资源描述：
《无定形硅系列感光体》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、无定形硅系列感光体复印1994丰第4期无定形硅系列感光体天津复印技术研究所无定形硅系列感光体包括氢化无定形硅(a—sjlH),无定形锗化硅(a--SiC-~tH),无定形碳化硅(atSiC?H),无定形氮化硅a—SiN,H)以及被氟置换了部分氢的无定形硅等.a—si-H作为半导体材料被人们认识是1975年.而最初发表的用氢化无定形硅制作感光体是在1979年.虽然历史并不长,但已广泛地作为复印机及半导体激光印字机感光体而使用.这一方面是由于氢化无定形硅材料本身的优点所决定.另一方面也是由于人们对该材料进行了大量开发研究的结果.以下就该系列材料的物理性能,制备方法以及结构进行介绍.一.无定
2、形硅系列感光体的物理性质1.无定形硅无定形硅是由硅烷(mH?)进行辉光放电分解制成的,含有大量的氢(5～35).因此,也叫作氢化无定形硅,以si?H表示.无定形硅与其它的无定形物质一样,属于长程无序短程有序的物质,原子闻的键台为共价键,配位数为4在硅原子之间形成共价键时,最外层价电子s轨道被杂化,破坏,了长距离秩序而构成了三维网络,产生了密度为10ca左右的硅原子的悬挂键,因而失去了作为半导体所具备的结构敏感度.但对于a--Si:H来说,由于氢进入了无定形硅,饱和了硅的悬挂键,使悬挂键的密度降低到10t+廿n左右,(见图1).因此,a—si:H具有一般无定形半导体材料所不具备的敏感性,
3、为a—sj;H的实际应用提供了可能性,在辉光放电制备aSi:H的基础上,又通过气相掺杂制成了不同导电类型和不同电导率lI{.,挣李封烨●Ha—sl.悬挂键as:H囤T无定硅恤一和氩化无定移班肾J:Hm蛄橱占阜-卫I-.●I一,.I●●j二_7一._二-'_一壬l薹{?占5一I1H..,NH,,一田2室湿下暗电导率RT与掺杂量(B2H6/SiH4.PH3,siH)的关系的8一SiH薄膜,如以硼烷气体为潦,在Sill.中掺入I族元素硼,可得互P型a—si'H,以三氢化磷为源,掺人V族元素磷,可得到n型B—sj:H通过变换掺杂气体,可以很容易地制作大面积的p—n结.通过掺杂还可以改变a—s
4、j:H的电导率,见图2.不掺杂的a—sj:H呈n型,掺少量的硼烷后可得61994年第4期到本征状态,此时的暗电阻率为10"～10120一crn.但该值仍不能满足电晕充电使其带电的要求,因此,为把此材料用在感光体上,人们又作了大量的努力.a--Si:H的光学能隙宽度在1.6～1.9eV范围,氢的含量变,该值大,由该值可以给出感光体感光的波长范围,a—sj:H的估计为650~70Unm.作为感光体材料,要求载流子的扩散长度(E)值必须大于膜的厚度L,此处的"和t分别为载流子的漂移迁移率和寿命,E为电场.这也是光生载流子形成电荷潜像的条件.比如L为3m,E为3×10~V/em,则"T之祝必须
5、大于10crn/v.不掺杂的a—sitH,电子的"T之积的值大于1×10一em/V,掺硼可提高空穴的迁移矬,本征状态下的之积约为2×10～8×10-7cm/v,均能满足上述条件..对于掺硼和微量氧的a—si—H膜来说,电子型传导时该值为3X10-8～6×10I
6、cm/v,而空穴型传导可达5×10～2×10-~cm:/v,由此可以看出.哪种都满足上述要求,可以用来制作感光体.此外,感光体的感度是以能形成电荷潜像所需的光量大小来表示,此时,若量子效率为1,满足pL时,则为理想状态,从选点来说,a—sitH也是理想的感光体材料.在受强光照射获得高速响应时,载流子的迁移性能,尤其是载流子迁移率
7、是重要的参数,a—SitH中的空穴传导在一般温度下为分散型,迁移率受电场和膜厚的影响,不是一个意义,但在室温下其范围在10-一10cm/v?See以内,而电子传导在低温下为分散型,而在室温以上为非分散型,因此.在室温下的漂移迁移率就能定为一个意义,大小为10-2—5×10c/n!/v?See.设感光体的厚度为30)~m,E趋3×10v/m,电子迂移率为0.1cm/v?See,空穴迁移率为10cm./v?Sec,刚光激载流子通过感光层的时间tr:电子为0.Ic,空穴为100~Sce.但并不是所有62复印的载赢子都能在这小时间内到达,而且,随着表面电荷的消失,电场也在下降,因此,实际上形成
8、电荷潜像所需的时何为上述值的j0倍乃至】00倍.也就是说,以电子为载流子时,需要秒左右,而空穴则为IT1秒左右.2.无定形硅合金无定形材料的特征之一就是可以通过二种以上元素的台金来连续性地控制材料的物理参数.在设计感光体时,控制能隙宽度值的大小是非常重要的.图3表示的就是无定形硅合金与能隙宽度值的关系.卜'-业卜_——.S1NH图3无定移硅夸金与能睫宽度的关系由图可见,能隙宽度比a—sjtH窄的材料有a—sjGe:H,根据Gt含量的不同,其值大
