CN86108363A

CN86108363A - 光接收元件

Info

Publication number: CN86108363A
Application number: CN86108363.6A
Authority: CN
Inventors: 本田充; 小池淳; 小川恭介; 村井启一
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-11-01
Filing date: 1986-11-01
Publication date: 1987-07-15
Also published as: JPS62106468A; ATE59711T1; US4797299A; EP0222568A3; EP0222568B1; DE3676445D1; CN1011835B; EP0222568A2; AU6457186A; CA1285415C; AU616855B2

Abstract

光接收元件的光敏层由含硅原子及含锗、锡原子中至少一种原子的非晶材料构成，表面层由含硅原子及含氧、碳、氮原子中至少一种原子的非晶材料构成，基底表面由具有微小不平整内表面的球形凹痕构成，光频带隙匹配在光敏层和表面层之间的界面上。该光接收元件解决了所有用非晶硅制成光接收层的传统元件中的问题，特别是有效地防止了由干涉现象在图像中引起的干涉条纹，即使用可能产生干涉的相干激光束作光源，也能形成高质量图像。

Description

本发明是关于对电磁波，如对光（这里光是广义的，如紫外线、可见光线、红外线、X射线和γ射线），敏感的光接收元件。更具体地讲，本发明涉及的是经改进的光接收元件，它特别适合用于使用相干光，如激光光束的场合。

为记录数字图像信息，已经有已知的方法，如先根据数字图像信息调制激光光束，并以该激光束光学扫描一个光接收元件，从而形成静电潜像，然后显影这些潜像或进一步施加变换，定影或进行类似其它所需的处理。尤其，在使用电子摄影工艺以形成图像的方法中，通常是使用一个氦氖激光器或一个半导体激光器（发射波长一般在650-820nm范围）来记录图像，这种激光器做为激光光源尺寸小且价格便宜。

另外，作为适合于使用半导体激光器情况的电子摄影光接收元件，那些包括含有硅原子的非晶材料（以下称为“a-si”）的光接收元件，例如，在公开号为86341/1979和83746/1981的日本专利中所公开的，已经被确认是值得注意的，因为同已知的其它种类的光接收元件相比，它们除了在光敏区具有优良的偶合特性外，还具有较高的维氏硬度，并且在环境污染方面问题较少。

然而，当构成上述光接收元件的光接收层做成单层结构的a-si层时，必须从结构上在特定数量范围内将氢原子或卤素原子，或者甚至硼原子掺杂到a-si层内，以便维持电子摄影所需的大于10¹²Ωcm的暗电阻，同时保持它们的高光灵敏度。这样，设计光接收元件的灵活性就受到相当严格的限制，例如在形成这个光敏层时对各种条件需要严格控制。于是，提出了克服上述问题的一些建议，根据这种设计，在把暗电阻降低到一定程度时，仍能有效地利用高光灵敏度，即，光接收层是这样构成的，它具有两层或更多层，这些层具有不同的导电率并叠合在一起，其中在光接收层内形成有一个耗尽层，如公开号为171743/1979、4053/1982和4172/1982的日本专利所公开的。另外，也可以用一个多层结构来改善表面暗电阻在这种多层结构中，有一个阻挡层置于基底和光接收层之间，或置于，光接收层的表面上，如在公开号为52178/1982、52179/198252180/1982、58159/1982、58160/1982和58161/1982的日本专利中所公开的。

但是，具有多层结构的光接收层的那些光接收元件每层的厚度並不平整如一。在使用这些元件来进行激光记录的情况下，由于激光束为相干单色光，则从激光辐射一侧的光接收层自由表面反射的光，与从构成光接收层的各层之间的界面以及从基底与光接收层的界面反射的光经常会产生相互干涉（以下将自由表面和层界面统一称为“界面”）。

干涉将在形成的图像中产生所谓干涉条纹图案，这些图案将导致图像失真。尤其是在高层次的中间色调的图像情况下，获得的图像在可辨度方面将变得非常差。

此外，有一点非常重要，那就是当所用的半导体激光器的波长范围增大，光接收层中对激光束的吸收减小，从而上述干涉现象将变得更加显著。

这就是说，在两层或多层结构的情况，干涉效应对每一层都发生，并且干涉结果将相互叠加，显示出干涉条纹图案，这些干涉条纹将直接对转换元件产生影响，并因此使干涉条纹在该元件上转换和定影，最后在可见图像中造成与干涉条纹图案对应的图像失真。

为了克服这些问题，已提出一些方法，如，（a）用钻石工具磨削基底表面以形成不平整度为±500

至±10000

的光散射表面（参考如公开号为162975/1983的日本专利）;（b）通过用黑色铝氧化膜处理铝基底的表面，或通过将碳、有色颜料或染料扩散到一种树脂里来设置一个光吸收层（参考如公开号为165845/1982的日本专利）;（c）通过用无光铝氧化膜工艺处理基底表面，或用喷沙方法造成一个微粒状不平整面，在铝基底上设置一个防光反射散射层（参考如公开号为16554/1982的日本专利）。

虽然上述方法在一定程度上提供了较满意的结果，但它们还是不能有效地完全消除在图像中的干涉条纹图案。

也就是说，在方法（a）中，由于在基底表面形成了具有单位t的许多不平整面，所以由光的散射效应能在一定程度上阻止干涉条纹图案产生。然而，在光散射时，规则的反射光仍然存在，因此由这种反射光产生的干涉条纹图案仍然存在;此外，由于在基底表面的光散射效应，辐照光斑变大，从而导致析像能力实质上下降。

在方法（b）中，仅通过黑色铝氧化膜处理不可能作到完全吸收，反射光在基底表面仍然存在。而且，在设置颜料扩散树脂层的情况下，还存在着各种问题，在形成a-si层时，引起树脂层除气，致使最终形成的光接收层的质量明显变坏：在形成a-si层时，等离子体损坏了树脂层，其原有的吸收功能降低，而且由于表面状态恶化，对继续形成a-si层将带来所不期望的影响。

在方法（c）中，以入射光为例，一部分入射光在光接收层表面被反射，成为反射光，而其余部份作为透射光进入光接收层内部。透射光的一部份在基底表面被散射成为漫反射光，其余部份有规则地被反射成为反射光，其中有一部份形成出射光。但是，这个出射光是一个和反射光产生干涉的分量。总之，由于这种光的存在，干涉条纹图案就不能被完全消除。

另外，为防止这种情况下的干涉，有人试图增加基底表面的漫反射能力，以使得在光接收层内部不发生多次反射。但这又在光接收层内造成光的漫反射，引起晕影，最终降低了析象能力。

具体地讲，在多层结构的光接收元件中，如果基底表面不规则地变得粗糙，则在第一层表面的反射光、在第二层的反射光和在基底表面的规则反射光将相互干涉，从而在光接收元件中按照各层的厚度产生干涉条纹图案。因此，在多层结构的光接收元件中，使基底表面不规则地变粗糙不可能完全防止产生干涉条纹。

在使用喷沙或类似的其它方法来使基底表面不规则地变粗糙的情况中，表面粗糙度在不同区域都有变化，粗糙度的不均匀性甚至发生在同一区域，这就给生产控制带来问题。另外，常常随机地形成相对大的突起，这种大的突起在光接收层中引起局部故障。

进而，即使基底表面规则地变粗糙，因为光接收层通常是按基底表面的不平整形状沉积，所以基底不平整面上的倾斜面将平行于光接收层的不平整面上的倾斜面，这样入射光就会产生亮区和暗区。在这种光接收层内，由于层的厚度在整个光接收层上不一致，就产生了亮暗带图形。因此，仅仅有规则地使基底表面粗糙不能完全防止干涉条纹图案的发生。

进一步讲，在有规则粗糙表面的基底上沉积多层结构的光接收层的情况中，由层与层之间的界面反射光产生的干涉，与由基底表面的规则反射光和光接收层表面的反射光之间产生的干涉相结合，因此情形比在单层结构的光接收元件中发生的干涉条纹更为复杂。

本发明的目的是要提供一种包括一个主要由a-si组成的光接收层的光接收元件，这种元件避免了上述问题，并能满足各种要求。

这就是说，本发明的主要目的是要提供一种光接收元件，它包括由a-si构成的光接收层，它的光的、电的，光电导性能总是基本稳定的，几乎不受工作环境的影响，它有优良的抗光疲劳性能，重复使用不会使性能衰退，它寿命长，防潮性能好，它没有或几乎没有剩余潜能，它还使生产控制变得容易。

本发明的另一个目的是提供一种光接收元件，它包括由a-si组成的一个光接收层，其在整个可见光区域具有高的光灵敏度，尤其是与半导体激光器的匹配性能优良，并显示出快速光响应。

本发明的其它目的是提供一种光接收元件，它包括由a-si组成的一个光接收层，其具有高光灵敏度，高的信噪比和高的承受电压特性。

本发明的进一步的目的是要提供一种光接收元件，它包括一个由a-si组成的光接收层，其在基底和基底上的各层之间，或各叠层之间有着良好的紧密附着性，在结构安排和优良的层质量方面既严格又稳定。

本发明的进一步的目的是要提供一种光接收元件，它包括由a-si组成的一个光接收层，其适合于使用相干光形成图像，避免发生干涉条纹图案，并且即使重复使用很长时间仍然避免逆显影光斑，还避免图像失真或图像模糊，它具有高析像能力，以清楚的中间色调显示出高层次，能够提供高质量的图像。

通过参考附图并阅读对本发明的较佳实施例的下述描述，上述的和其它的目的，以及本发明的特征就变得一目了然了。

图1示意地给出根据本发明的光接收元件的一个例子。

图2和图3是局部放大图，表示根据本发明的光接收元件中，防止发生干涉条纹的原理。

图2表示以球形凹痕在基底表面形成不平整面，就能在光接收元件中防止发生干涉条纹。

图3表示在传统光接收元件中，干涉条纹的发生，其中光接收层设置在表面规则地粗糙化的基底上。

图4和图5是示意图，表示根据本发明的光接收元件的基底表面的不平整形状和制备这种不平整形状的方法。

图6（A）和图6（B）是略图，示意地表示适合于在本发明的光接收元件的基底上形成所述不平整形状的一种设备的构造的例子，其中，

图6（A）是一个正视图，

图6（B）是一个垂直剖面图。

图7到图15表示在本发明的光接收元件的光敏层中，锗原子或锡原子沿厚度方向的分布。

图16到图24表示在本发明的光接收元件的光敏层中氧原子、碳原子或氮原子沿厚度方向的分布，或者第三族原子或第五族原子沿厚度方向的分布，纵坐标代表光敏层的厚度，横坐标代表有关原子的分布浓度。

