahlung härtbare Harze und Urethanharze einschließen.

Die Schutzschicht kann kleine Mengen von Zusatzstoffen wie beispielsweise einen Oxida tionsinhibitor bzw. ein Antioxidationsmittel, ein Mittel zur Absorption ultravioletter Strah lung, ein Mittel gegen das Altern usw. enthalten. Beispiele derartiger Zusatzstoffe schlie ßen sterisch gehinderte Phenole, aromatische Amine, organische Schwefelverbindungen, Phosphite, chelatisierende Mittel, Benzophenon-Verbindungen, Benzotriazol-Verbindun gen, Nickel-Komplexe und dergleichen ein.

Der Photoleiter der vorliegenden Erfindung kann auf optische Speicher oder dergleichen wie beispielsweise lichtbrechende Elemente aufgebracht werden. In jedem Fall ist der Träger wünschenswerterweise ein dünner, transparenter, elektrisch leitender Film, der einen Kunststoff-Film wie beispielsweise einen Polyethylenterephthalat-(PET-)Film oder dergleichen einschließt, der mit einer elektrisch leitenden Substanz wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO), Zinnoxid (NESA) oder dergleichen durch Abscheidung aus der Dampfphase beschichtet ist, oder Glas, das mit einer derartigen Substanz durch Abschei dung aus der Dampfphase oder dergleichen beschichtet wurde.

In dem Fall, in dem der Photoleiter gemäß der vorliegenden Erfindung als optisches Speichermaterial verwendet wird, kann darin eine nicht-lineare optische Substanz zusätz lich zu der Zubereitung der vorliegenden Erfindung dispergiert sein. Beispiele nicht linearer optischer Substanzen schließen eine ternäre, nicht-lineare optische Substanz ein, wobei derartige Substanzen 4-(Diethylenamino-)β-nitrostyrol, 3-Fluor-4-(diethylamino) β-nitrostyrol, (4-Piperidinobenzyliden-)malonnitril, 2-[(α-Methylbenzyl-)amino-)5-nitro pyridin, 4-Methoxy-2′-(trifluormethyl-)4′-nitrostilben, 4-(Diethylamino-)β-methyl-β-ni trostyrol und 4-(Diethylamino-)cinnamonitril oder dergleichen einschließen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Photorezeptors, der in diesem Beispiel hergestellt wird. Der Photorezeptor umfaßt eine Photoleiter-Schicht 15 auf einem Träger 11, der leitfähig ist. Die photoleitfähige Schicht 15 umfaßt ein Matrix-Polymer 12, ein Ladungs transport-Material 14 und ein ladungserzeugendes Material 13.

Das ladungserzeugende Material 13 (charge-generating material; CGM) war 0,0167 g eines hochreinen (99%) C₇₀-Fullerens. Das Ladungstransport-Material 14 (charge-trans port material; CTM), ein Löcher transportierendes Material, war 0,451 g N,N′-Diphenyl- N,N′-bis(3-methylphenyl-)(1,1′-biphenyl-)4,4′-diamin (TPD). Das Matrix-Polymer 12 war 1,169 g Polystyrol. Das CGM 13, das CTM 14 und das Matrix-Polymer 12 wurden in 35,6 g Toluol gelöst, um eine Toluol-Lösung herzustellen. Die Toluol-Lösung hatte keinen Fulleren-Niederschlag.

Die Lösung wurde beschichtungsmäßig auf den Träger 11 aufgebracht, der ein Glas substrat war, das durch Abscheidung aus der Dampfphase mit Indium-Zinn-Oxid (ITO) überzogen war. Die Lösung wurde vollständig bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 60°C getrocknet, so daß die photoleitfähige Schicht 15 auf den Träger 11 gebildet wurde. Die photoleitfähige Schicht 15 war ein in hohem Maße transparenter photoleitfähi ger Film mit einer Dicke von 25 µm.

Die photoleitfähige Schicht 15 wurde dann einer Untersuchung mittels Röntgenbeugung unterworfen. Das Röntgenbeugungsmuster der photoleitfähigen Schicht 15 ist in Fig. 3 gezeigt. Es weist keinen kurzen Peak auf. Es wurde daher bestätigt, daß die photoleitfähi ge Schicht 15 amorphes Fulleren enthielt. Mit anderen Worten: Fulleren-Moleküle wurden auf molekularer Ebene in dem Matrix-Polymer 12 dispergiert.

Das Absorptionsspektrum und die Quantenausbeute der photoleitfähigen Schicht 15 wurden gemessen und sind in Fig. 4 gezeigt. In Fig. 4 zeigen weiße Punkte (offene Kreise) das Absorptionsspektrum an, und die schwarzen Punkte zeigen die Quanten ausbeute an. Wie in Fig. 4 angezeigt, beträgt die Quantenausbeute (η) etwa 0,3. Sie ist innerhalb des Lichtabsorptionsbereichs fast konstant. Dieser Wert ist höher als die Quantenausbeute organischer Pigmente, wie sie gegenwärtig verwendet werden. Dement sprechend zeigt der Photoleiter der vorliegenden Erfindung gute Lichtempfindlichkeits-Eigenschaften.

Beispiel 2

Ein zweiter Photorezeptor wurde wie folgt hergestellt:
Ein ladungserzeugendes Material (CGM) aus 0,0169 g hochreinen (99%) C₇₀-Fullerens, ein Ladungstransport-Material (Lochtransport-Material) (CTM) aus 0,455 g N,N′-Diphe nyl-N,N′-bis(3-methylphenyl-)(1,1′-biphenyl-)4,4′-diamin (TPD) und ein Matrix-Polymer aus 0,0136 g Polystyrol wurden in 35,6 g Toluol gelöst, und so wurde eine Toluol-Lösung hergestellt. Die Toluol-Lösung wies keinen Fulleren-Niederschlag auf.

Die Lösung wurde beschichtungsmäßig auf einen Träger aufgetragen. Der Träger war ein Glassubstrat, das durch Abscheidung aus der Dampfphase mit Indium-Zinn-Oxid (ITO) beschichtet war. Die Lösung wurde in einem Vakuum-Behälter bei 1,3 Pa getrocknet. In dem Behälter wurde die Temperatur des Trägers für die Zeit von 5 min bei 60°C gehalten und so ein photoleitfähiger Film mit einer Dicke von 10 µm gebildet.

Die photoleitfähige Schicht wurde anschließend einer Untersuchung durch Röntgenbeu gung unterworfen. Das Röntgenbeugungsmuster wies keinen scharfen Peak auf. Es wurde daher bestätigt, daß die Photoleiter-Schicht amorphes Fulleren enthielt. Mit anderen Worten: Fulleren-Moleküle wurden in dem Matrix-Polymer auf molekularer Ebene dispergiert. Die Photoleiter-Schicht hatte auch eine niedrige Transparenz.

Das Absorptionsspektrum und die Quantenausbeute der photoleitfähigen Schicht wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Als Ergebnis wurde gefunden, daß die Quantenausbeute (η) etwa 0,3 betrug und innerhalb des Lichtabsorptionsbereichs nahezu konstant war.

