光接收元件制造技术

一种光接收元件，包括一基衬和一光电导层，此光电层由一主要由硅原子构成并含有氢原子和卤素原子至少一种的非单晶（例如非结晶的）材料形成，其中该光电导层具有互相在光带隙（Ｅｇ）和特征能量（Ｅｕ）方向的特定范围内有不同值的第一层区域和第二层区域，此特征能量（Ｅｕ）由下式表示的函数的线性关系部分或指数曲线尾求得：Ｉｎα＝（１／Ｅｕ）.ｈγ＋α↓［１］式中光子能量ｈγ被设定为一独立变量，光吸收频谱的吸收系数α被作为相关变量。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及接收光(这里所指是广义上的光，包括具有可见光波长和非可见光波长的电磁波)以实现光电变换的光接收元件，更具体地说涉及静电复制设备中优先采用的光接收元件。在图象信息领域，构成光接收元件的光接收层的光电导材料需要具有例如下列的特性它的是高灵敏的，具有高的SN比〔光电流(Ip)/无照电流(Id)〕，具有适应于欲发射电磁波的光谱特性的吸收光谱，具有对光的高响应，具有所希望的无照电阻和在应用中对人体无害。特别是，在设置于一用作办公室中办公设备的静电复制设备中的光接收元件的情况下，它们应用的无害性非常重要。在这方面具有良好特性光电导材料包括有氢化非晶硅。例如US专利No.4,265,991阐明它在静电复制光接收元件中的应用。在这样的光接收元件的制造中，通常是形成包含非晶硅的光电导层，采用诸如真空淀积、溅射、电离渗镀、热促进CVD、光促进CVD和等离子体促进CVD等薄膜形成处理，在当基衬在50℃至400℃加热时就在导体基衬上形成这些薄层。特别优越的是以等离子体促进CVD来制造它的，并已经受到实际采用。这种等离子体促进CVD是一个以高频或微波辉光放电分解原料气体以在导体基衬上形成非晶硅淀积膜。美国专利No.5,382,487揭示了一种静电复制光接收元件，具有由含有在一导电基衬上形成的卤素原子的非晶硅组成的光电导层。这一公开报导了在非晶硅中加入1-40原子百分数的卤素原子就能实现高热阻，以及对静电复制光接收元件的光电导层有利的电气和光特性。日本专利申请公开N057-115556揭示一种技术，其中在一由主要为硅原子组成的非晶体材料所形成的光电导层上形成有含有硅原子和碳原子的非光电导非晶体材料的表面势垒层，以便能改善电气的、光的及光电导特性，例如无照电阻、感光灵敏度和对光的响应，以及运行环境特性，例如抗湿性和随时间的稳定性。日本专利申请公开No.60-67951揭示一种技术，涉及到一种叠加以含有非晶硅、碳、氧和氟的光发射绝缘复盖层的光敏元件。美国专利No.4,788,120揭示一种技术，其中采用含有硅原子、碳原子和41-70原子百分数的氢原子作为共组成的非晶材料来形成表面层。日本专利申请公开No.57-158650揭示了，可在一光电导层中采用含有10-40原子百分数的氢并具有在红外吸收光谱中2100cm-1和2000cm-1的吸收峰值(此峰值处于收发系数的0.2到1.7之比处)的氢化非晶硅来得到一高灵敏度和高电阻的静电复制光敏元件。日本专利申请公开No.62-83470揭示一种技术，其中将光吸收频谱的指数曲线尾的特征能量在静电复制光敏元件的光电导层中控制得不大于0.09eV，以此来得到高质量的图象而免除掉后图象显影(after-imagedevelopment)。日本专利申请公开No.58-21257揭示一种技术，其中在光电导层的形成过程中改变基衬的温度和改变光电导层中的禁带宽，以此来得到具有高电阻和很宽光敏区的光敏元件。日本专利申请公开No.58-121042揭示一种技术，其中在光电导层的层厚度方向上改变禁带宽度状态密度并将表层的禁带宽度状态密度控制在1017至1019cm-3，以此来防止表面电位因潮湿降低。日本专利申请公开No.59-143379和No.61-201481揭示一种技术，其中叠合地形成具有不同氢含量的氢化非晶硅层来得到具有高无照电阻和高灵敏度的光敏元件。而日本专利申请公开No.60-95551揭示一技术，其中针对非晶硅光敏元件的图象质量的完善，在将光敏元件表面邻近的温度保持在30至40℃的条件下进行充电、曝光、显影和传送的图象形成步骤，藉此防止因表面吸收水份而使光敏元件表面发生表面电阻降低以及防止与之同时发生的图象模糊。这些技术已实现了在光电导性能，例如无照电阻、感光灵敏度和对光的响应，以及静电复制光接收元件的运行环境性能方面的改善，而且也同时带来了图象质量的改进。