图25到27示出了在根据本发明的光接收元件的表面层中，硅原子、氧原子、碳原子和氮原子在厚度方向上的分布，其中纵坐标代表表面层的厚度，横坐标分别代表各原子的分布浓度。

图28是一个采用辉光放电工艺的生产设备的示意说明图，该设备是分别制备根据本发明的光接收元件的光敏层和表面层的设备的一个例子。

图29是采用激光束的图像曙光设备的示意图。

图30到图45表示形成本发明的光接收层的过程中气体流速的变化，其中纵坐标表示光敏层或表面层的厚度，横坐标分别表示所用气体的流速。

为克服传统光接收元件的上述问题並达到上述目的，本发明者们进行了认真的研究，结果，根据下面所述的研究结论完成了本发明。

也就是说，本发明涉及一种光接收元件，其特征在于：在具有由微小球形凹痕构成的不平整表面，而每个凹痕又具有微小不平整内表面的基底上有一个光接收层，该光接收层具有一个由非晶材料组成的光敏层和一个由非晶材料组成的表面层，组成光敏层的非晶材料包含硅原子并且至少包含或者锗原子或者锡原子，组成表面层的非晶材料包含硅原子并且至少包含从氧原子、碳原子和氮原子中选出的一种原子。在光接收层中，一个光频带隙（optical band gap）匹配在所述光敏层和上述表面层之间的界面上。

此外，本发明者们在认真研究后，得到如下结论要点。

其一是，在基底上设置着具有光敏层和表面层的光接收层的光接收元件中，当表面层的光频带隙和直接设置着表面层的光敏层的光频带隙在表面层和光敏层间的界面上匹配时，就能防止入射光在表面层和光敏层之间的界面上反射，並能克服由于形成表面层时层厚不均匀和/或因表面层磨损造成的层厚不均匀而导致的干涉条纹或灵敏度不均匀这样的问题。

另一个要点是，通过在基底的表面上设置由许多具有微小不平整内表面的微小球形、凹痕构成的不平整状态，能够克服那种在基底上有许多层的光接收元件中成象时发生干涉图案的问题。

这些研究结果是以本发明者们进行各种实验所获得的论据为根据的。

为了有助于对上面所述的内容的理解，将结合附图作下列说明。

图1为表示本发明光接收元件100的层结构简图。光接收元件由基底101，以及依次在基底上形成的光敏层102和具有自由表面104的表面层103构成。基底101具有由许多微小球形凹痕构成的不平整表面，每个凹痕又具有微小不平整的内表面。光敏层102和表面层103是沿着各个不平整面的倾斜面形成的。

图2和图3是说明在本发明的光接收元件中如何解决干涉条纹图案问题的视图。

图3为传统光接收元件的一个局部放大视图。其中，多层结构的光接收层沉积在基底上，基底的表面被规则地打毛。图中，301是光敏层，302为表面层，303为自由表面，而304为光敏层与表面层之间的界面。如图3所示，在基底表面仅由研磨或其它类似的方法规则地打毛的情况下，由于光接收层通常是在基底表面上沿着不平整形状部分形成的，所以基底表面上不平整面的倾斜面与光接收层的不平整面的倾斜面是相互平行的。

由于这种平行性，在光接收层由两层（即光敏层301和表面层302）组成的多层结构的光接收元件中，总是存在着下列问题。因为光敏层和表面层之间的界面304与自由表面303平行，界面304处的反射光R₁的方向与自由表面处的反射光R₂的方向互相重合，因此，根据表面层的厚度产生一个干涉条纹。

图2为图1所示本发明的光接收元件的一个局部放大视图。如图2所示，在本发明光接收元件中的基底表面上形成由许多具有微小不平整内表面（未示出）的微小球形凹痕构成的不平整形状，并且，基底表面上的光接收层是沿该不平整形状沉积的。因此，在多层结构的光接收元件中（例如，元件中的光接收层包括光敏层201和表面层202），光敏层201和表面层202之间的界面204以及自由表面层203分别沿着基底表面上的不平整形状按照由球形凹痕构成的不平整形状形成。假设界面204处形成的球形凹痕的曲率半径为R₁，在自由表面处形成的球形凹痕的曲率半径为R₂，由于R₁与R₂不等，所以，由界面204反射的光和由自由表面203反射的光具有互不相等的反射角，即图2中的Q₁和Q₂不等，这些反射光的方向不同。此外，用图2所示的L₁、L₂和L₃，以L₁+L₂-L₃表示的光程差不是恒定的而是可变的，因此发生了与所谓的牛顿环现象相应的剪切干涉，干涉条纹在凹痕中被弥散。而且，如果在光接收元件产生的图象中干涉环以微观的形式出现，则它是肉眼所看不见的。

也就是说，在具有这种表面形状的基底上形成多层结构光接收层的光接收元件中，产生图象的条纹图案是由通光接收层並在层界面处反射的光与基底表面处反射的光相互干涉而得到的，由此能够得到可形成极好图象的光接收元件。

此外，本发明光接收元件的基底表面上由球形凹痕构成的不平整形状的曲率半径R和宽度D构成了一个重要的因素，该因素对有效地防止在本发明的光接收元件中出现干涉条纹方面有很好的效果。本发明者们进行了各种不同的实验，结果发现了下列事实。

即，如果曲率半径R和宽度D满足下列关系：

(D)/(R) ≥0.035

在各个凹痕中就出现0.5或0.5个以上由剪切干涉引起的牛顿环。而如果它们满足下列关系：

(D)/(R) ≥0.055

在各个凹痕中就出现1个或1个以上由剪切干涉引起的牛顿环。

根据上面所述，推荐选择D/R大于0.035，最好是大于0.055，以便在各个凹痕中弥散整个光接收元件产生的干涉条纹，从而防止在光接收元件中出现干涉条纹。

而且，要求由磨出的凹痕形成的不平整面的宽度最大约为500微米，以小于300微米较佳，最好不大于100微米。

此外，要求基底球形凹痕的内表面的微小不平整的高度，即球形凹痕的内表面的表面粗糙度rmax处于0.5到20微米的范围内。

也就是说，在上述rmax小于0.5微米时，得不到充分的弥散效果，而在rmax大于20微米时，微小不平整面的不平整幅度和球形凹痕比起来就显得太大了，使其不能形成所需要的球形，从而导致产生这样一种光接收元件，其不能有效地防止干涉条纹的出现。除此而外，在这样的基底上沉积光接收层时，得到的光接收元件具有这样的光接收层，其伴随有一个不希望有的不平整性，这种不平整性往往在形成的可见图象上产生缺陷。

根据上面所述的研究结果完成了本发明。

本发明的光接收元件中设置在具有上述特殊表面的基底上的光接收层是由光敏层和表面层构成的。光敏层由含有硅原子、并至少含有锗原子或锡原子的非晶材料组成，最好是由含有硅原子（si）、至少含有锗原子（Ge）或锡原子（Sn）、並至少含有氢原子（H）或卤素原子（X）的非晶材料〔以下称为“a-si（Ge，Sn）（H，X）”〕，或至少含有选自氧原子（O）、碳原子（C）和氮原子（N）中的一种原子的a-Si（Ge，Sn）（H，X）〔以下称为“a-Si（Ge，Sn）（O，C，N）（H，X）”〕构成。而上述非晶材料可以含有一种或多种在需要时控制导电率的掺杂物。

光敏层可以是一个多层结构，它最好包括一个由电荷注入阻挡层和/或含有用来控制导电率的掺杂物的电绝缘材料构成的所谓隔离层作为一层组成层。

表面层由含有硅原子、至少一种从氧原子、碳原子和氮原子中选出的原子的非晶材料构成，最好由包含硅原子（Si）、至少一种从氧原子（O）、碳原子（C）和氮原子（N）中选出的原子，以及至少包含氢原子（H）或卤素原子（X）的非晶材料〔以下称为“a-Si（O，C，N）（H，X）〕构成。

在制备本发明光接收元件的光敏层和表面层时，因为需要把它们的厚度精确控制在光学量级，以便有效地达到本发明的上述目的，通常使用的方法有真空沉积技术，如辉光放电法、溅射法或离子镀法。除了这些方法外，也可以用光学化学汽相沉积法和热化学汽相沉积法。

现在将参照附图更具体地说明本发明的光接收元件。这一说明不用来限制本发明的范围。

基底

本发明的光接收元件中的基底101具有一个带微小不平整面的表面，该不平整面小于光接收元件所需要的分辨能力，並且该不平整面是由许多微小球形凹痕构成的，而每个凹痕又具有微小不平整内表面。

参考图4、图5（A）、5（B）和5（C）具体说明基底表面的形状以及推荐的制备这一形状的方法实例。应注意的是，本发明光接收元件中基底的形状及其制备方法並不仅仅局限于此。

图4为本发明光接收元件中基底表面形状的典型实例的简单示意图，其中不平整形状部分被放大了。

图4中示出基底401、基底表面402、一个球形凹痕（球形小坑）的不平整形状403、具有微小不平整面的球形凹痕的内表面404，以及具有微小不平整表面404′的刚球403′。

图4也示出制备基底表面形状的推荐方法的一个例子。

这就是说，使刚球403′从基底表面402上方选择高度的位置上自由落下，撞击在基底表面402上，从而形成具有微小不平整内表面404的球形凹痕403。通过使许多半径R′基本相同的刚球403′从相同的高度h同时或相继落下，就能在基底表面402上形成许多曲率半径几乎相同且具有几乎相等宽度D的球形凹痕。

图5（A）至5（C）给出几个典型的基底实施例，如上所述，这些基底表面上形成了由许多具有微小不平整内表面的球形凹痕构成的不平整形状。

在图5（A）至5（C）中，示出了基底501、基底表面502、具有微小不平整（未示出）内表面的球形凹痕（球形小坑）504或 504′以及表面具有微小不平整（未示出）的刚球503或503′。

在图5（A）所示的实施例中，通过使许多球体503，503……从同一个高度规则地落到基底501的表面502上的不同位置，形成许多曲率半径和宽度基本相等的凹痕（球形小坑）504、504……，它们彼此紧密交叠，从而规则地形成一个不平整形状。在这种情况下，要形成互相交叠的凹痕504、504……，必然需要球体503、503……自由落下，以使得各个球体503、503……对基底表面502的碰撞次数互相替代。

