Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
360
Для изготовления высокоомных пленок a-Si использовали два подхода, ъ одном из них [ 3] получали a-Si-пленки с удельным сопротивлением более 10'4 Ом • см, добавляя в пленки одновременно с бором небольшое количество кислорода. Кроме того, высокоомные пленки a-Si с высокой концентрацией дигидридцых связей изготавливались при высокой удельной мощности ВЧ разряда.
В настоящее время разрабатывается и другой подход | 39, 40], заключающийся в создании многослойной конструкции, состоящей из поверхностного пассивирующего слоя ПС, слоя генерации заряда СГЗ, слоя переноса заряда СПЗ и базового блокирующего слоя БС. Усовершенствование этой многослойной конструк ции связано с использованием a-SiN : Н, a-Si : Н. и Si02 (или р-и-переход) соответственно в ПС, СГЗ/СПЗ и БС вместо первоначального варианта этой конструкции | 40]. Существует также вариант многослойной конфигурации, представляющий собой комбинацию a-Si : Н (СГЗ), a-Si : Н (СПЗ) и a-SiO : Н или р-л-персчод (БС). Одновременно с использованием a-SiN : Н-ппепок был изготовлен крупный барабан фотоприемника с хорошими электрофотографическими характеристиками.
В настоящее время в Японии разрабатываются некоторые виды a-Si-барабапов и КУ. Впервые КУ с a-Si-барабапом установлено в 1982 г. в ФРГ. К 1983 г. Япония использовала около 100 патентов на изготовление а-Si-барабанов.
Ниже дан обзор достижений в технологии электрофотографических материалов к 1983 г., причем особое внимание уделено a-Si.
7.4.2. Сплавы на основе аморфного кремния для электрофотографии, полученные в TP
Повышение скорости осаждения
Известно, что дпя формирования скрытого изображения по методу Карлсона необходим потенциал поверхностного заряда 300-900 В. При этом общая продолжительность процессов, а именно накопление заряда на поверхности изолирующего фотопроводника и фотозатухание поверхностного заряда при оптическом воздействии, составляет несколько секунд. Для этого толщина пленки фотоприемника должна быть не менее 10 мкм. Таким образом, для массового выпуска фотоприемников очень важно разработать высокоскоростной метод осаждения пленок. у
В работе [41] достигнута скорость осаждения 5-6 мкм/ч. В качестве реакционного газа авторы использовали высшие силаны типа Si6H6 или Si3H8. Однако эти газы дороги. Кроме того, возникают трудности при их хранении и эксплуатации. Использование высших силанов позволило получить скорости осаждения 10-20 мкм/ч [37], однако в этом случае до попадания в реактор высший силан получался за счет полимеризации SiH4 в TP (рис. 7.4.1). Фото- и темповая проводимости получавшихся пленок a-Si : Н - были почти аналогичны тем, которые получали на пленках, изготовленных разложением SiH4, что показано на рис. 7.4.2, однако эти показатели снижаются с увеличением скорости осаждения и абсолютные их значения сильно зависят от температуры подложки. При таком методе можно управлять количеством валентных электронов, как и в случае разложения Sill4, путем легирования бором или фосфором. Однако эффективность легирования фосфором в этом случае на порядок ниже, чем при разложении SiH4.
Высокой скорости осаждения можно достичь и при обычном разложении Sill4 .при высокой концентрации газа (~ 100 %) и высокой удель-
R.P. ?
te-
Рис. 7.4.1. Схема установки для осаждения с использованием высших сигналов [ 37): / - высокочастотная мощность (13,56 МГц); 2 - регулятор расхода; 3 - трансформатор неонового индикатора; 4 - регулятор температуры; 5 - насос с магнитным поршнем; 6 - трубка озонатора; 7 - ловушка
ой 1(600нм,10'*фотонов/(смгс)
•а г
-и
-13
350"С °
'25 О °С
20
10 5
5;
0,5
0,2
Л«ссГ/>7
100 50
Л20 10
Ог-0,05 стона. смЧмин
0гО,2Є стонд.смЧпйн.
2 Ї1
20
40
60 В*, А/с
5 10 20 50 fs, станд. см5/мин
Рис. 7.4.2. Зависимость фото- (/) и темповой (2) проводимости от скорости осаждения Dft для пленок a-Si : Н, полученных из SiH4 и высших силанов [ 37]. Температура у кривых - температура подложки Ts
Рис. 7.4.3. Зависимость скорости осаждения D?> (сплошная кривая) и накопления заряда (штриховая-кривая) от расхода Sil!/(Гц):
1,2- соответственно положительный и отрицательный поверхностный потенциалы. Аморфные пленки a-Si : Н осаждались с применением мощности ВЧ разряда [36]
362
пой ВЧ мощности. При этом, однако, возникают трудности, связанные с выпадением порошка SiN^ в реакционной камере из-за реакции между летучими газами. В усовершенствованном методе [42] используется SiH4, разбавленный водородом, и получена скорость осаждения 5 мкм/ч.
Накаяма и др. [36] разработали метод, позволяющий контролировать осаждение, используя SiH4, разбавленный водородом, причем в этом случае количеством радикальных групп в плазме (SiH и Н) можно было управлять, регулируя отношение интенсивностей плазменной эмиссии Ajih^h» за последней величиной можно было следить в процессе осаждения. Обнаружено, что скорость осаждения сильно зависит от удельной ВЧ мощности и расхода SiH4. На рис. 7.4.3 показана зависи-мосп скорости осаждения и накопления заряда от расхода SiH4. При определенном расходе SiH4/rs ВЧ мощность Р регулируется таким образом, что отношение плазменных эмиссий 1$щ/1ц принимает постоянное значение, равное в данном случае 2,0. Как показано на рис. 7.4.3, отрегулированное значение Р пропорционально у^-85. Этим методом авторы определили оптимальные условия, касающиеся ВЧ мощности и расхода SiH4 для получения a-Si : Н-пленок с хорошими электрографическими характеристиками при высоких скоростях осаждения (5-8 мкм/ч).
