[发明专利]非晶硅静电成像器

说明书

本发明涉及静电印刷(如激光印字机、静电复印机、X光静电照像等)技术中的非晶硅静电成象器。

非晶硅静电成象器是一种新型静电成象器，八十年代初园筒型的非晶硅静电成象器(又称非晶硅感光鼓)已用于各种激光(或发光管)印字机和中、高速复印机。由美国非晶硅材料与器件权威专家潘柯夫(JACOUES IPANKOVE)主编出版的《半导体与半金属》一书的第21卷(SEMICONDUCTORS AND SEMIMETALS Vol 21 60(1984))中记载了现有的各种规格非晶硅静电成象器的基本结构，有单功能层，二功能层和三功能层等三种结构类型，其中三功能层结构的非晶硅静电成象器得到广泛应用。三功能层结构是：

表面保护层/光生载流子产生与传输层(以下简称感光层)/阻档层三个功能层的总厚度约30～40μm。如日本佳能公司生产的NP9030型非晶硅静电成象器(亦非晶硅感光鼓)。这种非晶硅静电成象器的缺点是：电晕充电的饱和电位低，易产生图象流变，分辨率较低，感光层厚度较大，生产周期长，成本高。

本发明的目的是提供一种新结构的非晶硅静电成象器，它和现有技术中的静电成象器相比，它的成象特性具有突出的优点，特别是标志图象品质的主要参数指标都跨进了更高水平的档次，如成象分辨率、黑白对比度和黑度层次都比现有静电成象器高出一个档次以上，在各功能层总厚度与现有成象器三个功能层总厚度相同的情况下，可以将电晕充电的饱和电位提高10～30％。

本发明设计了一种由多个静电成象单元串叠起来的新结构非晶硅静电成象器，简称《多单元串叠结构非晶硅静电成象器》。发明人将“隔离层(或表面层)/感光层/阻挡层”结构定义为一个“静电成象单元”(简称“成象单元”)。其中感光层包含光生载流子产生层和传输层两部分。多单元串叠结构非晶硅静电成象器的特征如下：

(1)在光洁的园筒型或平板型铝基板上，首先沉积了第一个成象单元的阻挡层，再在其上依次沉积感光层和表面层，形成第一个成象单元。紧接着在第一个成象单元的隔离层上再沉积第二个成象单元，再在第二个成象单元的隔离层上沉积第三个成象单元，以此类推，在铝基板上重叠沉积多个成象单元，形成多个成象单元串叠结构的静电成象器，即：

(表面层/感光层/阻挡层)/(隔离层/感光层/阻挡层)/……/

(隔离层/感光层/阻挡层)/铝基板或表示为：

第n成象单元/第(n-1)成象单元/……/第i成象单元/铝基板这就是《多单元串叠结构静电成象器》。在一些情况下，其中某一个或某几个成象单元的隔离层可以省略，但最末一个(表面处的)成象单元的表面保护层不能省略。

(2)一只静电成象器由几个成象单元串叠构成，要根据对非晶硅静电成象器的光电参数要求而决定。一般由二至六个成象单元构成。

(3)在多单元串叠结构成象器中，各成象单元中相应的表面层或相应的感光层，所采用的非晶态材料种类、厚度及其光电参数，可以是相同的，也可以是不同的，根据静电成象器性能的要求选择，但是，全部成象单元的阻挡层材料，只能采用重掺杂的P型或n型非晶硅材料。一个静电成象器中，各成象单元阻挡层的导电类型必须是相同的，或者全部是P型材料，或者全部是n型材料。成象单元各功能层的基本材料、厚度和光电参数选择范围如下：

表面层或隔离层：取光学带隙宽度大于1.9ev的非晶硅系材料，可选择a-Sic、a-SiN、a-Sio₂，等，厚度约0.5μm至3.0μm，暗电阻率为10¹⁴Ω·cm左右。

感光层：取光敏性优良的高阻非晶硅系材料，可选用的材料有：a-Si：H(i)、a-Si_1-xC_x：H(i)、a-Si_1-xN_x：H(i)、a-Si_1-xO_x：H(i)、a-Si_1-xGex：H(i)等，或其它多元非晶硅系合金，厚度约5μm至10μm，暗电阻率大于10¹²Ω·cm，暗电阻率/光电阻率≥10³。

阻挡层：全部成象单元的阻挡层，只能采用a-Si：H(n⁺)或a-Si：H(P⁺)材料，厚度约0.5μm至3μm，暗电阻率小于10³Ω·cm。

多单元非晶硅静电成象器的静电成象机制不同于现有技术中非晶硅静电成象器，因而它具有以下突出的优越性能：