Beispiel 3

Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Photorezeptors mit der nachfolgend beschrie benen Struktur, die wie folgt hergestellt wurde:
Der Photorezeptor hatte einen zylindrischen Träger 1, der mit einer Aluminiumschicht 2, einer ladungserzeugenden Schicht 3, die auf der Aluminiumschicht gebildet war, und einer Ladungstransport-Schicht 4 beschichtet war, die auf der ladungserzeugenden Schicht 3 gebildet war.

Ein Polyesterfilm (240 mm×200 mm) mit einer Dicke von 100 µm wurde mit einer Aluminiumschicht mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand von 500 Ω/ beschich tet. Der zylindrische Träger 1 hatte einen Radius von 60 mm und eine Lange von 240 mm. Ein Photoleiter-Film wurde auf der Außenfläche des zylindrischen Trägers 1 in der nachfolgend beschriebenen Weise gebildet:
Ein wasserlöslicher Nylon-Film mit einer Dicke von 0,2 µm wurde auf der Außenober fläche der Aluminiumschicht 2 gebildet. Eine Photoleiter-Schicht, d. h. eine ladungs erzeugende Schicht 3 mit einer Dicke von 1 µm wurde auf dem Nylon-Film durch Sprüh beschichten gebildet. Die ladungserzeugende Schicht 3 bestand aus höheren Fullerenen, die 90 Gew.-% C₇₀ umfaßten. Die höheren Fullerene enthielten auch Butyralharz in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1.

Danach wurde der zylindrische Träger 1, der die ladungserzeugende Schicht 3 auf seiner Oberfläche aufwies, in eine Dispersion eingetaucht, die 2 Gew. -Teile 4-Benzylamino-2- methylbenzaldehydo-1,1-diphenylhydrazon, 0,1 Gew.-Teil Fullerene, die 85 Gew.-% oder mehr C₆₀-Fulleren umfaßten, und 2 Gew.-Teile eines Polycarbonats (Handelsname: K-1300w, hergestellt von der Firma Teÿin Chemical Co.) umfaßte, die in 1,1,2-Tri chlorethan dispergiert waren, dessen Gewichtsanteil 88% betrug. Der zylindrische Träger 1 wurde aus der Dispersion entfernt und getrocknet und so eine Ladungstransport-Schicht 4 ausgebildet. Als Ergebnis wies der zylindrische Träger eine Ladungstransport-Schicht 4 mit einer Dicke von 20 µm auf der ladungserzeugenden Schicht 3 auf.

Die Empfindlichkeit des Photorezeptors war 0,3 µJ^-1 cm². Die Empfindlichkeit ist definiert als der reziproke Wert der Belichtungsenergie, die erforderlich ist, um ein Oberflächen potential des Photorezeptors von 500 V auf 250 V zu entladen. Die Halbwerts-Belich tungsmenge bedeutet die Menge an Belichtung, die erforderlich ist, um das Oberflächen potential des Photoleiters auf den halben Wert des Oberflächenpotentials vor der Belich tung zu senken. Die Empfindlichkeit wurde mit einem Testgerät zum Testen der elektro statischen Ladung (EPA-8100; Hersteller: Firma Kawaguchi Electric Co.) gemessen.

Danach wurde der Photorezeptor in einer elektrophotographischen Vorrichtung mit einem Rückbelichtungssystem angeordnet. Das Rückbelichtungssystem hatte eine Lichtquelle innerhalb des zylindrischen Trägers. Diese elektrophotographische Vorrichtung war in der Lage, 100 000 Druckbilder mit einer Geschwindigkeit von 80 Bildern/min auszustoßen. Alle diese Druckbilder waren nahezu identisch mit dem ersten Bild.

Vergleichsbeispiel 1

Ein elektrophotographischer Photorezeptor wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Kupferphthalocyanin als ladungserzeugendes Material anstelle der Fullerene verwendet wurde. Daher enthielt die ladungserzeugende Schicht kein Fulleren. Die Eigenschaften des Rezeptors wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Als Ergebnis wurde gefunden, daß der Photorezeptor eine niedrige Sensibilität von 1,5 µJ^-1 cm² hatte. Ein Drucker, in dem dieser Photorezeptor zum Einsatz kam, konnte keine Druckbilder mit einer Geschwindigkeit von 20 Bildern/min oder höher erzeugen. Außerdem waren die Bilder nach einem Ausstoß von etwa 100 000 Druckbil dern verschmiert.

Beispiele 4 bis 6

Für jedes Beispiel wurde eine Papiertrommel mit einem Durchmesser von 10 mm mit einer Aluminiumschicht überzogen, so daß sie einen spezifischen Oberflächenwiderstand von 50 Ω/ aufwies. Eine photoleitfähige Schicht wurde auf der Außenfläche der Trom mel in der nachfolgend beschriebenen Weise gebildet:

Ein wasserlöslicher Nylon-Film mit einer Dicke von 0,2 µm wurde auf der Außenfläche der Trommel gebildet. Danach wurde die Trommel mit einer Dispersion höherer Fullerene überzogen. Die höheren Fullerene umfaßten 85 Gew.-% oder mehr C₆₀-Fulleren. Als Ergebnis wurde eine ladungserzeugende Schicht auf der Oberfläche der Trommel gebildet. Die Dicke der ladungserzeugenden Schicht war 0,05 µm (Beispiel 4), 0,15 µm (Beispiel 5) und 0,8 µm (Beispiel 6).

Jede der mit der ladungserzeugenden Schicht überzogenen Trommeln wurde dann in eine Dispersion eingetaucht, die 1,1-Bis(p-diethylaminophenyl-)4,4-diethyl-1,3-butadien, Fullerene, die 80 Gew.-% C₆₀-Fulleren umfaßten, und ein Polycarbonat (Handelsname: K-1300w; Hersteller: Firma Teÿin Chemical Co.) in einem Gewichtsverhältnis von 2 : 1 : 2, die in 1,1,2-Trichlorethan dispergiert waren, dessen Gewichtsanteil 88% betrug, umfaßte. Jede Trommel wurde aus der Dispersion herausgenommen und unter Bildung einer Ladungstransport-Schicht getrocknet. Als Ergebnis waren die Trommeln mit der Ladungs transport-Schicht mit einer Dicke von 20 µm auf der ladungserzeugenden Schicht über zogen.

Die Halbwerts-Belichtungsmenge jedes Photorezeptors wurde gemessen, und alle Photore zeptoren hatten eine hohe Empfindlichkeit von 0,5 µJ^-1 cm².

Danach wurde jeder Photorezeptor in dieselbe elektrophotographische Vorrichtung eingesetzt, wie sie in Beispiel 3 verwendet worden war. Diese elektrophotographische Vorrichtung konnte 100 000 Druckbilder bei einer Geschwindigkeit von 65 Bildern/min ausdrucken. Alle diese Druckbilder waren nahezu identisch mit dem ersten Bild.