在图5（B）所示的实施例中，通过使两种不同直径的球体503，503′……从高度彼此相等或不等的位置下落，形成许多具有两种曲率半径和两种宽度的凹痕504、504′……，这些凹痕在基底501的表面502上稠密地互相交叠在一起，从而形成表面具有不规则高度的不平整状态。

此外，在图5（C）所示的实施例中（基底表面的正视图和剖面图），通过使许多直径相同的球体503、503……从相同的高度不规则地下落到基底501的表面502上，形成曲率半径基本相等而宽度不同的许多凹痕504、504……，这些凹痕彼此交叠在一起，从而形成一个不规则的不平整状态。

如上所述，最好通过使具有微小不平整表面的刚球依次落到基底表面，来形成由具有微小不平整内表面的球形凹痕构成的基底表面的不平整形状。在这种情况下，适当选择各种不同条件，诸如刚球的直径、下落高度、刚球和基底表面的硬度或下落球体的数量，就能在基底表面上以预定的密度形成许多具有所需曲率半径和宽度的球形凹痕。也就是说，根据要求选择上述各种条件可以灵活随意地调节基底表面上形成的不平整面的凹下深度和间距，由此便能获得表面具有所需不平整形状的基底。

为了把光接收元件基底的表面做成不平整的形状，已提出用车床、铣刀等金刚石切削工具研磨而形成这样一种形状的方法，这种方法在某种程度上是有效的。但是，这种方法存在着下列问题：需要使用切削油，需要除去切削加工中必然产生的切屑，並需要去除残留在切削表面上的切削油，这毕竟使制造工作复杂化並降低了工作效率。在本发明中，由于基底的不平整表面形状是用如上所述的球形凹痕构成的，因此能很方便地制备出具有所需不平整形状表面的基底，而完全没有上面所述种种问题。

本发明所用的基底101可以是导电的或绝缘的。导电的基底可以包括，例如，NiCr、不锈钢、Al、Cr、Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt和Pb等金属或它们的合金。

电绝缘的基底可以包括，例如、聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、醋酸纤维、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等合成树脂薄膜或薄片，以及玻璃、陶瓷及纸的薄膜或薄片。最好对电绝缘基底的至少一个表面进行导电处理，並把光接收层做在这样处理过的表面上。

例如在以玻璃为基底时，在其表面上设置一层由NiCr、Al、Cr、Mo、Au、Ir、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pd、In₂O₂、SnO₃、ITO（In₂O₃+SnO₂）等制成的薄膜，即可使其得到导电性。对于聚碳酸酯这样的合成树脂膜，用真空沉积、电子束汽相沉积、溅射等方法把NiCr、Al、Ag、Pb、Zn、Ni、Au、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、Tl和Pt等金属薄膜沉积在树脂膜的表面或把金属叠加在表面上便可使它具有导电性。基底可以为圆筒状、带状或平板等任何形状，这可根据使用情况适当地确定。例如，在使用图1所示的光接收元件作为电子摄影的成象之件的情况下，基底最好做成首尾相接的带状，或在连续高速生产时做成圆筒形。适当确定基底部件的厚度，以便按需要制成光接收元件。在光接收元件需要具有良好柔韧性的情况下，可以把基底做得尽可能的薄，只要它还能有效地起到基底的作用就行。不过，从制造和处理或基底的机械强度的角度来看，其厚度通常超过10微米。

下面将结合附图6（A）和6（B），说明制备基底表面的装置的一个实施例，这里本发明的光接收元件是用作电子摄影用的光接收元件的，不过，本发明不只局限于这一实施例。

对于用电子摄影的光接收元件的基底来说，圆筒状的基底被做成拉拔成型的管子，这是通过一般的挤压加工把铝合金或其它材料加工成船厅管或卷筒管，再进一步拉拔，随后按光学要求进行回火处理而得到的。然后，用图6（A）或6（B）所示的制造装置在圆筒状基底表面上形成不平整的形状。

在基底表面形成如上所述的不平整形状所用的刚球可以包括，例如，由不锈钢、铝、钢、镍、黄铜以及其它类似的金属、还有陶瓷和塑料制成的各种刚球。其中，从使用寿命及降低成本的角度来说，不锈钢或钢制的刚球比较好。这种刚球的硬度可以大于或小于基底。不过，在重复使用刚球的情况下，要求球的硬度大于基底的硬度。

为了形成上述特殊形状的基底表面，需要使用表面具有微小不平整面的刚球。

根据机械处理方法，如果用诸如压花加工和加波纹等塑性加工处理的方法和象无光研磨这样的表面打毛方法，或者根据象酸腐蚀或碱腐蚀这样的化学处理方法可制备出这样的刚球。

通过电抛光、化学抛光或研磨抛光、或阳极氧化涂敷、化学涂敷、打底层（Planting）、涂珐琅、涂漆、蒸发膜成型或化学汽相膜成型，对刚球进行表面处理，可以适当调节在刚球表面上形成的不平整面的形状（高度）或硬度。

图6（A）和6（B）是整个制造装置的筒略剖面图，其中示出了一个制备基底用的铝圆筒601，可以预先在圆筒601的表面上做成适当的光洁度。圆筒601由转轴602支承着，转轴由一个合适的驱动装置603（如马达）驱动，並使其可绕轴的中心转动。考虑到要形成的球形凹痕的密度和所用刚球的数量的同时，适当地确定和控制转速。

一个转动容器604由转轴602支承着，並以与圆筒601相同的转动方向转动。转动容器604容纳有许多具有微小不平整表面的刚球605，605……。刚球被许多设置在转动容器604内壁上的凸棱606、606……卡住，通过转动容器604的转动将这些球带到容器的上部。然后，在转动容器604的转动速度保持在一个适当值时，刚球605、605…连续落下撞击到圆筒601的表面上，从而形成许多具有微小的不平整内表面的球形凹痕。

可以用下列方式构成制备装置。即，在转动容器604的侧壁上均匀打孔，以便允许由放置在转动容器604外侧的一个或几个喷淋管607喷射式供给的洗涤液通过该孔，从而冲洗圆筒601、刚球605、605……以及转动容器604的内表面。

此时，能把由于刚球之间或刚球与容器内壁之间接触产生的静电而产生的附加物质冲洗掉，以便在没有这种附加物质的圆筒表面形成所需形状。要用这样的液体作洗涤液，其干燥后不产生任何固体残迹或任何残渣。就此而言，不挥发油或它与三氯乙烷或三氯乙烯这样的洗涤液的混合物较好。

光敏层

在本发明的光接收元件中，把光敏层102设置在上述的基底上。该光敏层是由a-si（Ge，Sn）（H，X）或者a-si（Ge，Sn）（O，C，N）（H，X）构成的，最好包含一种能控制导电率的物质。

具体地说，包含在该光敏层中的卤素原子（X）有氟、氯、溴和碘，其中氟和氯最好。包含在光敏层102中的氢原子的含量（H），卤素原子的含量（X）或氢原子和卤素原子的含量之和（H+X）一般为1～40原子百分浓度，最好是5-30原子百分浓度。

在本发明的光接收元件中，光敏层的厚度是有效地达到本发明的目的的重要因素之一，因而，在设计光接收元件时，应给予足够的注意，以提供性能合乎要求的元件。该层的厚度一般为1～100um，比较好的是1～80um，最好是2～50um。

在本发明的光接收元件的光敏层中掺入锗原子和/或锡原子的主要目的是，改善光接收元件的长波区的吸收光谱特性。

也就是说，通过把锗原子和/或锡原子掺入到光敏层中，使本发明的光接收元件具有许多很好的特性。具体地说，使得它对于从短波长到长波长覆盖可见光的很大范围内的光波更加敏感，并使它对光的响应更快。

当把半导体激光器的辐射作为光源时，这种效果就更加重要了。

在本发明的光接收元件的光敏层中，可以在整个层区或邻接基底的部分层区包含锗原子和/或锡原子。

在后一种情况，光敏层具有这样一种层结构，即按照包含锗原子和/或锡原子的组成层和既不包含锗原子又不包含锡原子的另一组成层这样的顺序从基底一侧开始进行叠合。

在把锗原子和/或锡原子掺入整个层区，或者是在只掺入部分层区的情况，都可把锗原子和/或锡原子进行均匀或非均匀的分布，（均匀分布是指在光敏层里，不论沿与基底表面平行的方向还是沿厚度方向，锗原子和/或锡原子的分布都是均匀的;非均匀分布是指在光敏层里，锗原子和/或锡原子的分布是，沿与基底表面平行的方向是均匀的，而沿其厚度方向是非均匀的）。

而且，在本发明的光接收元件的光敏层中希望光敏层中的邻接基底一侧，锗原子和/或锡原子以均匀状态分布的含量相对大些，或者在基底一侧的层区比自由表面一侧的层区含量大。在这些情况下，当把邻接基底一侧层区的锗原子和/或锡原子的分布浓度做得很高时，在以长波长，例如半导体激光器的辐射为光源的情况下，在靠近光接收层的自由表面一侧的组成层或层区中很难吸收的长波长的光，在邻接光接收层基底的组成层或层区中可以基本上完全被吸收。这就直接避免了来自基底表面的反射光所引起的干涉。

如上所述，在本发明的光接收元件的光敏层中，可以把锗原子和/或锡原子均匀地分布在整个层区或部分组成层区，或者把它们连续地沿其层厚度方向非均匀地分布在整个层区或部分组成层区。

下面，通过参考图7到图15来说明光敏层中沿厚度方向锗原子分布的典型实例。

在图7到图15中，横坐标代表锗原子的分布浓度C，纵坐标代表整个光敏层或者邻接基底的部分组成层的厚度，tB代表邻接基底的光敏层的极限位置，tT代表远离基底的邻接表面层的另一极限位置，或者是包含锗原子的组成层与不包含锗原子的组成层之间的界面位置。

也就是说，包含锗原子的光敏层是从tB一侧向t_T一侧形成的。

在这些图中，为了帮助理解把厚度和浓度进行了示意的放大。

图7表示在光敏层中的锗原子沿厚度方向分布的第一个典型实例。

在图7所示的实例中，锗原子的分布是，在从位置t_B（在此位置包含锗原子的光敏层与基底的表面相接触）到位置t₁的范围内，其浓度C为常数C₁，在从位置t₁到界面的位置t_T，其浓度C从C₂逐渐连续地减少。在界面位置t_T锗原子的浓度基本为零（所谓“基本为零”是指其浓度比可测到的极限值低）。

