03 (Электронные лекции в формате DOC), страница 3

у меньшения удельного сопротивления материала.

В связи с этим, либо ограничивают концентрацию 400

т еллура в селеновых слоях на уровне 1 – 3 ат. %, 200

л ибо наряду с теллуром вводят дополнительные , нм

примеси, повышающие время темнового спада 400 600 800

потенциала. Такой примесью, в частности, является фосфор (см. рисунок).

Введение фосфора снижает фоточувствительность слоев на 30 – 40 %, однако более чем на порядок уменьшает скорость темнового спада потенциала, доводя его до приемлемых для электрофотографии значений.

В качестве недостатка слоев с примесью теллура следует отметить снижение энергии активации кристаллизации материала, а следовательно уменьшение тиражестойкости ЭФЦ.

Электрофотографические слои на основе

триселенида мышьяка

О дним из материалов для создания высокочувствительных электрофотографических слоёв является стеклообразный триселенид мышьяка и сплавы на его основе. Характерной особенностью триселенида мышьяка является то, что он не содержит многообразия молекулярных форм, как стеклообразный селен, а имеет слоисто – 5000 S_0.1 м²/Дж

полимерную структурную сетку из тригонально As₂Se₃

увязанных структурных единиц AsSe_3/2. Такое

строение облегчает сквозной проход носителей

з аряда и тем самым обеспечивает высокую 500 Se

эффективность разрядки электрофотографического

слоя при экспозиции. Фоточувствительность слоев , нм

на основе As₂Se₃ при освещении интегральным 50

светом от лампы накаливания значительно 400 600 800

превышает фоточувствительность селеновых слоев (см. рис.).

Это обусловлено расширением спектральной области фоточувствительности в длинноволновую часть спектра и большей согласованностью спектральной характеристики ламп накаливания с областью собственного поглощения триселенида мышьяка.

Вместе с тем, возрастание фоточувствительности сопровождается увеличением скорости разрядки слоя в темноте и снижением предельного потенциала зарядки, что обусловлено большей электропроводностью слоев.

В целом электрофотографические носители информации на основе триселенида мышьяка обладают достаточно высокой фоточувствительностью в длинноволновой области спектра, однако имеют ряд недостатков:

• значительная скорость разрядки слоев в темноте;

• относительно высокая стоимость сырья;

• использование высокотоксичных компонентов.

Электрофотографические слои на основе

гидрогенизированного аморфного кремния

Основные преимущества электрофотографических слоев на основе гидрогенизированного аморфного кремния заключаются в следующем:

• высокая тиражестойкость (не менее 10⁶ копий) благодаря большой микротвердости материала (1500 -2000 кг/мм²);

• в озможность получения высокой фоточувствительности во всей видимой области спектра: 1000 S_0.1 м²/Дж

а при использовании многослойных «+» зарядка

структур – и в ИК диапазоне;

• в озможность осуществлять 500

электрическую зарядку слоя

напряжением любой полярности: 200 «-» зарядка

• в ысокая температурная стабильность, , нм

дающая возможность реализации

компактной конструкции аппарата. 400 600 800

Вместе с тем, при реализации электрофотографического носителя на основе гидрогенизированного аморфного кремния необходимо решить, по крайней мере, две серьезные проблемы.

Первая из них заключается в необходимости существенного увеличения скорости роста пленки a – Si:H (обычные скорости составляют около 1 мкм/час) при сохранении требуемых свойств. (Для электрофотографии необходимы слои толщиной не менее 20 мкм).

Вторая проблема заключается в необходимости увеличения удельного сопротивления гидрогенизированного аморфного кремния, так как для электрофотографии необходимы полупроводниковые материалы с удельным сопротивлением более 10¹³ Ом·см, а наибольшее удельное сопротивление a – Si:H, как правило, составляет около 10¹¹ Ом·см.

Первая проблема, при получении пленок a – Si:H методом разложения силана в плазме тлеющего разряда, решается либо увеличением концентрации силана в газовой смеси (до 30 – 40 %), что увеличивает скорость до 5 мкм/час, либо заменой моносилана на высшие силаны (дисилан Si₂H₆, трисилан Si₃H₈). Как мы с вами говорили, при этом скорость роста увеличивается до 20 мкм/час.