Die Potentiale der Bild-Bereiche und der Nicht-Bild-Bereiche während der Entwicklung wurden gemessen und sind in Fig. 5 dargestellt. Das Potential des Bild-Bereichs ist niedrig, während das Potential des Nicht-Bild-Bereichs hoch ist. Dementsprechend hatten die Photorezeptoren der Beispiele 4 bis 6 exzellentes Ladungserhaltungs-Vermögen, da die Fullerene in den photoleitfähigen Schichten keine Charge-Transfer-Komplexe bzw. La dungs-Übertragungs-Komplexe bildeten. Auch hatten die Schichten einen niedrigen Grad der Leitfähigkeit im Dunkeln.

Vergleichsbeispiele 2 und 3

Elektrophotographische Photorezeptoren wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Dicke der ladungserzeugenden Schicht variiert wurde zu 0,001 µm (Vergleichsbeispiel 2) und 2 µm (Vergleichsbeispiel 3). Die Empfind lichkeit der Photorezeptoren wurde gemessen. Jedoch konnte die Empfindlichkeit des elektrophotographischen Photorezeptors von Vergleichsbeispiel 2 nicht gemessen werden. Die Empfindlichkeit des elektrophotographischen Photorezeptors von Vergleichsbeispiel 3 betrug 1,2 µJ^-1 cm². Die Potentiale der Bild-Bereiche und der Nicht-Bild-Bereiche wäh rend der Entwicklung sind ebenfalls in Fig. 5 gezeigt. Das Potential des Bild-Bereichs war hoch bei dem elektrophotographischen Photorezeptor von Beispiel 2, während das Potential des Nicht-Bild-Bereichs niedrig war bei dem elektrophotographischen Photore zeptor von Vergleichsbeispiel 3. Daraus ergibt sich, daß ein Abbilden mit diesen Photo rezeptoren unmöglich ist.

Beispiel 7

Ein Aluminium-Rundstab mit einem Durchmesser von 15 mm wurde in eine Dispersion eingetaucht, die 1-Phenyl-1,2,3-tetrahydrochinolin-6-carboxyaldehydo-1,1-diphenylhy drazon und ein Polycarbonat (Handelsname: K-1300w; Hersteller: Firma Teÿin Chemical Co.) in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 2, die in 1,2-Trichlorethan gelöst waren, dessen Gewichtsanteil 85% betrug, umfaßte. Der Stab wurde anschließend unter Bildung einer Ladungstransport-Schicht mit einer Dicke von 20 µm getrocknet.

Die Ladungstransport-Schicht wurde mit einer Dispersion höherer Fullerene, die 85 Gew.-% C₇₀ umfaßte, überzogen. Die höheren Fullerene waren in einem organischen Lösungsmittel dispergiert und wurden durch Sprühbeschichten aufgetragen. So wurde auf der Ladungstransport-Schicht eine ladungserzeugende Schicht gebildet. Diese ladungs erzeugende Schicht wurde dann mit einem wärmehärtenden Siliconharz unter Bildung einer Schutzschicht mit einer Dicke von 0,5 µm auf der ladungserzeugenden Schicht überzogen. Die Empfindlichkeit des Photorezeptors war etwa 0,25 µJ^-1 cm².

Dieser Photorezeptor wurde in dieselbe photographische Vorrichtung wie in Beispiel 3 eingesetzt. Diese elektrophotographische Vorrichtung hatte einen Ausstoß von 100 000 Druckbildern bei einer Geschwindigkeit von 40 Bildern/min, und alle erhaltenen Druckbil der waren nahezu identisch mit dem ersten Bild.

Beispiel 8

Ein elektrophotographischer Photorezeptor wurde in derselben Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Fullerene in der ladungserzeugenden Schicht 90 Gew.-% C₆₀-Fulleren umfaßten. Der Photorezeptor wurde in eine elektrophotographische Vorrichtung eingesetzt und einem Vorgang des wiederholten Ladens, Belichtens, Ent wickelns und Übertragens des Bildes unterworfen. Als Ergebnis war eine Bildabbildung bei einer Geschwindigkeit von 3 Bildern/min möglich.

Beispiele 9 bis 13

In jedem Beispiel wurde ein Zylinder mit einem Durchmesser von 10 mm mit einer Aluminiumschicht mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand von 500 Ω/ über zogen. Der Zylinder wurde weiter mit einer photoleitfähigen Schicht in der nachfolgend beschriebenen Weise überzogen.

Die überzogenen Zylinder wurden mit Fullerenen überzogen, die 90 Gew.-% C₇₀ um faßten, so daß eine photoleitfähige Schicht gebildet wurde, d. h. eine ladungserzeugende Schicht. Die Dicke der ladungserzeugenden Schicht war 0,005 µm (Beispiel 9), 0,015 µm (Beispiel 10), 0,15 µm (Beispiel 11), 0,8 µm (Beispiel 12) und 1,2 µm (Beispiel 13).

Dieselbe Ladungstransport-Schicht wie in Beispiel 4 wurde auf der ladungserzeugenden Schicht gebildet.

Die Empfindlichkeit, d. h. der Wert, der definiert ist als reziproker Wert der Belichtungs energie, die erforderlich ist, um ein Oberflächenpotential des Photorezeptors von 500 V auf 250 V zu entladen, betrug etwa 1,0 µJ^-1 cm² (Beispiel 9), etwa 0,4 µJ^-1 cm² (Beispiel 10), etwa 0,2 µJ^-1 cm² (Beispiel 11), etwa 0,43 µJ^-1 cm² (Beispiel 12) und etwa 0,9 µJ^-1 cm² (Beispiel 13). Diese Photorezeptoren hatten alle eine hohe Empfindlichkeit. Die elektrophotographischen Photorezeptoren der Beispiele 10, 11 und 12, bei denen die Dicke der ladungserzeugenden Schicht im Bereich von 0,01 µm bis weniger als 1 µm lag, hatten eine besonders hohe Empfindlichkeit.

Beispiel 14

Ein Photorezeptor, der dieselbe Struktur wie in Beispiel 3 aufwies, wurde hergestellt, mit der Ausnahme, daß die auf dem Zylinder gebildete Schicht zu einer Goldschicht geändert wurde. Der Zylinder wurde weiter mit einer photoleitfähigen Schicht in der nachfolgend beschriebenen Weise überzogen.

Ein Polyesterfilm (240 mm×200 mm) mit einer Dicke von 100 µm wurde mit einem Goldüberzug mit einer Dicke von 2000 Å (200 nm) überzogen. Als Ergebnis hatte der Goldüberzug einen spezifischen Oberflächenwiderstand von 500 Ω/. Die Längsseiten dieses Films wurden zusammengeschmolzen und so ein Zylinder von 240 mm×60 mm ⌀ gebildet.

Der Zylinder wurde in eine Vakuumkammer gestellt, und ein Rohmaterial aus Fullerenen mit einem C₇₀-Fulleren-Gehalt von 99,5% oder mehr wurde auf eine Knudsen-Zelle in der Kammer gegeben. Als nächstes wurde die Vorrichtung entgast und zeigte nun ein Vakuum von 5×10⁴ Pa. Anschließend wurde die Zelle 2 h lang auf 270°C erwärmt. Während des Erwärmens wurde eine Maske oberhalb der Zelle angebracht, wodurch die Substanzen, die bei niedriger Temperatur aus der Zelle verdampften, davon abgehalten wurden, den Zylinder zu erreichen. Die Temperatur des Substrats wurde auf einen Wert von 40°C eingestellt.