在图8所示的实例中，锗原子的分布是从位置tB的浓度C₃逐步连续地减少到位置t_T的浓度C₄。

在图9所示的实例中，锗原子的分布是，从位置t_B到位置t₂的范围内浓度C₅为常数，从位置t₂到位置tT的范围内其浓度逐渐连续地减少，在位置t_T的浓度基本为零。

在图10所示的实例中，锗原子的分布是，在从位置t_B到位置t₃的范围内浓度C₆逐渐连续地减少，在从位置t₃到位置t_T的范围内浓度很快连续地减少。在位置t_T的浓度基本为零。

在图11所示的实例中，锗原子的分布浓度C是，在从位置t_B到位置t₄的范围内浓度不变，为C₇，在从位置t₄到位置t_T的范围内浓度线性地减少。在位置t_T的浓度是零。

在图12所示的实例中，锗原子的分布是，在从位置tB到位置t₅的范围内，浓度不变，为C₈，在从位置t₅到位置t_T的范围内其浓度从C₉线性地减少到C₁₀。

在图13所示的实例中，锗原子的分布是，在从位置tB到位置tT的范围内其浓度线性地减少到零。

在图14所示的实例中，锗原子的分布是，在从位置tB到位置t₆的范围内，浓度从C₁₂线性地减少到C₁₃，在从位置t₆到位置tT的范围内，浓度C₁₃保持为常数。

在图15所示的实例中，锗原子的分布是，在位置tB的浓度C₁₄缓慢地减少，然后在从位置tB到位置t₇的范围内很快地减少到浓度C₁₅。

在从位置t₇到位置t₈的范围内，其浓度首先很快地减少，然后缓慢地减少到位置t₃的浓度C₁₅。在位置t₈和位置t₉之间其浓度缓慢地减少到C₁₇。在位置t₉和位置tT之间浓度C₁₇进一步减少到基本为零。其浓度的减少如曲线所示。

在图7到图15中表示了在光敏层102里锗原子和/或锡原子沿厚度方向分布的几个实例。在本发明的光接收元件中，在光敏层中的锗原子和/或锡原子的浓度应该是，在邻接基底的地方比较高，而在邻接界面tT的地方应相当低。

换句话说，希望构成本发明的光接收元件的光敏层具有一个邻接基底的区域，在该区域中锗原子和/或锡原子局部地达到一个比较高的浓度。

最好是在从界面位置t_B起5μm内形成本发明的光接收元件的这种局部区域。

该局部区域可以整个地或部分地占据从界面位置tB开始的5μm厚度范围。

该局部区域是整个地还是部分地占据该层，取决于对形成的光接收层的性能要求。

在该局部区域中包含的锗原子和/或锡原子沿厚度方向的分布是，以硅原子的含量为基准，锗原子和/或锡原子的最大浓度Cmax大于1000Ppm原子浓度，大于5000Ppm原子浓度较好，最好是大于1×10⁴Ppm原子浓度。

换句话说，在本发明的光接收元件中，包含锗原子和/或锡原子的光敏层的构成最好是，它的分布的最大浓度Cmax位于从tB（或从基底一侧）算起5μm厚度之内。

在本发明的光接收层中，应该适当地确定在光敏层中锗原子和/或锡原子的含量，以便有效地实现本发明的目的，它通常是1～6×10⁵Ppm原子浓度，较好的是10～3×10⁵Ppm原子浓度，更好的是1×10²-2×10⁵Ppm原子浓度。

可以在本发明的光接收元件的光敏层里掺入从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子。这对提高光接收元件的光灵敏度和暗电阻，以及改善基底和光接收层之间的粘着性上都是有效的。

在把从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子掺入到本发明的光接收元件的光敏层中时，要根据上述的目的和予期的效果沿层厚度方向作均匀的或非均匀的分布，同时也根据上述的目的和予期的效果来改变其含量。

也就是说，在提高光接收元件的光灵敏度和暗电阻时，它们的含量在光敏层的整个层区是均匀分布的。在这种情况，从碳原子、氧原子和氮原子中选出的至少一种原子在光敏层中的含量可以比较少。

在改善基底与光敏层之间的粘着性时，把从碳原子、氧原子和氮原子中选出的至少一种原子，在构成邻接基底光敏层的层中均匀地分布，或者，从碳原子、氧原子和氮原子中选出的至少一种原子的浓度分布是，在基底的光敏层的极限位置比较高。在这种情况，为了改善与基底的粘着性，要使从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子的含量比较大。

除了上述对光接收层所要求的性能以外，在考虑到比如与基底接触的界面上的性能这类有机相互关系时，也要确定在本发明的光接收元件的光敏层中，从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子的含量。它通常为0.001-50原子百分浓度，0.002-40原子百分浓度较好，最合适的是0.003-30原子百分浓度。

另外，在对光敏层的整个层区掺入这种元素时，或者掺入该元素的层区厚度比例在光接收层的层厚中占得比较大时，可以使其含量的上限比较小些。也就是说，如果掺入该元素的层区的厚度为整个光敏层厚度的2/5时，通常可使其含量小于30原子百分浓度，较好的是小于20原子百分浓度，最合适的是小于10原子百分浓度。

在某些典型的实例中，把从氧原子，碳原子和氮原子中选出的至少一种原子较多地掺到本发明的光敏层的基底一侧，然后，其含量从基底一侧的极限位置到自由表面一侧的极限位置逐渐减少，在自由表面一侧接近光敏层的极限位置，进一步减少到一个比较少的量或者基本为零。下面将参考图16到图24对这些实例进行说明。然而，本发明的范围绝不仅限于这些实例。

下面把从氧原子（O）、碳原子（C）和氮原子（N）中选出的至少一种元素的含量称为“原子（O、C、N）”。

在图16到图24中，横坐标代表原子（O、C、N）的分布浓度C，纵坐标代表光敏层的厚度;t_B代表基底与光敏层之间的界面位置，t_T代表自由表面与光敏层之间的界面位置。

图16表示在光敏层中的原子（O、C、N）沿厚度方向分布的第一个典型实例。在该例中，原子（O、C、N）的分布是，在从位置t_B（在此位置光敏层与基底互相接触）到位置t₁的范围内，浓度C保持为常数C₁，在从位置t₁到位置t_T的范围内，其浓度从C₂逐渐不断地减少，在位置t_T处浓度为C₃。

在图17所示的实例中，在光敏层中所含的原子（O、C、N）的分布浓度C是，从位置t_B的浓度C₄连续地减少到位置t_T的浓度C₅。

在图18所示的实例中，原子（O、C、N）的分布浓度C是，在从位置t_B到位置t₂范围内的浓度C₆保持为常数，在从位置t₂到位置t_T的范围内浓度逐渐连续地减少，在位置t_T的浓度基本为零。

在图19的实例中，原子（O、C、N）的分布浓度C是，在从位置t_B到位置t_T的范围内，浓度从C₈逐渐连续地减少，在位置t_T的浓度基本为零。

在图20的实例中，原子（O、C、N）的分布浓度是，在从位置t_B到位置t₃的范围内，浓度C₉保持为常数，在从位置t₃到位置t_T的范围内，浓度从C₉线性地减少到浓度C₁₀。

在图21的实例中，原子（O、C、N）的分布浓度是，在从位置t_B到位置t₄的范围内，浓度C₁₁保持为常数，在从位置t₄到位置t_T的范围内，浓度线性地减少到C₁₃。

在图22的实例中，原子（O、C、N）的分布浓度C是，在从位置tB到位置tT的范围内，浓度从C₁₄线性地减少，在位置tT浓度基本为零。

在图23所示的实例中，原子（O、C、N）的分布浓度C是，在从位置tB到位置t₅的范围内，浓度从C₁₅线性地减少到浓度C₁₆，在从位置t₅到位置tT的范围内，浓度C₁₆保持为常数。

最后，在图24所示的实例中，原子（O、C、N）的分布浓度C是，在位置tB的浓度C₁₇缓慢减少，然后，在从位置tB到位置t₆的范围内，浓度很快地减少到C₁₈。在从位置t₆到位置t₇的范围内浓度首先快速地减少，然后缓慢地减少到t₇位置的浓度C₁₉，在位置t₇和位置t₈之间其浓度缓慢地减少，在位置t₈的浓度为C₂₀。在位置t₈和位置tT之间浓度从C₂₀慢慢减少到基本为零。

如图16到图24的实施例中所示，当原子（O、C、N）的分布浓度C在靠近基底一侧的光敏层部分较高，而在邻近自由表面的光敏层部分其分布浓度C显著地降低，或者基本减少到零时通过在靠近基底一侧设置一个原子（O，C，N）的分布浓度较高的局部区域，可以更加有效地改善光敏层与基底的粘着性，最好在从邻接基底表面的界面位置算起的5um之内设置这个局部区域。

可以在基底一侧含有原子（O，C，N）的光接收层的极限位置处，部分地或整个地建立这种局部区域，这可根据对形成的光接收层所要求的性能来适当确定。

希望在该局部区域中原子（O，C，N）的含量是，原子（O，C，N）分布浓度C的最大值大于500Ppm原子浓度，大于800Ppm原子，浓度较好，大于1000Ppm原子浓度最合适。

在本发明的光接收元件的光敏层中，可以把一种用于控制导电率的物质，以均匀或非均匀分布状态，掺到光接收层的整个层区或部分层区。

在半导体领域中所称的杂质，可以作为控制导电率的物质，其中适用者包括：提供P型导电率的元素周期表第Ⅲ族的原子（以下简称为“第Ⅲ族原子”）或者是提供n型导电率的元素周期表第Ⅴ族原子（以下简称为“第Ⅴ族原子”）。具体地说，这些第Ⅲ族原子可包括B（硼）、Al（铝）、Ga（镓）、In（铟）和Tn（铊），其中B和Ga比较好。这些第Ⅴ族原子可包括P（磷）、As（砷）、Sb（锑）和Bi（铋），其中P和Sb较好。

在把第Ⅲ族或第Ⅴ族原子作为控制导电率的物质掺到本发明的光接收元件的光敏层中时，根据下面所描述的目的或予期的效果，使它分布在整个层区或部分层区，而且其含量也是变化的。

