187919. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fényelektromosan érzékeny vezetőképességű réteg előállítására
1 187 919 2 A találmány fényelektromosan érzékeny vezetőképességű réteg vákuumgőzöléssel történő előállítására vonatkozik, ahol a fotóvezető anyag szelén, és/vagy szelénötvözet és/vagy szelénvegyület, amely arzén, tellur és halogén anyagok legalább egyikét tartalmazza. A fotóvezető anyagok egyik legfontosabb felhasználási területe az ún. xerográfiai másolási és sokszorosítási technika. Ez az eljárás az anyagnak azt a tulajdonságát használja fel, hogy annak elektromos vezetőképessége valamely elektromágneses sugárzás hatására jelentősen megnövekszik. A fotóvezető felületet elektromosan feltöltik, majd a másolandó ábrát optikailag leképezik rá, s így a megvilágitással arányos, a vezető hordozórétegbe történő töltéskisülés hatására az eredeti ábrának megfelelő elektromos feltöltési kép keletkezik. Ezt a láthatatlan képet egy ellenkező polaritással feltöltött festékporral láthatóvá teszik. A porképet azután átviszik egy papír felületére, s a porkép fixálásával kész a másolat. A fotóvezető felületén visszamaradó kevés festékport eltávolítják, így a réteg újabb másolásra kész. A sokszorosító iparban elterjedt berendezésekben a leggyakrabban alkalmazott fotóvezető anyagok a szelén, szelénötvözetek, szelénvegyülctek, cinkoxid, kadmiumszulfid, szerves anyagok. Ezek között is kiemelkedő gyakoriságú a szelén alapú anyag. Valamely sokszorosító gépben történő alkalmazásnál a fotóvezető anyag többféle tulajdonságát figyelembe kell venni, ha megfelelő másolati minőséget és jó élettartamot akarnak elérni. Ilyen tulajdonságok a sötétellenállás, a sugárérzékenység és annak spektrális eloszlása, a maradékpotenciál, a vezetési típusjelleg, a sugárzási fáradékonyság, sötétkisülés, a fényelektromos tulajdonságok hőfüggése és hőállósága, a felületi keménység és ennek hőfüggése, felületi vezetés, valamint az időbeli állandóság a különböző tulajdonságokra vonatkozóan. Közismert az, hogy a felsorolt tulajdonságok jelentősen befolyásolhatóak különféle adalékanyagok alkalmazásával. így pl. a szelénhez adalékolt arzén, tellur, foszfor, kén, halogén, tailium stb. erősen változtatja a fényelektromos mechanikus és hőmérsékleti tulajdonságokat. A 2803542 Isz-ú USA szabadalmi leírásból ismert, hogy az arzén adalékkal növelhető a szelén fényérzékenysége, amely növekedés a látható fény vörös tartományában a legjelentősebb, az eredeti értékhez viszonyítva. Az 1522711 lsz-ú NSZK szabadalom szerint az arzén egy adott koncentrációban csökkenteni is tudja a fényérzékenységet, viszont ha halogénnel együtt használják, akkor az érzékenységnövekedése akár kétszerese is lehet a csak arzénnel elérhető értéknek. A 2062579 lsz-ú NSZK szabadalom szerint vékony szerves filmet alkalmaznak az arzénnel szennyezett szelén felületén, ezáltal növelik a réteg sötétellenáüását, illetve elektromos feltölthetősegét. A 2027323 lsz-ú NSZK szabadalom szerint halogén adalékolásával előnyösen kis maradékpotenciálí érnek el, ugyanakkor a halogénnek a feltölthetőséget rontó hatását megakadályozzák egy második halogénmentes szelénréteg felvitelével. Közismert az is, hogy a tellur adalék javítja a fényérzékenységet, ugyanakkor azonban rontja a feltölthetőséget és elősegíti a szelén kristályosodását, amely csökkenti a fotóvezető élettartamát. Ezen a problémán segít tz 572041 lsz-ú EISA szabadalom a fotóvezetőnek egy háromréteges felépítésével, ahol a középső réteg tartalmaz tellurt, de a felső réteg már nem, amely viszont arzént és halogént tartalmaz. így elérik, hogy a kristályo- 5 sodás magasabb hőfokon is nehezen következik be, ugyanakkor jó az érzékenység, kicsi a maradékpotenciál, l opásállóbb a felület. Az anyagok és adalékok kombinálásával jelentősen javíthatóak a fotóvezető tulajdonságai, de mivel ezek a 10 1 atások egyes tulajdonságokat javítanak, másokat rontanak, ezért minden tulajdonság együttes optimalizálása igen nehéz feladat. Az egyik legnagyobb probléma az, hogy az adalékanyagok általában nem párolognak azonos arányban a 15 szelénnel, ezért a párologtatás során folyamatosan és adalékok szerint más és más arányban változó koncentrációban jelennek meg a felépülő rétegben, ezáltal annak tulajdonságai is folyamatosan változnak. így egy üzemszerű gyártási technológia reprodukálható megvalósítása 20 (az optimális rétegtulajdonságok megtartása mellett) rendkívül nehéz feladat. A reprodukálhatóság javítására különféle módszerek alkalmazása vált ismertté. Így a 2425286 lsz-ú NSZK szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet, amely két páro- 25 logtató forrást használ. Az egyikből arzénmentes, a más kból arzéntartalmú szeiénvegyületet párologtatnak és ezek megfelelően összehangolt fűtésével javítják az arzénkoncentráció kézbentartását. A 2553825 lsz-ú NSZK szabadalmi leírás szerint a 30 párologtató tégelybe több szelént mérnek be, mint amennyit egy művelethez elhasználnak, majd a felrakódó réteg meghatározott vastagsága esetén a pa'rologtatást megszakítják. Ismeretes olyan módszer is, hogy az elkészült rétegek 35 felső részéből mechanikus kezeléssel eltávolítanak néhány százaléknyi anyagot, így csökkentve a minőségi szórásokat. Alkalmaznak olyan eljárást is, amelynél az elkészült réteget utólagos hőkezelésnek vetik alá, ezáltal csök- 40 kentve a fényelektromos tulajdonságok jelentős ingadozását. A felsorolt módszerek, eljárások csökkentik a gyártási szórást, azonban még mindig hagynak nemkívánatos bizonytalanságot a minőségi színvonalban. 45 A jelen találmány célja az, hogy a fényérzékeny réteg párologtatása során a korábbiaknál jobban kézbentartható rétegnövekedési körülményeket biztosítson, amely a szennyező anyagok alkalmas megválasztása esetén kiemelkedő minőségi színvonalat és reprodukálhatóságot 50 eredményez. Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy a párologtatási térszög behatolásával kedvező hatást gyakor ríhatunk a rétcgfelépülés módjára. Ismeretes, hogy a tiszta szelénnel készült rétegek 55 fényelcktromos tulajdonságainak optimuma adott vákuum, hordozóanya'g és hordozóhőfok esetén meghatározott rétegnövekedési sebességhez tartozik. A szakirodalom szerint ez az érték az 1 p/perc növekedési sebesség környékén van. 50 Szennyezett szelén esetén is van ilyen optimális növekedési sebesség, amelynek értéke általában 1 p/perc és 5 p/perc határok közé esik és függ a szennyezők fajtájától, ezek kombinációjától és a koncentráció-arányoktól. Ugyanakkor az azonos rétegnövekedés megvalósít- 65 2