Als nächstes wurde die Zelle mit einer Geschwindigkeit von 5°C/min auf 500°C erhitzt. Während die Zelle auf 500°C erhitzt wurde, wurden 50 Gew.-% oder mehr der Fullerene in der Zelle verdampft und unter Bildung eines dünnen Fulleren-Films auf dem Zylinder abgeschieden. Während dieses Schrittes wurde der Zylinder bei Raumtemperatur gehalten, wurde jedoch um einige Grad erwärmt aufgrund der abgeschiedenen Fullerene und der Wärmestrahlung aus der Zelle. Während dieses Schritts wurde der Zylinder mit einer Geschwindigkeit von 30 Upm in Rotation versetzt, um so eine einheitliche Abscheidung einer ladungserzeugenden Schicht (CGL) in Form einer dünnen Fulleren-Schicht auf dem Zylinder zu erreichen. Die durch Abscheidung aus der Dampfphase gebildete CGL hatte eine Dicke von 2000 Å (200 nm).

Die CGL wurde anschließend einer Analyse durch Röntgenbeugung unterworfen. Das Röntgenbeugungsmuster wies keinen Peak auf. Die CGL ergab Boson-Peaks innerhalb des Bereichs der nicht-elastischen Neutronenstreuung von 5 meV oder weniger.

Die Paar-Verteilungsfunktion g(R) der ladungserzeugenden Schicht (CGL) ist in Fig. 7 gezeigt. Der erste Peak erscheint in der Nähe von R = 12 Å (1,2 nm), und der g(R)-Wert liegt zwischen 0,7 und 1,2 innerhalb des Bereichs von R 20 Å (2,0 nm).

Die Leitfähigkeit der CGL im Dunkeln wurde bei 10 V und 50 V gemessen, und als Ergebnis war der Wert der Leitfähigkeit im Dunkeln 1,43×10¹⁴ Ω^-1 m^-1 bzw. 4,64×10¹⁵ Ω^-1 m^-1. Eine Lösung von N,N′-Diphenyl-N,N′-bis(3-methylphenyl-)(1,1′-biphenyl)-4,4′di amin (die Moleküle dieser Verbindung dienten als die Ladung transportierende Moleküle) und eines Polycarbonatharzes in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1, die einheitlich in 1,1,2-Trichlorethan gelöst waren, wurde auf den abgeschiedenen Film beschichtungsmäßig aufgetragen. Die Lösung wurde getrocknet und so eine Ladungstransport-Schicht (CTL) gebildet. Die CTL hatte eine Dicke von 20 µm.

Der Photorezeptor wurde in einen elektrophotographischen Drucker mit einem Rückbe lichtungssystem eingesetzt. Nachdem die Oberfläche des Photorezeptors mit 500 V geladen worden war, was die Anfangsspannung war, wurde der Photorezeptor durch Aufbringen einer Datenschreib-Strahlung bestrahlt (Wellenlänge λ = 550 nm). Die Bestrahlungsmenge, die zur Reduktion des Ladungswerts auf die Hälfte der Anfangs spannung erforderlich war, d. h. die Halbspannungs-Belichtungsmenge, war 0,5 µJ^-1 cm². Selbst nach der wiederholten Verwendung dieses Photorezeptors war die Empfindlichkeit immer noch 0,5 µJ^-1 cm².

Vergleichsbeispiel 4

Ein dünner Fulleren-Film wurde in derselben Weise wie in Beispiel 14 gebildet, mit der Ausnahme, daß die Temperatur des Zylinders während der Abscheidung aus der Dampf phase auf 120°C geändert wurde. Ein Photorezeptor wurde auch in derselben Weise wie in Beispiel 14 hergestellt.

Der Fulleren-Film wurde dann einer Untersuchung durch Röntgenbeugung unterworfen. Als Ergebnis wurde gefunden, daß das Röntgenbeugungsmuster einen Peak bei 2 θ/deg = 10° hatte. Die Paar-Verteilungsfunktion des dünnen Fulleren-Films, der in diesem Beispiel gebildet worden war, ist in Fig. 8 gezeigt. In dem Bereich 30 Å < R < 45 Å war der g(R)-Wert 0,7 oder weniger.

Die Leitfähigkeit des Fulleren-Films im Dunkeln wurde bei 10 V und 50 V gemessen. Im Ergebnis wurde gefunden, daß die Leitfähigkeit im Dunkeln 2,13×10^-12 Ω^-1 m^-1 und 1,55×10^-14 Ω^-1 m^-1 betrug.

Der Photorezeptor wurde in derselben Weise wie in Beispiel 14 in den elektrophotographi schen Drucker mit Rückbelichtungssystem eingesetzt. Nachdem die Oberfläche des Photorezeptors auf 500 V geladen worden war, wurde der Photorezeptor durch Auf bringen einer Daten-Schreibstrahlung (Wellenlänge λ = 550 nm) bestrahlt. Die Belich tungsmenge betrug 150 µJ^-1 cm². Dieser Wert war größer als der des Photorezeptors von Beispiel 14. Nach der Bestrahlung wurde der spezifische Widerstand des Photorezeptors im Dunkeln klein. Nach erneutem Laden des Photorezeptors war es unmöglich, die Ladungsmenge wieder auf 50 V oder mehr anzuheben. So konnte der Photorezeptor nicht wiederholt verwendet werden.

Beispiel 15

Ein Aluminium-Rundstab mit einem Durchmesser von 5 mm wurde in eine Vakuumkam mer eingesetzt. Ein Rohmaterial aus Fullerenen mit einem C₇₈-Fulleren-Gehalt von 80 Gew.-% wurde auf eine Knudsen-Zelle in der Kammer aufgebracht. Ein dünner Fulleren-Film mit einer Dicke von 1000 Å (100 nm) wurde auf dem Träger durch Abscheidung aus der Dampfphase in derselben Weise wie in Beispiel 14 abgeschieden. Während der Abscheidung wurde die Temperatur des Trägers bei 50°C oder niedriger gehalten.

Danach wurde eine Lösung aus N,N′-Diphenyl-N,N′-bis(3-methylphenyl-)(1,1′-biphe nyl-)4,4′-diamin (die Moleküle dieses Materials dienten als die Ladung transportierende Moleküle) und aus einem Polycarbonat-Harz in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1, die einheitlich in 1,1,2-Trichlorethan gelöst waren, auf den abgeschiedenen Film beschich tungsmäßig aufgetragen, so daß eine Ladungstransport-Schicht mit einer Dicke von 20 µm gebildet wurde. Die photoleitfähige Schicht wurde dann einer Untersuchung mittels Rönt genbeugung unterworfen. Das Röntgenbeugungsmuster hatte keinen Peak.