也就是说，如果主要的目的在于控制光敏层的导电类型和/或导电率，则把该物质掺到光敏层的整个层区，在这里第Ⅲ族或第Ⅴ族原子的含量可相对少些，通常为1×10^-3-1×10³PPm原子浓度，较好的是5×10^-2-5×10²PPm原子浓度，最合适的是1×10^-1-5×10²PPm原子浓度。

在把第Ⅲ族或第Ⅴ族原子以均匀分布状态掺到与基底接触的层区部分时，或者这些原子的含量是，沿层厚度方向第Ⅲ族或第Ⅴ族原子的分布浓度在邻接基底一边比较高时，则包含这种第Ⅲ族或第Ⅴ族原子的组成层，或包含高浓度的第Ⅲ族或第Ⅴ族原子的层区的作用是作为电荷注入阻挡层。也就是说，在掺入第Ⅲ族原子时，通过把光敏层的自由表面进行正极性带电处理，可以有效地阻止从基底一侧向光敏层注入电子的运动。而在另一方面，在掺入第Ⅲ族原子时，通过把该层的自由表面进行负极性带电处理，可以有效地阻止从基底一侧向光敏层注入正空穴的运动。在这种情况，其含量相对来说比较大。具体来说，一般是30-50×50⁴Ppm原子浓度，50-1×10⁴Ppm原子浓度较好，最合适的是1×10²-50×10³Ppm原子浓度。对于产生预定效果的电荷注入阻挡层来说，光敏层的厚度（T）和邻接基底的含有第Ⅲ族或第Ⅴ族原子的层或层区的厚度，应当按照关系t/T≤0.4来确定。这个关系值小于0.35较好，最合适的是小于0.3。另外，层或层区厚度（t）一般是3×10^-3-10um，较好的是4×10^-3-8um，最合适的是5×10^-3-5um。

进一步，通过图16到图24所示含有原子（O，C，N）的实例，可以说明一些典型的实施例，其中掺入光接收层的第Ⅲ族或第Ⅴ族原子的分布是：在基底一侧它们的含量比较大，从基底向光接收层的自由表面其含量减少，在自由表面一侧的极限位置则比较少或基本为零。然而，本发明绝不仅限于这些实施例。

如图16到图24的实施例中所示，当第Ⅲ族或第Ⅴ族原子的分布浓度C在接近基底的光接收层部分较高，而在光敏层和表面层之间的界面处其分布浓度显著地降低，或基本减少到零时，通过在靠近一侧的部分建立一个第Ⅲ族或第Ⅴ族原子的分布浓度较高的局部区域（最好在从邻接基底表面的界面起5um范围之内建立这个局部区域），则第Ⅲ族或第Ⅴ族原子在某个层区的分布浓度比较高的上述结果，可以更有效地形成上述电荷注入阻档层。

尽管上面一直描述第Ⅲ族或第Ⅴ族原子的分布状态的单独作用，但是为了得到具有能够实现予期目的的性能的光接收元件，当然要求我们把第Ⅲ族或第Ⅴ族原子的分布状态与第Ⅲ族或第Ⅴ族原子的含量适当地结合一起考虑。例如，在基底一侧的光敏层的极限位置设置电荷注入阻档层时，可以在除了电荷注入阻档层以外的光敏层中包含用于控制一种极性导电率的物质（该极性与电荷注入阻档层中所含的用于控制导电率的物质的导电率极性不同），或者把用于控制相同极性导电率的物质加入到光接收层里，其含量明显的小于在电荷阻档层中的含量。

另外，在本发明的光接收元件中，可以设置由电绝缘材料构成的所谓隔离层，来代替在基底一侧极限位置设置的作为组组层的电荷注入阻挡层，或者可把隔离层和电荷注入阻挡层二者都作为组成层来设置。用于构成隔离层的材料可以包括，例如无机的电绝缘材料，如Al₂O₃，SiO₂和Si₃N₄，或者有机电绝缘材料如聚碳酸酯（POlycarbonate）。

表面层

本发明光接收元件的表面层103设置在前述光敏层102上，并且具有自由表面层104。

表面层103由a-Si构成，这种a-Si含有选自氧原子（O）、碳原子（C）及氮原子（N）中的至少一种原子，而且最好还含有氢原子（H）和卤素原子（X）中的至少一种原子（以下称作“a-si（O、C，N）（H，X）”），表面层103的作用是减少光接收元件自由表面104上的入射光的反射和增大透过率，以及改善光接收元件种种性能如防潮性、连续重复使用性、耐电压性、不受环境影响的特性、耐久性等。

在这种情况下，必须使表面层具有的光频带隙Eopt和直接与表面层103设置在一起的光敏层102具有的光频带隙Eopt在表面层103与光敏层102之间的界面上互相匹配，或者使这些光频带隙互相匹配到一定程度，足以防止入射光在表面层103与光敏层102之间的界面上反射。

而且，表面层的结构除了上述条件之外，为了保证足够的入射光到达设置在表面层下方的光敏层102上，希望表面层所具有的光频带隙Eopt在自由表面一侧的表面层103的极限位置上足够大。而且，在使光频带隙在表面层103与光敏层102之间的界面处匹配，以及使自由表面一侧的表面层103的极限位置上光频带隙Eopt足够大的情况下，表面层具有的光频带隙沿表面层厚度方向连续变化。

当控制用于调节包含在表面层内的各光频带隙的原子时，可通过控制选自氧原子（O）、碳原子（C）和氮原子（N）中的至少一种原子的含量来控制表面层的光频带隙Eopt沿层厚度方向上的大小。

具体地说，在与表面层相邻的光敏层的极限位置上把选自氧原子（O）、碳原子（C）及氮原子（N）（以下称为原子（O，C，N））中的至少一种原子的含量调节到几乎等于零或等于零。

再有，使原子（O、C、N）的含量从光敏层一侧的表面层的极限位置到自由表面一侧的极限位置连续地增加，并且在靠近自由表面一侧的极限位置处原子（O、C、N）的含量足够大，以防止入射光在自由表面处反射。以下参照图25至27说明几个关于表面层中原子（O、C、N）分布状态的典型实例，但本发明并不仅仅限于这些实施例。

在图25至27中，横坐标代表原子（O、C、N）及硅原子的分布浓度C，而纵坐标代表表面层厚度t，其中，t_T是光敏层与表面层之间的界面层的位置，t_F是自由表面位置，实线代表原子（O、C、N）分布浓度的变化，点划线表示硅原子（Si）分布浓度的变化。

图25表示表面层中所含原子（O、C、N）和硅原子（Si）沿层厚度方向的分布状态的第一个典型实施例。在该实施例中，原子（O、C、N）的分布浓度C从界面位置tT处的零值线性地增加到位置t₁处的浓度C₁。而另一方面，硅原子的分布浓度从位置t_T处的浓度C₂线性地减小到位置t₁处的浓度C₃。而从位置t₁至tF原子（O、C、N）和硅原子（Si）的浓度C分别保持不变，其值分别为C₁和C₃。

在图26所示的实施例中，原子（O、C、N）的分布浓度C在界面位置t_T处的零值线性地增加到位置t₃处的浓度C₄，而从位置t₃到t_F其浓度保持C₄不变。另一方面，硅原子的分布浓度C从位置t_T处的浓度C₅线性地减少到位置t₂处的浓度C₆，从位置t₂的浓度C₆线性地减少到位置t₃处的浓度C₇，并且从位置t₃到位置t_F其浓度保持C₇不变。在形成表面层的初始阶段硅原子浓度很大的情况下，膜层的形成速率增加。在这种情况下，通过在本实施例中的两个步骤中降低硅原子分布浓度，来补偿膜层的形成速率。

在图27所示的实施例中，原子（O、C、N）的分布浓度在位置t_T为零，它连续地增加到位置t₄的浓度C₈，而硅原子（Si）的分布密度C从浓度C₉连续地减小至浓度C₁₀。原子（O、C、N）的分布浓度和硅原子（Si）的分布浓度在位置t₄到位置tF范围内分别保持浓度C₃和浓度C₁₀不变。在本实例中使原子（O、C、N）的分布浓度连续地逐步增加的情况下沿表面层厚度方向的反射率的变化系数能基本保持不变。

如图25至27所示，在本发明光接收元件的表面层中，希望设置一个层区，在该层区中，原子（O、C、N）的分布浓度在光敏层一侧的表面层极限位置处基本为零，并且向自由表面连续地增加，而在自由表面一侧的表面层极限位置处相当高。在这种情况下，层区厚度通常做得大于0.1微米，以起到防反射层和保护层的作用。

希望氢原子和卤素原子中的至少一种原子也包含在表面层中，其中，氢原子（H）的含量、卤素原子（X）的含量或氢原子和卤素原子（H+X）的总含量通常为1-40的原子百分浓度，较好为5-30的原子百分浓度，最恰当为5-25原子百分浓度。

以外，在本发明中，表面层厚度也是有效地实现本发明目的最重要因素之一，它要按照要求适当地确定。根据表面层中所含氧原子、碳原子、氮原子、卤素原子和氢原子的数量之间的相互有机关系或对表面层要求的特性来确定层的厚度。而且，也要从生产率及大规模生产等经济方面来确定层的厚度。鉴于以上所述，表面层的厚度通常为3×10^-3-30微米，较好为4×10^-3-20微米，最好为5×10^-3-10微米。

采用如上所述本发明的光接收元件的层结构，在包括由所述非晶硅构成的光接收层的光接收元件中的所有不同问题都能被克服。具体地说，在利用相干激光作为光源的情况下，可以显着地防止成象时出现由于涉现象引起的干涉条纹图案，由此能够得到高质量的再现图象。

另外，因为本发明的光接收元件的灵敏度在整个可见光范围内很高，并且它在波长较长一侧的灵敏度很好，所以该光接收元件特别适用于与半导体激光匹配，同时该光接收元件具有快速光响应特性，而且它还具有比较好的电、光及光电导特性和耐电压特性，不受环境影响的特性。

具体地说，在将光接收元件应用于电子摄影的情况下，它丝毫不会对成象带来不希望的剩余潜能影响，它具有稳定的电特性，其灵敏度高和信噪比大，它还具有优良的耐光性和重复使用特性、高成象密度和清晰的中间色调等特点。它能重复地产生高析象率的高质量图象。