Увеличение удельного сопротивления достигается либо совместным легированием a – Si:H бором и кислородом, либо созданием в электрофотографическом слое областей с различным типом проводимости.

При использовании метода распыления кремниевой мишени в аргонно – водородной плазме пленки a – Si:H получаются более высокоомными, а увеличение скорости роста пленок достигается методом магнетронного распыления.

Электрофотографические слои на основе

органических полупроводников

Органические полупроводники нашли достаточно широкое применение при производстве электрофотографических цилиндров. Спектральные характеристики этих материалов очень разнообразны и зависят от типа полупроводника и сенсибилизирующих добавок.

Для изготовления электрофотографических слоев применяются такие полупроводники, как:

• поливинилкарбазол (ПВК),

• полиэпоксипропилкарбазол (ПЭПК) и другие.

Фоточувствительность и тиражестойкость ЭФС на органических полупроводниках примерно на порядок хуже, чем у неорганических:

S = 5 ↔ 50 м²/Дж

Тиражестойкость – 5 ↔ 20 тысч копий.

Однако, несмотря на значительно меньшие абсолютные значения фоточувствительности и тиражестойкости, по сравнению с неорганическими полупроводниками, электрофотографические слои на основе органических полупроводников успешно выдерживают конкуренцию за счет простоты изготовления (метод окунания) и, как следствие, малой стоимости.

Многослойные и варизонные электрофотографические

носители

Как мы отмечали, электрофотографический носитель содержит ряд функционально различающихся областей. Поэтому вполне естественное направление развития электрофотографических носителей информации заключается в создании многослойных структур, в которых функционально различные области (а иногда и одна функциональная область) выполнены из различных материалов, характеристики которых наиболее полно соответствуют задачам данной области.

В простейшем случае электрофотографический слой состоит из двух полупроводниковых материалов с различной шириной запрещенной зоны (материал с большей шириной запрещенной зоны – у свободной поверхности слоя). hν₁ > hν₂

При экспозиции такого носителя широкополосным излучением обеспечивается высокая фоточувствительность как в коротковолновой области спектра (за счет поглощения коротковолнового излучения hν₁ в широкозонном (ΔЕ₁) приповерхностном слое), так и в длинноволновой области (за счет поглощения соответствующего излучения hν₂ в узкозонном (ΔЕ₂) слое, в то время как приповерхностный слой для этого излучения прозрачен). На этой основе были созданы электрофотографические носители со структурами: a–Si_1-xN_x:H – a-Si:H, Se – Se_1-xTe_x, Se – Se_1-xBi_x.

С другой стороны очевидно, что фоточувствительность электрофотографического носителя должна возрастать с увеличением числа слоев с различной шириной запрещенной зоны. Естественным продолжением этого процесса стало создание варизонных ЭФС, в которых химический состав и ширина запрещенной зоны полупроводника плавно изменяются по толщине слоя.

N, ат. % N_Se E_c

с вобод. подложка

п ов-ть

hν

E_v

N_Bi

x

О днако при такой конструкции существенно уменьшается суммарное сопротивление полупроводникового слоя. С другой стороны, заданную зонную структуру полупроводника необходимо создать лишь в слое генерации (см. рис. на стр. 7). А транспортный слой может оставаться широкозонным и, следовательно, высокоомным. N_Te, ат. %

Исходя из этого, был создан трехслойный

н оситель, в котором область генерации состоит из 35

двух слоев (слой селена толщиной 0,5 мкм и слой х, мкм

S e₆₅Te₃₅ толщиной 0,3 мкм), а транспортным слоем

является слой селена толщиной 50 мкм. 0,5 0,8 51

Спектральная зависимость фоточувствительности носителя представляет собой классическую суперпозицию характеристик двух материалов, использованных в слое генерации:

Е стественным следующим шагом S_0.1, м²/Дж

является замена ступенчатого

р аспределения компонентов в слое 5000

г енерации на плавное (см. рисунок).

Т акие варизонные носители на основе 500

системы Se – Te были созданы и показали