Die Paar-Verteilungsfunktion g(R) der photoleitfähigen Schicht wurde gemessen. Der erste Peak erschien in der Nähe von R = 12 Å (1,2 nm), und der Wert von g(R) lag zwischen 0,7 und 1,2 innerhalb des Bereichs von R 20 Å (2,0 nm).

Der Photorezeptor wurde in einen elektrophotographischen Drucker mit einem Rückbe lichtungssystem eingesetzt. Nachdem die Oberfläche des Photorezeptors auf 500 V geladen worden war, wurde der Photorezeptor durch Aufbringen einer Datenschreib strahlung (Wellenlänge λ = 550 nm) bestrahlt. Die Empfindlichkeit betrug 0,6 µJ^-1 cm². Die Empfindlichkeit des Photorezeptors war extrem hoch.

Vergleichsbeispiel 5

Ein Photorezeptor wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Temperatur des Zylinders während der Abscheidung aus der Dampf phase 200°C betrug. Der photoleitfähige Film wurde einer Untersuchung durch Röntgen beugung unterworfen. Als Ergebnis wurde gefunden, daß das Röntgenbeugungsmuster einen Peak bei 2 θ/deg = 10° hatte.

Die Paar-Verteilungsfunktion g(R) des photoleitfähigen Films ist in Fig. 9 gezeigt. Im Bereich 30 Å < R < 45 Å war der g(R)-Wert 0,7 oder weniger.

Der so hergestellte Photorezeptor wurde in derselben Weise wie in Beispiel 14 in den elektrophotographischen Drucker mit einem Rückbelichtungssystem eingesetzt. Die Halbspannungs-Belichtungsmenge bei Anfangsspannung von 500 V betrug 5,0 µJ^-1 cm². Im Vergleich mit dem gemäß Beispiel 15 erhaltenen Photorezeptor hatte der vorliegende Photorezeptor eine extrem niedrige Empfindlichkeit. Nach der Bestrahlung wurde der spezifische Widerstand des Photorezeptors im Dunkeln sehr groß. Daher konnte der Photorezeptor nicht wiederholt verwendet werden.

Vergleichsbeispiel 6

Ein Photorezeptor wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, mit der Ausnahme, daß C₇₀-Fulleren und Carbazol auf die Oberfläche desselben Trägers wie in Beispiel 15 durch gemeinsame Abscheidung aus der Dampfphase aufgebracht wurden, so daß Fulleren enthaltende Charge-Transfer-Komplexe bzw. Ladungs-Übertragungs-Kom plexe in einer Dicke von 1000 Å (100 nm) abgeschieden wurden.

Die Oberfläche dieses Photorezeptors konnte nicht geladen werden, und die Empfindlich keit konnte nicht gemessen werden.

Beispiel 16

Beide Oberflächen eines Polyesterfilms (240 mm×200 mm) mit einer Dicke von 100 µm wurden mit einem Goldüberzug überzogen und hatten dann einen spezifischen Ober flächenwiderstand von 500 Ω/. Die Längsseiten dieses Films wurden unter Bildung eines Zylinders mit den Maßen 240 mm×60 mm ⌀ zusammengeschmolzen. Auf der Außenfläche dieses Zylinders wurde eine photoleitfähige Schicht wie folgt hergestellt:
Fullerene mit einem C₇₀-Fulleren-Gehalt von 80 Gew.-%, N,N′-Diphenyl-N,N′-bis(3-me thylphenyl-)(1,1′-biphenyl-)4,4′-diamin und ein Polycarbonat-Harz, die in 1,1,2-Tri chlorethan dispergiert waren, wurden in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 : 3 durch Mahlen in einer Kugelmühle für die Zeit von 100 h unter Herstellung einer einheitlichen Dispersion gemischt. Die resultierende Dispersion wurde beschichtungsmäßig auf die Außenfläche des Zylinders aufgetragen, so daß eine Schicht mit einer Trocken-Dicke von 20 µm erhalten wurde.

Die Paar-Verteilungsfunktion g(R) der photoleitfähigen Schicht wurde gemessen. Es wurde gefunden, daß sie einen ersten Peak in der Nähe von R = 11 Å (1,1 nm) hatte. Außerdem wurde gefunden, daß die Beziehung 0,7 < g(R) < 1,2 innerhalb des Bereichs von R 18 Å (1,8 nm) gilt.

Der Photorezeptor wurde in einen elektrophotographischen Drucker mit einem Rückbe lichtungssystem eingesetzt. Nachdem die Oberfläche des Photorezeptors auf 500 V geladen worden war, wurde der Photorezeptor durch Aufbringen einer Datenschreib strahlung (Wellenlänge λ = 550 nm) belichtet. Die Empfindlichkeit war 0,7 µJ^-1 cm². Die Empfindlichkeit des Photorezeptors war also extrem hoch.

Vergleichsbeispiel 7

Ein Photorezeptor wurde in derselben Weise wie in Beispiel 16 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die photoleitfähige Zubereitung nicht einem Schritt des Mahlens in einer Kugelmühle unterworfen wurde. Der erhaltene Photorezeptor wurde mit dem in Beispiel 16 hergestellten Photorezeptor verglichen. Die Paar-Verteilungsfunktion g(R), die sich als Resultat der Daten der Röntgenbeugungsanalyse des im vorliegenden Beispiel hergestellten Photorezeptors ergab, zeigte einen ersten Peak, der in der Nähe von R = 11 Å (1,1 nm) erschien. Außerdem galt die Beziehung 0,7 < g(R) innerhalb des Bereichs von R < 50 Å (5,0 nm).

Der Photorezeptor wurde in derselben Weise wie in Beispiel 14 in den elektrophotographi schen Drucker mit einem Rückbelichtungssystem eingesetzt. Nachdem die Oberfläche des Photorezeptors auf 500 V geladen worden war, wurde der Photorezeptor durch Auf bringen einer Datenschreibstrahlung (Wellenlänge λ = 550 nm) bestrahlt. Die Empfind lichkeit betrug 30,0 µJ^-1 cm². Die Empfindlichkeit des Photorezeptors war also niedrig. Nach der Bestrahlung wurde der spezifische Widerstand des Photorezeptors im Dunkeln klein, und der Photorezeptor konnte nicht wiederholt verwendet werden.

Beispiel 17

In diesem Beispiel wurde ein photoleitfähiger Toner hergestellt. Da Fullerene gemäß der vorliegenden Erfindung ein hohes Ladungserzeugungs-Vermögen aufweisen, kann die Menge an solchen Fullerenen, die einem Toner zuzusetzen sind, klein sein. Solche Fullerene können Tonern mit verschiedenen Farben zugesetzt werden.

In diesem Beispiel wurden amorphe Fullerene hergestellt durch schnelles Abdampfen von Toluol aus Fullerenen, die in einer Toluollösung gelöst waren.

Die Fullerene umfassen etwa 80% C₇₀-Fulleren und etwa 20% C₆₀-Fulleren. Das so erhaltene photoleitfähige Aggregat wurde einer Untersuchung durch Röntgenbeugung unterworfen. Das Röntgenbeugungsmuster sollte keinen Peak zeigen.