现在对本发明光接收层的形成方法加以说明。

在本发明中形成光接收层的非晶材料由利用放电现象的真空沉积技术诸如辉光放电、溅射和离子镀工艺来制备。根据生产条件，所需设备的费用、生产规模和要制做的光接收元件的所需特性诸如此类因素，有选择性地适当采用这些工艺。采用辉光放电工艺或溅射工艺是合适的，因为比较容易控制制做具有所需特性的光接收元件的条件，并且很容易将碳原子、氢原子与硅原子一起引入。可以在同一系统中一起采用辉光放电工艺和溅射工艺。

从基本上说，例如当采用辉光放电工艺形成由a-si（H，X）构成的层时，能够提供硅原子（Si）的气态原料与引入氢原子（H）和/或卤素原子（X）的气体原料一起导入一个压力可以降低的沉积室，在沉积室中发生辉光放电，在预先放置在真空室中预定位置上的预定的基底表面上形成由a-si（H、X）构成的层。

提供Si的气态原料可包括气态的或可气化的氢化硅（硅烷），例如有：SiH₄、Si₂H₆、Si₃H₈、Si₄H₁₀等，考虑到易于形成层和高效地提供Si，SiH₄和SiH₆特别好。

此外，各种卤化物可以作为引入卤原子的气态原料，最好是气态的或可气化的卤化物，例如气态卤素、卤化物、相互卤化物和卤代烷衍生物。具体地说，可包括诸如氟、氯、溴、碘的卤素气体，诸如BrF、ClF、ClF₃、BrF₂、BrF₃、IF₇、ICl、IBr等的卤素元素之间的化合物，和诸如SiF₄、Si₂H₆、SiCl₄和SiBr₄的卤化硅。应用如上所述的气态的或可气化的卤代硅具有特别的好处，这是因为能够在不另外使用提供Si的气体原料的情况下形成含有卤素原子的a-Si的层。

能够用于给出氢原子的气体原料包括气态原料或可气化材料，例如，气体原料有氢气及HF、HCl、HBr及HI等卤化物，可气化材料有SiH₄、Si₂H₆、Si₃H₈之类的氢化硅，和Si₄O₁₀或SiH₂F₂、SiH₂I₂、SiH₂Cl₂、SiHCl₃、SiH₂Br₂及SiHBr₃之类的卤代氢化硅。应用这些气态原料的优点是容易控制对电或光电特性控制极其有效的氢原子（H）含量。应用如上所述的卤化氢或卤代氢化硅更有突出的优点，因为氢原子（H）与卤素原子同时掺入。

在利用活化溅射工艺或离子镀工艺（例如利用溅射工艺）形成含有a-si（H、X）的层的时候，通过把气态卤化物或含卤原子硅化合物导入沉积室，由此形成等离子气体，可掺入卤素原子。

此外，在掺入氢原子的情况下，把可掺入氢原子的气态原料（例如氢气或上述气态硅烷）导入溅射沉积室，由此形成等离子气体。

例如，在活化溅射工艺中，在基底上含有a-si（H、X）的层是这样形成的：用Si作靶，将释放卤素原子的气体、氢气与所需的惰性气体He或Ar一起导入沉积室，由此形成等离子体气体，然后再溅射硅靶。

为了利用辉光放电工艺形成a-SiGe（H、X）层，将释放硅原子（Si）的气体原料、释放锗原子（Ge）的气体原料、释放氢原子（H）和/或卤原子（X）的气体原料在适当的气压下导入可抽真空的沉积室中，在沉积室中产生辉光放电，这样，在沉积室中适当固定的基底上形成了a-SiGe（H、X）层。

用于供给硅原子、卤素原子和氢原子的这些气体原料与那些用于形成上述a-Si（H、X）层的气体原料一样。

释放Ge原子的气体原料有气态的或可气化的卤化锗，例如GeH₄、Ge₂H₆、Ge₃H₈、Ge₄H₁₀、Ge₅H₁₂、Ge₆H₁₄、Ge₇H₁₆、Ge₈H₁₈、Ge₉H₂₀、而GeH₄、Ge₂H₆、Ge₃H₈等，由于它们易于操作且可有效地释放出锗原子，所以较好。

为了利用溅射工艺形成a-SiGe（H、X）层，需要在特定气氛中溅射两个靶（一个为硅靶，另一个为锗靶）或溅射由硅和锗构成的单个靶。

为了利用离子镀工艺形成a-SiGe（H、X）层，要使硅和锗蒸气通过所需的气体等离子体。通过加热置于舟中的多晶硅或单晶硅产生硅蒸气，并且通过加热置于舟中的多晶锗或单晶锗产生锗蒸气。加热方式可为电阻加热或电子束加热（E、B、方法）。

在采用溅射工艺和离子镀工艺中的一种时，通过将上述的气态卤化物或含硅的卤化物导入产生气体等离子体的沉积室中，可产生含有卤素原子的层。在形成含有氢原子的层时，将适放氢原子的气体原料导入产生气体等离子体的沉积室中。气体原料可以是气态氢、硅烷、和/或氢化锗。释放卤素原子的原料气体包括上述的含硅的卤化物。其它原料气体包括HF、HCl、HBr及HI等;卤代硅烷类SiH₂F₂、SiH₂I₂、SiH₂Clz、SiHCl₃、SiH₂Br₂及SiHBr₃等;卤化氢锗类GeHF₂、GeH₂F₂、GeH₃F、GeHCl₃、GeH₂Cl₂、GeH₃Cl、 GeHBr₃、GeH₂Br₂、GeH₃Br、GeHI₃、GeH₂I₂及GeH₃I等;以及卤化锗类GeF₄、GeCl₄、GeBr₄、GeI₄、GeF₂、GeCl₂、GeBr₂及GeI₂等。它们可以是气态物质或可气化的物质。

为了用辉光放电工艺、溅射工艺、或离子镀工艺形成由含有锡原子的非晶硅（下面称为a-SiSn（H、X））构成的光接收层，用能释放锡原子（Sn）的原料（气体原料）代替上述形成a-SiGe（H、X）层的可释放锗原料的气体原料。适当地控制工艺就可形成含有所需锡原子含量的层。

释放锡原子（Sn）的气体原料的实例有氢化锡（SnH₄）和卤化锡（例如：SnF₂、SnF₄、SnCl₂、SnCl₄、SnBr₂、SnBr₄、SnI₂及SnI₄），它们可以是气态的或可气化状态的。卤化锡类较好，因为它们是在基底上形成含有卤素原子的a-Si。在卤化锡类中，SnCl₄特别好，这是因为它易于操作且能有效地供给锡原子。

在固态SnCl₄用作供给锡原子（Sn）的原料时，在加热SnCl₄的同时，最好将惰性气体（例如Ar和He）吹入（鼓入）其中，使SnCl₄气化。由此产生的气体在所需的压力下被导入已抽真空的沉积室中。

利用辉光放电工艺、溅射工艺、或离子镀工艺，可以由非晶材料（a-si（H、X）或a-si（Ge、Sn）（H、X））形成一种层，这种非晶材料还将包含第三族原子或第五族原子、氮原子、氧原子、或碳原子等。在这种情况下、将上述用于（a-si（H、X）或a-Si（Ge，Sn）（H、X）的原子与几种可掺入第三族原子或第五族原子、氮原子、氧原子、或碳原子的原料一起使用。原料气体的供给量应适应加以控制，这样，使层含有所需原子的所需数量。

例如，如果要利用辉光放电工艺，由含有原子（O、C、N）的a-si（H、X）或由含有原子（O、C、N）的a-si（Ge、Sn）（H、X）形成层，则形成a-si（H、X）或a-si（Ge、Sn）（H、X）的原料应该与用来掺入原子（O、C、N）的原料结合起来使用。这些原料的供给量应当适当地予以控制，这样，层便包含有所需原子的需要数量。

掺入原子（O、C、N）的原料可以是任何由氧、碳、和氮构成的气态物质或可气化物质。这些用于引入氧原子（O）的原料包括氧气（O₂）、臭氧（O₃）、二氧化氮（NO₂）、一氧化二氮（N₂O）、三氧化二氮（N₂O₃）、四氧化二氮（N₂O₄）、五氧化二氮（N₂O₅）和三氧化氮（NO₃）等。其它的例子包括由硅原子（Si）氧原子（O）、和氢原子（H）构成的低硅氧烷，例如二硅氧烷（H₃SiOSiH₃）和三硅氧烷（triSilOXame）（H₃SiOSiH₂OSiH₃）。用于掺入碳原子的原料有含有1-5个碳原子的饱和烃，例如甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、丙烷（C₃H₆）、正丁烷（n-C₄H₁₀）和戊烷（C₅H₁₂）;含有2-5个碳原子的烯烃，例如乙烯（C₂H₄）、丙烯（C₃H₆）、丁烯-1（C₈H₈）、丁烯-2（C₄H₈）、异丁烯（C₄H₈）和戊烯（C₅H₁₀）;以及含有2-4个碳原子的炔烃，例如乙炔（C₂H₂）、丙炔（C₃H₄）和丁炔（C₄H₆）。用于掺入氮原子的原料的实例有氮气（N₂）、氨气（NH₃）、联氨（H₂N·NH₂）叠氮化氢（HN₃）、叠氮化氨（NH₄N₃）、三氟化氮（F₃N）和四氟化氮（F₄N）等。

例如，在利用辉光放电、溅射、离子镀工艺形成由含有第三族原子或第五族原子的a-si（H、X）或a-si（Ge、Sn）（H、X）构成的层或层区的情况下，在形成如上所述的由a-si（H、X）或a-si（Ge、Sn）（H、X）构成的层的过程中，所用形成a-si（H、X）或a-si（Ge、Sn）（H、X）的原料与掺入第三族或第五族原子的原料一同使用，并且在控制它们掺入要形成的层里的量的同时，将它们掺入。

具体地说，把掺入硼原子的材料当作引入第三族原子的原料，这样的掺入材料包括有氢化硼，例如B₂H₆、B₄H₁₀、B₅H₉、B₅H₁₁、B₆H₁₀、B₆H₁₂和B₆H₁₄;以及卤化硼，例如BF₃、BCl₃、和BBr₃。此外，还有Alcl₃、Cacl₃、Ca（cH₃）₂、Incl₃、Tlcl₃等类似物质。

至于掺入第五族原子的原料（具体地说，引入磷原子的材料）有氢化磷类，如PH₃和P₂H₆，以及卤化磷类，如PH₄I、PF₃、PF₅、Pcl₃、Pcl₅、PBr₃、PBr₅和PI₃等。另外，AsH₃、AsF₅、Ascl₃、AsBr₃、AsF₃、SbH₃、SbF₃、SbF₅、Sbcl₃、Sbcl₅、BiH₃、Bicl₃和BiBr₃也可作为引入第五族原子的有效原料。

