[发明专利]光接收元件

说明书

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。