Das Fulleren-Aggregat sollte Boson-Peaks innerhalb des Bereichs der nicht-elastischen Neutronenstreuung von etwa 5 meV oder weniger aufweisen.

Ein Polyester in einer Menge von 100 Gew.-Teilen, Phthalocyanin in einer Menge von 10 Gew.-Teilen, Polypropylen in einer Menge von etwa 3 Gew.-Teilen, Wachs in einer Menge von etwa 2 Gew.-Teilen, ein Ladungskontrollmittel in einer Menge von etwa 2 Gew.-Teilen und das wie oben beschrieben hergestellte amorphe Fulleren-Aggregat in einer Menge von etwa 1 Gew.-Teil wurden gemischt und mit heißen Walzen geknetet. Danach wurde die resultierende Mischung abgekühlt, grob gemahlen und fein mit einer Ultrahochgeschwindigkeits-Strahlenmühle gemahlen. Das resultierende Pulver wurde anschließend in einer pneumatischen Klassieranlage klassiert. So wurden feine Farbteil chen (Toner) mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 7 µm erhalten.

Der Toner wurde auf einer leitfähigen Trommel unter Bildung einer dünnen Tonerschicht auf der Trommel ausgebreitet. Die dünne Schicht wurde mit einem Laser unter Bildung eines Tonerbildes auf der dünnen Schicht bei einer Wellenlänge von etwa 780 nm be strahlt. Als Ergebnis mußte die Ladungsmenge des mit dem Laser belichteten Teils wegen der Photoleitfähigkeit des Toners erniedrigt werden, und der belichtete Toner mußte von dem belichteten Bereich abgelöst werden. So muß das Tonerbild gebildet werden. Das Tonerbild wurde in Kontakt mit Papier gebracht, um das Tonerbild auf das Papier zu übertragen. Das auf das Papier übertragene Tonerbild muß eine gute Qualität aufweisen.

Vergleichsbeispiel 8

Ein Toner wurde in derselben Weise wie in Beispiel 17 hergestellt, mit der Ausnahme, daß kristalline Fullerene verwendet wurden, die hergestellt wurden durch Verdampfen des Lösungsmittels von einer Benzollösung, die Fullerene umfaßt. Die kristallinen Fullerene ergaben keine Peaks von etwa 5 meV oder weniger innerhalb des Bereichs der nicht elastischen Neutronenstreuung. Der so hergestellte Toner wurde in derselben Weise wie in Beispiel 17 bewertet. Als Ergebnis wurde gefunden, daß der Toner in dem mit dem Laser belichteten Bereich nicht von der Trommel abgelöst werden kann.

Beispiel 18

In diesem Beispiel wurde ein Resist gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt.

Ein dünner Fulleren-Film, der auf einem Glassubstrat durch Abscheidung aus der Dampf phase in derselben Weise wie in Beispiel 14 gebildet worden war, wurde von dem Glassubstrat abgelöst und wurde als sensibilisierendes Material für ein Negativ-Resist verwendet. Die Fullerene umfaßten 99% C₇₀-Fulleren und hatten einen Glasübergangs- Punkt von 310 K. Die Fullerene ergaben Boson-Peaks innerhalb des Bereichs der nicht elastischen Neutronenstreuung von 5 meV oder weniger. Das sensibilisierende Material wurde mit einem Resist in einer Menge von 5 Gew.-% gemischt. Die Empfindlichkeit des Resists, das das sensibilisierende Material enthielt, war um das 6fache höher als die des Resists, das das Material nicht enthielt.

Vergleichsbeispiel 9

Ein Negativ-Resist wurde in derselben Weise wie in Beispiel 18 hergestellt, mit der Ausnahme, daß kristalline Fullerene, die 99% oder mehr C₇₀-Fulleren umfaßten und durch Kristallisation aus einer Benzollösung hergestellt worden waren, als sensibilisieren des Material verwendet wurden. Die verwendeten kristallinen Fullerene hatten keinen Glasübergangs-Punkt und ergaben keinen Boson-Peak von 10 meV oder weniger innerhalb des Bereichs der nicht-elastischen Neutronenstreuung. Als Ergebnis der Bewertung des Negativ-Resists wurde gefunden, daß seine Empfindlichkeit nicht wesentlich verschieden war von der Empfindlichkeit des Resists, das die Fullerene nicht enthielt.

Beispiel 19

Dieses Beispiel wurde durchgeführt, um die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf ein Medium zur lichtbrechenden Holographie in Verbindung mit einem Ladungstransport-Material zu demonstrieren.

10 Gew.-% amorphes C₇₀-Fulleren mit einer Dichte von 1,700 g/cm³, das durch schnelles Abkühlen von einer Temperatur von etwa 500°C auf eine Temperatur von -20°C herge stellt worden war, wurde mit einem Bindemittel-Polymer gemischt. Ein positive Löcher transportierendes Material aus Diethylaminobenzaldehydodiphenylhydrazon wurde dem Polymer in einer Menge von etwa 30 Gew.-% zugesetzt und so ein holographisches Medium erhalten. Referenzstrahlung und einfallende Strahlung wurden auf dieses hologra phische Medium eingestrahlt, wodurch Daten für dreidimensionale Information auf dem Medium aufgezeichnet wurden. Das holographische Medium muß ein hohes Trägerbil dungsvermögen aufweisen, und es muß möglich sein, etwa 1000 cm³ dreidimensionaler Informationsdaten in dem Medium bei einer Gesamtenergie von etwa 10 µJ oder weniger einzuschreiben.

Beispiel 20

In diesem Beispiel wurde ein Film zur optischen Speicherung unter Verwendung eines Zwischenphasen-Übergangs zwischen der amorphen Phase und der kristallinen Phase von Fullerenen hergestellt. Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht des hergestellten Photo-Spei cherelements, das ein Element des Typs optischer Speicher ist.

Ein ITO-Film 22, eine semitransparente Al-Elektrode 23, ein Fulleren-Film 24 und eine Au-Elektrode 25 wurden auf einem Substrat 21 gebildet. Der ITO-Film und die semitrans parente Al-Elektrode wurden auf einem Glassubstrat gebildet. Der Fulleren-Film, der etwa 90 Gew.-% C₇₀-Fulleren umfaßte, wurde auf der Elektrode durch Abscheidung aus der Heißdampf-Phase in derselben Weise wie in Beispiel 14 gebildet. Während des Verfahrens wurde die Temperatur des Substrats bei etwa 30°C gehalten.

Die Struktur des Fulleren-Films wurde durch Röntgenbeugung analysiert. Die erhaltene Paar-Verteilungsfunktion g(R) muß in einer Entfernung R von etwa 30 Å (3,0 nm) oder mehr im Bereich von etwa 0,8 bis etwa 1,2 liegen.

Die Elektrode wurde auf dem Fulleren-Film durch Ionensputtern gebildet. So wurde ein Photo-Speicherelement gemäß Fig. 10 erhalten. Informationsdaten wurden in dieses Photo-Speicherelement eingeschrieben durch Aufbringung von Infrarotlaser-Strahlung von der Seite des ITO-Films, während eine Vorspannung zwischen der ITO-Elektrode und der Au-Elektrode angelegt wurde. Als Ergebnis trat der Phasenübergang nur in dem mit dem Laser bestrahlten Bereich auf, wodurch der Extinktionskoeffizient des so belichteten Bereichs innerhalb des Bereichs von etwa 490 nm bis etwa 700 nm schwankte.