在利用辉光放电工艺形成含有氧原子的层或层区的情况下，将掺入氧原子的原料加到从上述用来形成光接收层的原料组里选出的那些原料中。

作为掺入氧原子的原料可以使用绝大多数至少以氧原子为成分的气态或可气化材料。

例如，使用一种以硅原子（Si）为成分的气态原料和以氧原子（O）为成分的气态原料以及如果必要，还含有以氢原子（H）和/或卤素原子（X）作为成分的气态原料按所需比例混合的混合物;或者使用一种以硅原子（Si）为成分的气态原料和以氧原子（O）和氢原子（H）为成分的气态原料按所需比例混合的混合物，或者是一种以硅原子（Si）为成分的气态原料和以硅原子（Si）、氧原子（O）及氢原子（H）为成分的气态原料的混合物，都是可以的。

此外，也有可能使用一种以硅原子（Si）和氢原子（H）作为成分的气态原料和以氧原子（O）作为成分的气态原料的混合物。

特别值得提到的有氧（O₂）、臭氧（O₃）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO₂）、一氧化二氮（N₂O）、三氧化二氮（N₂O₃）、四氧化二氮（N₂O₄）、五氧化二氮（N₂O₅）、三氧化氮（NO₃）和以硅原子（Si）、氧原子（O）及氢原子（H）为成分的低级硅氧烷（如二硅氧烷（H₃Si O SiH₃）和三硅氧烷（trisiloxane）（H₃SiOSiH₂OSiH₃）等。

在利用溅射工艺形成含有氧原子的层或层区时，可通过在不同气氛下溅射作为靶的单晶硅片、多晶硅片、二氧化硅（SiO₂）片、或含有Si、SiO₂混合物的片来实现。

例如，在用硅片作靶的情况下，将引入氧原子及按需用引入氢原子和/或卤素原子的气态原料用烯释气体加以稀释，再将其导入溅射室中，并使它们形成气体等离子体，再溅射硅片。

另一方面，也可单独用Si靶和SiO₂靶，或者用一个由Si与SiO₂混合而成的靶，在稀释气体中或在作为溅射气体的、至少含有以氢原子（H）和/或卤素原子（X）作为成分原子的气体中溅射。作为掺入氧原子的气态原料，也可把上述辉光放电工艺实例中所介绍的引入氧原子的气态原料用作溅射中的有效气体。

此外，在利用辉光放电工艺形成由含碳原子的a-Si构成的层的情况下，可用如下气体混合物：以硅原子（Si）作为成分的气态原料和以碳原子（C）作为成分的气态原料及按需要选取的以氢原子（H）和/或卤素原子（X）作为成分的气态原料按所需混合比例构成的混合物;以硅原子（Si）作为成分的气态原料和以硅原子（Si）、碳原子（C）及氢原子（H）作为成分的气态原料，按所需混合比例构成的混合物;以硅原子（Si）作为成分的气态原料和以硅原子（Si）、碳原子（C）及氢原子（H）作为成分的气态原料的混合物;或以硅原子（Si）及氢原子（H）作为成分的气态原料和以碳原子（C）作为成分的气态原料的混合物。

这里可有效使用的气态原料包括以C和H作为成分的气态氢化硅，例如SiH₄、Si₂H₆、Si₃H₈及Si₄H₁₀一类的硅烷，也包括以C和H作为成分的气态氢化硅，例如SiH₄、Si₂H₆、Si₃H₈和Si₄H₁₀一类的硅烷，也包括以C和H作为成分，且具有1-4个碳原子的饱和烃、2-4个碳原子的烯烃和2-3个碳原子的炔烃。

确切地说，这些饱和烃可以包括甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、丙烷（C₃H₈）、正丁烷（n-C₄H₈）和戊烷（C₅H₁₂），烯烃可以包括乙烯（C₂H₄）、丙烯（C₃H₆）、丁烯-1（C₄H₈）、丁烯-2（C₄H₈）、异丁烯（C₄H₈）和戊烯（C₅H₁₀），炔烃可包括乙炔（C₂H₂）、丙炔（C₃H₄）和丁炔（C₄H₆）。

以Si、C及H作为成分原子的气态原料可包括烃基硅化物，例如Si（CH₃）₄和Si（C₂H₅）₄。除去这些气态原料之外，当然可将H₂用作掺入氢原子的气态原料。

在利用溅射工艺形成由a-SiC（H、X）构成的层时，它可以这样进行：用单晶硅片或多晶硅片、或碳（石墨）片或含Si或C混合物的小片作靶子，并在所需气氛下溅射靶子。

在例如采用Si片作靶的情况下，在将掺入碳原子和氢原子和/或卤素原子的气态原料导入沉积室的同时，有选择性地用Ar和Hl等稀释气体稀释，然后形成这些气体的等离子体，并溅射Si片。

另一方面，在用Si和C做成各自的靶或做成由Si和C的混合物构成的靶的情况下，将作为溅射气体的、掺入氢原子和/或卤素原子的气态原料有选择地用稀释气体进行稀释，并且导入溅射室，由此形成气体等离子体，并进行溅射。可采用如上述的辉光放电工艺中的气态原料作为掺入用于溅射工艺中每一种原子的气态原料。

在利用辉光放电工艺形成含有氮原子的层或层区的情况下，将掺入氮原子的气态原料加入所需的选自用于形成如上所述的光接收层的原料中，可选用至少以氮原子作为成分的大多数气态或可气化材料作为掺入氮原子的原料。

例如，可使用下述气体原料混合物：由以硅原子（Si）作为成分的气态原料，以氮原子（N）作为成分的气态原料及按需要选用的以氢原子（H）和/或卤素原子作为成分的气态原料按所需混合比例组成的混合物，或者由以硅原子（Si）作为成分的气态原料和以氮原子（N）及氢原子（H）作为成分的气态原料按所需混合比例组成的混合物。

另一方面，也能用由以氮原子（N）作为成分的气态原料和以硅原子（Si）及氢原子（H）作为成分的气态原料组成的混合物。

在形成含有氮原子的层或层区时，能够有效地作为掺入氮原子的气态原料的可以包括气态的或可气化的氮、氮化物，以及诸如具有以N作为成分或以N及H作为成分的叠氮化物之类的氮化合物，如氮（N₂）、氨（NH₃）、联氨（H₂NNH₂）、氮化氢（HN₃）和氮化氨（NH₄N₃）。另外，还可列出一些诸如三氟化氮（F₃N）和四氟化二氮（F₄N₂）的卤氮化合物，它们不仅可引入氮原子（N），还能引入卤素原子（X）。

可采用单晶或多晶Si片或Si₃N₄片或含Si和Si₃N₄混合物的片作靶子，通过在各种气体中溅射这些靶子的工艺，可形成含有氮原子的层或层区。

例如在采用Si片作靶的情况下，用稀释气体将释放氮原子的气体原料和根据要求而加入的释放氢原子和/或卤素原子的气态原料进行稀释，然后将其导入溅射沉积室，使它们形成气体等离子体，并对Si片进行溅射。

另一方面，也可分别用Si和Si₃N₄制作靶子，或制成含Si和Si₃N₄混合物的单一的靶子，然后在稀释气体气氛中或在用作溅射气体的至少含有氢原子（H）和/或卤素原子（X）作为成分的气体气氛中，对靶子进行溅射。作为掺入氮原子的气态原料，那些在如前述辉光放电实例中所介绍的掺入氮原子的气态原料，也可在溅射时用作一种有效气体。

如上所述，采用辉光放电工艺或溅射工艺生产本发明光接收元件的光接收层。通过调节各种气体原料的流速或调节进入沉积室的原料之间的流速比可控制光接收层中的锗原子和/或锡原子;第Ⅲ族或第Ⅴ族原子;氧原子、碳原子或氮原子;及氢原子和/或卤素原子的含量。

形成本发明光接收元件的光敏层和表面层时的一些条件，例如基底温度，沉积室中的气压和放电功率，都是获得具有所需特性的光接收元件的重要因素。要根据所制做的层的性能要求来选定这些条件。而且，因为层的制作条件可随含在光接收层中各种原子的种类和数量而改变，所以在决定这些条件时也应当考虑到层所含原子的种类或数量。

例如，在要形成其中含有氮原子、氧原子、碳原子和第Ⅲ或第Ⅴ族原子的a-Si（H，X）层的情况下，基底温度通常为50-350℃，以50-250℃为较好;沉积室中的气压通常为0.01-1乇，最好为0.1-0.5乇;放电功率通常为0.005-50W/cm²，以0.01-30W/cm²为较好，0.01-20W/cm²为最好。

在要形成a-SiGe（H，X）层或形成其中含有第Ⅲ族原子或第Ⅴ族原子的a-SiGe（HXX）的情况下，基底温度通常是50-350℃，较好的为50-300℃，最好为100-300℃;沉积室中的气压通常是0.01-5乇，较好是0.001-3乇，最好是0.1-1乇;放电功率通常是0.005-50M/cm²，较好是0.01-30W/cm²，最好是0.01-20W/cm²。

但是，象基底温度、放电功率和沉积室中的气压这些形成层的实际条件，通常不很容易单独确定。所以，层形成的最佳条件要根据与形成具有所需特性的非晶材料层相关的有机联系予以决定。

另外，为了使要包含在本发明光接收层中的锗原子和/或锡原子、氧原子、氮原子、第Ⅲ族原子或第Ⅴ族原子、或氢原子和/或卤素原子的分布状态一致，在形成光接收层时，必须保持前述各种条件不变。

此外，在形成本发明的光接收层的过程中，在通过改变沿层厚度方向以所需状态分布的浓度来形成锗原子和/或锡原子、氧原子、碳原子、氮原子、或第Ⅲ族原子或第Ⅴ族原子沿层厚度方向以所需状态分布的光接收层时，例如在采用辉光放电工艺的情况下，将气体导入沉积室时，根据所需变化系数，适当地改变引入锗原子和/或锡原子、氧原子、碳原子、氮原子、或第Ⅲ族原子或第Ⅴ族原子的原料气体的流速，同时，又维持其它条件不变来形成该层。逐渐打开气路上的预置针阀可改变气体流速，调节方式可为手动或用马达进行。在这种情况下，流速的改变不一定是线性的，但必须获得所需含量曲线，例如，可利用微机或其它类似装置，按照起初设计的变化率曲线来控制流速。