带有由非晶硅材料(以硅原子作为基质)构成的光电导层的静电复制光接收元件在光电导特性、运行环境特性和连续运转性能(耐久性)方面的表现得到明显改善。但是在考虑到总体性能时仍存在着进一步改善的余地。特别是，已经在寻求防止因环境温度变化而产生的静电复制性能(如充电性能)的变化(即改善运行环境特性)，使得较少发生曝光记忆(光记忆)例如空白记忆和重影，以及改善图象浓度的均匀性(即防止所谓的粗糙图象)。在静电复制设备中，为防止因由非晶硅光敏元件引起的模糊图象，经常采用一鼓形加热器来保持光敏元件的表面温度为40℃左右，如日本专利申请公开No.60-95551所揭示的。但一般的光敏元件中，因预曝光载流子或热激励载流子的形成所引起充电性能对温度的依赖性大到使光敏元件可能不可避免地被应用在它们具有低于光敏元件最初所具备的充电性能的状态中。例如，在将光敏元件加热到约40℃的状态下，与在室温情况下应用相比较，充电性能可能下降几乎100V。在不使用静电复制设备期间(例如夜间)，在某些情况下鼓形加热器仍保持加电以便防止在当因充电部件的电晕放电形成的臭氧产物造成的模糊图象被吸收到光敏元件的表面上。不过现今普遍的作法是在不被应用时(例如夜间)尽可能不对设备供电，以便节约电能。当连续进行复印而不给鼓形加热器通电时，光敏元件的周围温度逐渐升高向使得充电性能随温度升高降低，在某些情况下引起复印期间图象浓度改变的问题。当同一原件被连续重复复印时，被复印图象的浓度差(被称之为“空白记忆”)也可能因空白曝光(为节省上色剂进行的曝光，而在连续室复印期间在馈纸间隙对光敏元件加以照射)的影响而发生，或者可能在随后的复印中的图象上形成因前面的复印步骤中的图象式曝光引起的后图象(被称之为“重影”)。这样，作为对静电复制设备中曝光部件、显影部件、传送部件为提高图象质量进行改善的结果，静电复制设备的分辨率得到提高，而这可能使得图象上任何细微的浓度不均匀(即所谓的粗糙图象)变得很突出。鉴于此，本专利技术的目的就是提出一光接收元件，能保证由改善充电性能和同时降低温度依赖性，并由控制曝光记忆如空白记忆及重影和改善图象浓度的均匀性(免除粗糙图象)得到良好的图象质量。本专利技术提出的光接收元件包括一个基衬和以一种主要由硅原子组成并含有至少一种氢原子和卤素原子的非单晶材料形成的光电导层；其中，光电导层具有一第一层区域其中光带隙(Eg)为1.70eV至1.82eV和由式(I)所表示的函数的线性关系部分(指数曲线尾)得到的特征能量(Eu)lnα＝(1/Eu)·hγ+α1(I)式中光子能量(hγ)被设定为一独立变量，而光吸收频谱的吸收系数(α)作为一相关变量，此Eu为由50meV至65meV，而在一第二层区域中Eg为由1.78eV至1.85eV和Eu为由50meV至60meV，只要第一层区域的Eg小于第二层区域的Eg和第一层区域的Eu大于第二层区域的Eu；并且第一及第二层区域是重叠地形成的。在上述的光接收元件中，本专利技术还提出一种光接收元件，其中氢原子和/或卤素原子成分(Ch)在第一层区域中为由10原子百分数到30原子百分数，而在第二层区域中为由20原子百分数到40原子百分数，只要第一层区域中的Ch小于第二层区域的Ch。在上述的光接收元件中，本专利技术还提出一种光接收元件，其中整个光电导层的厚度与一第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光接收元件，包括一基衬和一光电导层，此光电导层由一主要由硅原子构成的和至少含有一种氢原子和卤素原子的非单晶材料形成，所述光电导层包括重叠地形成的一第一层区域和一第二层区域，所述第一层区域具有由１．７０ｅＶ至１．８２ｅＶ的光带隙（Ｅｇ）和由５０ｍｅＶ至６５ｍｅＶ的特征能量（Ｅｕ），其中Ｅｕ是由一以式（Ⅰ）表示的函数的线性关系部分或指数曲线尾得到的：Ｉｎα＝（１／Ｅｕ）ｈγ＋α↓［１］ （Ⅰ）式中，光子能量ｈγ被设定为独立变量，而光吸收频谱的吸收系数α则作为相关变量； 所述第二层区域具有由１．７８ｅＶ至１．８５ｅＶ的Ｅｇ和由５０ｍｅＶ至６０ｍｅＶ的Ｅｕ，只要第一层区域的Ｅｇ小于第二层区域的Ｅｇ和第一层区域的Ｅｕ大于第二层区域的Ｅｕ。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：新纳博明，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]