Beispiel 21

In diesem Beispiel wurde ein Photo-Sensorelement für den sichtbaren Lichtbereich herge stellt.

Au wurde auf ITO durch Abscheidung aus der Dampfphase abgeschieden, und eine Dispersion aus etwa 30 Gew.-% 1,1′-Bis(4-diethylaminophenyl-)4,4′-diphenyl-1,3-buta dien, das in etwa 70 Gew.-% eines Polycarbonats des Bisphenol Z-Typs molekular dispergiert war, wurde beschichtungsmäßig darüber unter Bildung eines Ladungstrans port-Films mit einer Dicke von etwa 20 µm auf dem abgeschiedenen Au-Film aufge bracht. Außerdem wurde ein Film aus Fullerenen, die etwa 20% C₆₀-Fulleren, etwa 75% C₇₀-Fulleren und etwa 5% anderer Fullerene umfaßten, auf dem Ladungstransport-Film durch Sputtern gebildet. Das Neutronen-Streuspektrum des Films ergab Boson-Peaks innerhalb des Bereichs von etwa 5 meV oder weniger.

Eine semitransparente Al-Elektrode wurde auf dem Fulleren-Film geschaffen und so ein Photo-Sensorelement hergestellt. Dieser Photosensor wurde mit einer Vorspannung von etwa 100 V zwischen der Al-Elektrode und der Au-Elektrode verwendet. Es wurde bestätigt, daß der Photosensor als Meßgerät für optische Energie für Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 400 nm bis 680 nm innerhalb eines Lichtstarke-Bereichs von etwa 10^-4 µJ^-1 cm² bis etwa 10³ µJ^-1 cm² verwendet werden kann.

Vergleichsbeispiel 12

Dieselbe Verfahrensweise wie in Beispiel 21 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Reihenfolge der Bildung des Ladungstransport-Films und des Fulleren-Films variiert wurde. Konkret gesagt wurde Au auf dem ITO durch Abscheidung aus der Dampfphase abgeschieden, und darauf wurde ein Fulleren-Film gebildet. Die Probe mit dem Aufbau ITO/Au/Fullerene wurde bei etwa 350°C etwa 30 h lang geglüht.

Dieser Fulleren-Film kann keinen Peak innerhalb des Bereichs der nicht-elastischen Neutronenstreuung von etwa 10 meV oder weniger ergeben.

Ein Ladungstransport-Film und eine Au-Elektrode wurden auf dem Fulleren-Film gebildet, um so ein Photo-Sensorelement herzustellen. Dieser Sensor wurde in derselben Weise wie in Beispiel 21 bewertet. Die Ergebnisse zeigten, daß dieses Photo-Sensorelement als Meßgerät für optische Energie für Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 400 nm bis etwa 550 nm verwendet werden kann. Der Bereich der Lichtstärke bzw. Licht intensität ist jedoch nur ein Bereich von etwa 1 µJ^-1 cm² bis etwa 10² µJ^-1 cm²; dieser Bereich ist für praktische Zwecke zu schmal.

Beispiel 22

Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht eines Licht-Abtast-Schalters, der in diesem Beispiel hergestellt wurde.

Eine Drain-Elektrode 29 und eine Source-Elektrode 30 wurden auf einer Oberfläche eines isolierenden Films 31 gebildet. Eine Halbleiterschicht 33 bedeckte die Elektroden 29, 30 und den isolierenden Film 31. Ein Fulleren-Film 28 wurde dann auf die Halbleiterschicht 33 aufgedampft, und eine transparente Elektrode 27 wurde auf dem Fulleren-Film 28 gebildet.

Die transparente Elektrode und die Source-Elektrode wurden auf etwa 0 V eingestellt, die Gate-Elektrode wurde auf etwa -20 V, relativ zu den beiden anderen Elektroden, einge stellt, und die Drain-Elektrode wurde auf etwa -5 V, relativ zu den beiden anderen Elek troden, eingestellt. Sobald Licht auf die transparente Elektrode aufgestrahlt wurde, floß ein Strom zwischen der Source- und der Drain-Elektrode. Die Lichtmenge mit einer Wellenlänge von etwa 500 nm, die zum Fließen eines Stroms zwischen den Elektroden führte, betrug nur etwa 0,5 µJ^-1 cm² oder weniger.

Beispiel 23

Fig. 12 zeigt eine Schnittansicht eines Photo-Modulator-Elements, das in diesem Beispiel hergestellt wurde.

Eine Fulleren-Schicht 34 wurde auf einem Quarzsubstrat 35 gebildet. Das Photo-Modula tor-Element wurde in der folgenden Weise hergestellt: Ein amorpher C₆₀-Film mit einer Dicke von etwa 0,05 µm wurde auf dem Quarzsubstrat durch Abscheidung aus der Dampfphase im Vakuum gebildet. Der Lichtdurchlaßgrad des Fulleren-Films, gemessen bei einer Lichtmenge von etwa 1 mJ^-1 cm² unter Verwendung eines Argon-Ionenlasers mit einer Wellenlänge von 528 nm, betrug etwa 40%. Der Lichtdurchlaßgrad, gemessen bei etwa 10 mJ^-1 cm², muß etwa 25% oder weniger sein. So wird der Lichtdurchlaßgrad des Elements bei Anstieg der auf das Element aufgebrachten Lichtmenge gesenkt und so der Durchgang von Licht durch das Element gesteuert. Daher ist das Element ein gutes Photo-Modulator-Element.

Beispiel 24

Fig. 13 zeigt eine Schnittansicht einer Solarzelle, die in diesem Beispiel hergestellt wurde.

Eine semitransparente Aluminiumelektrode 38 wurde auf dem Quarzsubstrat 39 gebildet. Ein Fulleren-Film 37 wurde dann auf der Elektrode 38 gebildet. Anschließend wurde eine Goldelektrode 36 auf dem Fulleren-Film 37 gebildet.

Die Solarzelle wurde in der folgenden Weise hergestellt: Eine semitransparente Alumini umelektrode wurde auf dem Quarzsubstrat gebildet. Ein Film aus amorphem C₇₀-Fulleren mit einer Dicke von etwa 0,3 µm wurde auf der Elektrode durch Abscheidung aus der Dampfphase im Vakuum gebildet. Au wurde über dem Fluor-Film durch Abscheidung aus der Dampfphase unter Bildung der oberen Elektrode abgeschieden.

In dem Fall, in dem die Aluminiumelektrode der Solarzelle negativ geladen war, während die Goldelektrode im Dunkeln positiv geladen war, war es möglich, daß ein elektrischer Strom durch die Solarzelle hindurchtritt. Wenn jedoch die Aluminiumelektrode der Zelle positiv geladen war, während die Goldelektrode negativ geladen war, erlaubt die Zelle nahezu keinen Durchgang eines elektrischen Stroms. In diesem Beispiel zeigte die Solar zelle Gleichrichter-Fähigkeit.