此外，在利用溅射工艺形成光接收层的情况下，可采用掺入锗原子和/或锡原子、氧原子、碳原子、氮原子、或第三族原子或第五族原子的气态原料，以利用辉光放电工艺时相同方式，按所需变化曲线改变气体流入沉积室时的流速，依靠以上办法，改变层厚度方向的分布浓度，可以得到锗原子和/或锡原子、氧原子、碳原子、氮原子、或第三族原子或第五族原子沿层厚度方向的所需分布状态。

最佳实施例的描述

下面将参照例1至例10对本发明做具体说明。但本发明决不仅限于这些例子。

在每个例子中，利用辉光放电工艺制成了光接收层。

图38表示用辉光放电工艺制备本发明的光接收元件的装置。

图中所示的贮气罐2802、2803、2804、2805和2806充有气态原料，用以制成本发明中的相应层，例如，贮气罐2802中充有SiF₄气体（纯度为99.999%），贮气罐2803中充有用氢气稀释过的B₂H₆气体（纯度为99.999%），（即B₂H₆/H₂），贮气罐2804中充有CH₄气体（纯度为99.999%），贮气罐2805中充有GeF₄气体（纯度为99.999%），贮气罐2806中充有惰性气体（He）。密闭容器2806中装有SnCl₄。

在这些气体进入反应室2801之前要确保贮气罐2802～2806的各个阀门2822～2826及泄气阀2835是关闭的，而进气阀2812～2816、出气阀2817～2821和支阀2832及2833是打开的。然后首先打开主阀2834，以抽空反应室2801和管道系统。下面参考一个例子，说明在一个铝园筒2837上制成一个光敏层和一个表面层的过程。

首先，打开入气阀2822，2823和2825使贮气罐2802中的SiH₄气体、贮气罐2803中的B₂H₆/H₂气体和贮气罐2805中的GeF₄气体分别流经流量器2807、2808和2810，使出口压力计2827、2828和2830的压力控制在1kg/cm²。然后，逐步打开出口阀2817、2818和2820以及支阀2832，使气体进入反应室2801。此时，调整出口阀2817、2818和2820，以便使SiF₄气体流速、GeF₄气体流速和B₂H₆/H₂气体流速之间的比达到预期值。-边观察真空计2836一边调整主阀2834的打开程度，使反应室2801内的压力达到预期值。然后，在确定了加热器2838已把2837加热到50～400℃的范围时，使电源2840输入预定的电功率，以便在反应室2801中产生辉光放电。同时，根据一个预定的变化系数曲线，利用微处理机（未示出）控制SiF₄气体、GeF₄气体、CH₄气体和B₂H₄/H₂气体的流速，从而首先在圆筒状基底2837上形成一个含有硅原子，锗原子和硼原子的光敏层。

然后，在光敏层上形成一个表面层。在上述过程之后，例如用诸如氮气、氩气和氢气之类的稀释气体分别有选择地稀释SiF₄气体和CH₄气体，而且根据预定变化系数曲线，利用微处理机控制SiF₄和 CH₄气体的流速，以预定流速，将其送入反应室2801。并且根据预定条件进行辉光放电，这样便制成了由包含碳原子的a-Si（H，X）组成的表面层。

当然，所有的出口阀除了制备各个层所需要的阀之外都被关闭。另外，为了形成各个层，关闭出口阀2817～2821，同时打开支阀2832、2833使系统内部一次抽到所需的真空度，以免在反应室2801和从出口阀2817～2821至反应室内部的气体管道内留有制成前一层时所用的气体。

另外，当把SnCl₄作为原料将锡原子掺入光敏层时，固态SnCl₄放在一个密封容器2806内，在加热SnCl₄的同时，从贮气罐2806吹入诸如Ar或He之类的惰性气体，以便鼓泡产生Sncl₄气体。以与上述导入SiF₄气体、GeF₄气体，B₂H₆/H₂气体和类似气体相同的过程将形成的气体导入反应室。

试验实例1：

对SUS不锈钢制成的直径0.6mm的刚球进行了化学腐蚀，使每个刚球表面形成不平整面。

可用的腐蚀剂可以是酸类，例如盐酸、氢氟酸、硫酸和铬酸等，以及碱类，例如苛性钠。

在此例中使用的水溶液是这样制备的：把1.0体积的浓盐酸与1.0至4.0体积的蒸馏水相混合。适当地调整刚球浸入水溶液的时间、水溶液的浓度和其它所需条件，以便在每个刚球表面形成所需要的不平整面。

试验实例2：

在图6（A）和6（B）所示的装置中，用试验实例1得到的具有适当微小不平度（平均不平度rmax＝5um）的刚球处理了一个铝合金圆筒（直径60mm，长度298mm）的表面，使其表面具有由凹痕构成的适当的不平整形状，而每个凹痕又具有不平整内表面。

当检查刚球直径R′、落下高度h、凹痕的曲率半径R和宽度D的关系时，确认了凹痕的曲率半径R与宽度D取决于诸如刚球直径R′、落下高度h等条件。还确认了通过控制圆筒的转速或转动次数或刚球的落下数量可把各个凹痕间的距离（凹痕密度或不平整面间距）调整到预期值。

另外，在对R和D值研究之后，我们得到了如下结论，R最好不要小于0.1mm，因为这种刚球有点小和轻，这样难于控制形成预期的凹痕。R最好不要大于2.0mm，因为刚球较重，而落下高度会很小。例如当为了调整下落高度使D比较小时，将导致难于控制形成所希望的凹痕。另外，D最好不要小于0.02mm，因为为了保证落下高度，此时所用的刚球的尺寸显得较小而重量较轻，这也会导致难于控制形成所希望的球形凹痕。

此外，当检查形成的凹痕时确认了所形成的每个凹痕的内表面都具有适当的微小不平整面。

实例1：

以试验实例2相同的方式处理了一个铝合金圆筒表面，以得到圆筒形铝基底，其具有直径D和比率D/R（圆筒号为101～106），如表1A上栏所示。

然后，以表1B下栏所示的条件，用图28所示的制作装置，在每个铝基底（圆筒号101～106）上制做好了一个光接收层。

在每种情况中，用一个微处理机，根据图30所示的流速曲线自动地控制形成表面层时CH₄气体、H₂气体和SiF₄气体的流速。

利用图29表明的成象曝光装置，以波长为780mm，光束直径为80um的激光束照射，使这些光接收元件进行了成象曝光处理，再进行显影和变换之后获得了图象。在表1A下栏中给出了由这种方法得到的图象上发生干涉条纹的情况。

图29（A）是表明整个曝光装置的平面简图，而图29（B）是整个装置的侧视图。图中2901是一个光接收元件，2902是一个半导体激光器，2903是一个fO透镜，而2904是一个多面体棱镜。

再有，为了比较，按照上述方法用铝合金园筒制成了一个光接收元件，该铝合金园筒表面用普通切削工具制成（园筒直径为60mm）长为298mm，不平整间距为100um，不平整深度为3um）。当在电子显微镜下观察如此得到的光接收元件时，基底表面和光接收层之间的界面与光接收层的表面是彼此平行的，用这个光接收元件按上述方式形成了图象，并按上述方式对此图象进行鉴定，所得结果如表1A下栏所示。

实例2：

按照与实例1相同的方式在每一个铝基底（园筒号101～107）上形成了光接收层，不同的是这些光接收层是根据表2B所列层形成条件制备的。

另外，利用微处理机，根据图31和图32所示的流速曲线，自动地控制光敏层形成时的GeF₄气体和SiF₄气体的流速和NH₃气体、H₂气体及SiF₄气体的流速。

至于光敏层中所含的硼原子，它们按照B₂H₆/SiF₄＝100Ppm的比率掺入，使得硼原子在整个层区域上的掺杂浓度为200Ppm左右。

当以实例1的方式在已获得的光接收元件上形成图象时，在得到的图象中发生干涉条纹的状况如表2A下栏所示。

实例3至实例11：

除了那些根据表3至表10所示的层形成条件形成的光接收层外，以例1采用的同样方式，在每一个铝基底（样品号103至106）上制成了一层光接收层。在这些实例中，形成光敏层和表面层所用的气体流速在微处理机的控制下，分别按照图33至45所示的变化曲线自动加以调节，每幅图所表示的内容如表11所示。

以例2采用的同样方法，掺入硼原子。

以例1采用的同样方法，在这样得到的光接收器上形成了图像，没有发现任一图像存在干涉条纹，而且图像质量相当高。

Claims

1、一种光接收元件，它包括一个基底、一层光敏层和一层表面层，所说的光敏层由含有硅原子并且至少含有锗原子或者锡原子的非晶材料制成，所说的表面层由含有硅原子并且含有从氧原子、碳原子和氮原子中选出的至少一种原子的非晶材料构成，所说的基底具有由球形凹痕构成的不平整表面，每个凹痕又具有微小的不平整内表面，并且一个光频带隙匹配在所说的光敏层和所说的表面层之间的界面上。

2、如权利要求1所定义的光接收元件，其中光敏层含有从氧原子、碳原子和氮原子中迭出的至少一种原子。

3、如权利要求1所定义的光接收元件，其中光敏层含有一种能控制导电率的物质。

4、如权利要求1所定义的光接收元件，其中光敏层是一种多层结构。

5、如权利要求1所定义的光接收元件，其中光敏层的组成层之一是由一种能控制导电率的物质构成的电荷注入阻挡层。

6、如权利要求1所定义的光接收元件，其中光敏层的组成层之一是隔离层。

7、如权利要求1所定义的光接收元件，其中基底上的不平整表面是由具有相同曲率半径和相同宽度的球形凹痕构成的。

8、如权利要求1所定义的光接收元件，其中基底上的不平整表面是由许多具有微小不平整面的刚球自由地下落在基底表面上形成的。

9、如权利要求8所定义的光接收元件，其中基底上的不平整表面是由许多直径几乎相同的刚球从几乎相同的高度自由地下落在基底表面上形成的。

10、如权利要求1所定义的光接收元件，其中球形凹痕的曲率半径R和宽度D满足下式：

0.035≤ (D)/(R) ≤0.5

11、如权利要求6所定义的光接收元件，其中球形凹痕的宽度D满足下式：

D≤0.5mm

12、如权利要求1所定义的光接收元件，其中微小的不平整面的高度h满足下式：

0.5μm≤h≤20μm

13、如权利要求1所定义的光接收元件，其中基底是一个金属体。