Wenn monochromatisches Licht mit einer Wellenlänge von etwa 380 nm auf die Zelle von der Seite der halbtransparenten Aluminium-Elektrode eingestrahlt wird, wird eine hohe elektromotorische Kraft zwischen der positiven Aluminiumelektrode und der negativen Goldelektrode erzeugt. Es wurde bestätigt, daß die Zelle eine gute Solarzelle ist. Der Wirkungsgrad der Energieumwandlung der Solarzelle beträgt etwa 5% oder mehr.

Wie bereits oben erwähnt, ist es zum Erhalt guter Eigenschaften bei Photoleitern oder Photorezeptoren bevorzugt, daß der Wert der Dunkel-Leitfähigkeit einer Schicht, die Fullerene enthält, klein ist. Der Wert liegt vorzugsweise bei etwa 5×10^-14 Ω^-1 m^-1 oder weniger bei Anlegen einer Spannung von etwa 50 V.

Zusätzliche Vorteile und Modifikationen der Erfindung werden für Fachleute in diesem Bereich in einfacher Weise klar. Die Erfindung ist in ihren breiteren Aspekten daher nicht auf die vorstehend beschriebenen speziellen Einzelheiten, beispielhaft angegebenen Vorrichtungen und Verfahrensweisen sowie gezeigten und beschriebenen veranschauli chenden Beispiele beschränkt. Dementsprechend können von den aufgezeigten Details Ab weichungen gemacht werden, ohne daß man damit vom Geist und Umfang der allgemei nen erfinderischen Idee abweicht. Es ist also beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung die Modifikationen und Variationen der Erfindung umfaßt, vorausgesetzt, daß sie innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente liegen.

Claims

1. Photoleiter, umfassend ein Material, das gewählt ist aus der Gruppe wenigstens eines Fullerens oder seiner Derivate, das in amorpher Struktur angeordnet ist.

2. Photoleiter nach Anspruch 1, worin das Material einen Wert der Paar-Verteilungs-Funk tion g(R) aufweist, der zwischen etwa 0,7 und etwa 1,3 liegt, bei einer Entfernung R von etwa 30 Å (3,0 nm) oder mehr, wobei R die Entfernung von einem Atom ist.

3. Photoleiter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin der Photoleiter einen Boson-Peak innerhalb des Bereichs der nicht-elastischen Neutronenstreuung von etwa 5 meV oder weniger bei einer Temperatur nicht über der Glasübergangs-Temperatur des Materials liefert.

4. Photoleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Fulleren einen Kohlenstoff-Cluster mit einem Gerüst aufweist, das aus 70 oder mehr Atomen aufgebaut ist und das in einer Menge von wenigstens etwa 50 Gew.-% des Materials zugegen ist.

5. Photoleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Fullerene oder ihre Derivate in einem Matrix-Polymer molekular dispergiert sind.

6. Photoleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Photoleiter eine Schicht mit einer Dicke von etwa 300 µm oder weniger ist.

7. Photoleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Material das ladungserzeu gende Material ist.

8. Photoleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Photoleiter eine Schicht mit einer Dicke von etwa 1 µm oder weniger ist.

9. Photorezeptor, umfassend

- eine ladungserzeugende Schicht; und
- eine Ladungstransport-Schicht, die auf der ladungserzeugenden Schicht gebildet ist; worin die ladungserzeugende Schicht einen Photoleiter umfaßt, der ein Material umfaßt, das gewählt ist aus der Gruppe aus wenigstens einem Fulleren oder Derivaten davon, das in amorpher Struktur angeordnet ist.

10. Photoleiter, hergestellt mit einem Verfahren, das die Schritte umfaßt, daß man

- ein Substrat bei einer Temperatur von 90°C oder niedriger hält; und
- gasförmige Fulleren-Moleküle in Kontakt mit dem Substrat bringt und die Ful leren-Moleküle auf dem Substrat verfestigt.

11. Photoleiter, hergestellt durch ein Verfahren, das die Schritte umfaßt, daß man

- ein Substrat bei einer Temperatur zwischen etwa 10°C und etwa 50°C hält; und
- gasförmige Fulleren-Moleküle in Kontakt mit dem Substrat bringt und die Ful leren-Moleküle auf dem Substrat verfestigt.

12. Photoleiter, umfassend ein Material, das gewählt ist aus der Gruppe von wenigstens einem Fulleren oder einem Derivat davon, worin das Material einen Wert der Paar-Ver teilungsfunktion g(R) zwischen etwa 0,7 und etwa 1,3 bei einem Abstand R von etwa 30 Å (3,0 nm) oder mehr aufweist, wobei R die Entfernung von einem Atom (in Å) ist.

13. Photoleiter, umfassend ein Material, das gewählt ist aus der Gruppe von wenigstens einem Fulleren oder einem Derivat davon, worin der Photoleiter einen Boson-Peak, hervorgerufen durch das Material innerhalb des Bereichs der nicht-elastischen Neutro nenstreuung von etwa 5 meV oder weniger bei Temperaturen nicht über der Glasüber gangs-Temperatur des Materials liefert.

14. Photoleiter, umfassend ein Material, das gewählt ist aus der Gruppe von wenigstens einem Fulleren oder Derivaten davon, worin der Photoleiter gekennzeichnet ist durch wenigstens eines der folgenden Merkmale:

i) das Fulleren und seine Derivate sind in amorpher Struktur angeordnet;
ii) das Material weist einen Wert der Paar-Verteilungsfunktion g(R) zwischen etwa 0,7 etwa 1,3 bei einem Abstand R von etwa 30 Å (3,0 nm) oder mehr auf, wobei R die Entfernung von einem Atom (in Å) ist; und
iii) der Photoleiter liefert einen Boson-Peak, der durch das Material hervorgerufen wird innerhalb des Bereichs der nicht-elastischen Neutronenstreuung von etwa 5 meV oder weniger bei Temperaturen nicht über der Glasübergangs-Temperatur des Materials.

15. Photoleiter nach Anspruch 12, worin das Fulleren einen Kohlenstoff-Cluster mit einem Gerüst umfaßt, das aus 70 oder mehr Atomen aufgebaut ist und in einer Menge von wenigstens etwa 50 Gew.-% des Materials zugegen ist.

16. Photoleiter nach Anspruch 13, worin das Fulleren einen Kohlenstoff-Cluster mit einem Gerüst umfaßt, das aus 70 oder mehr Atomen aufgebaut ist und in einer Menge von wenigstens etwa 50 Gew.-% des Materials zugegen ist.

17. Photoleiter nach Anspruch 14, worin die Dunkel-Leitfähigkeit des Photoleiters bei etwa 50 V etwa 5×10^-13 Ω^-1 m-¹ oder weniger ist.

18. Verfahren zur Herstellung eines Photoleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 17, welches die Schritte umfaßt, daß man

19. Verfahren zur Herstellung eines Photoleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 17, welches die Schritte umfaßt, daß man