Введение
1. Системы полупроводник - газоразрядный промежуток; история развития и задачи настоящего исследования 20
1.1. Структуры ПП-ГРП - новые электронные устройства (вводные замечания) 20
1.2. Потребности техники в развитии быстродействующих средств регистрации ИК изображений и некоторые методы, предложенные для решения проблемы 25
1.2.1. Ограниченность традиционных средств в проблеме продвижения чувствительности в ИК область спектра 26
1.2.2. Нетрадиционные методы фотографии и их применение для скоростной регистрации изображений в ИК области спектра 29
1.3. Этапы разработки устройств ПП - ГРП 34
1.4. Основные процессы в системе ПП - ГРП в условиях стационарного тока 39
1.4.1. Элементарные сведения из физики горения самостоятельных разрядов в тонких промежутках 39
1.4.2. Процессы на границе полупроводник - газоразрядная плазма 42
1.4.3. Фотоэлектрическое управление стационарной плотностью тока 45
1.5. Проблема устойчивости однородных состояний структуры 50
1.6. Перспективность систем ПП - ГРП для решения задач преобразования ИК изображений в широкой спектральной области 51
1.7. Структуры ПП - ГРП как самоорганизующиеся системы 53
1.8. Основные задачи исследования систем ПП - ГРП 62
2. Динамика систем. Быстродействие в задачах преобразования изображений 63
2.1. Вводные замечания 63
2.2. Основные экспериментальные факты 64
2.2.1. Динамика структур при малых плотностях тока 64
2.2.2. Особенности переходных режимов 67
2.3. Модель динамических процессов 71
2.3.1. Двухкомпонентная нелинейная система уравнений 72
2.3.2. Аналитическое исследование модели 73
2.3.2.1. Свойства решений 73
2.3.2.2. Структура ПП - ГРП как резонансный контур 75
2.3.3. Резонансные свойства системы: эксперимент и сравнение с теорией 77
2.3.4. Результаты численного моделирования 81
2.3.4.1. Генерация колебаний за счет собственного шума системы 81
2.3.4.2. Нелинейный характер переходных процессов 84
2.4. Некоторые следствия полученных результатов применительно к решению задач скоростной регистрации ИК излучений 87
2.5. Основные выводы 90
3. Механизмы неустойчивостей 91
3.1. Общие замечания 91
3.2. Предпосылки возникновения неоднородных токовых состояний в случае ГРП с хорошо проводящими электродами 92
3.3. Стабилизация однородного состояния системы в присутствии пространственно распределенного резистивного электрода 94
3.4. Возникновение неустойчивых состояний за счет ионизационно -перегревного механизма в газе 95
3.4.1. Формулировка задачи 96
3.4.2. Линейный анализ устойчивости стационарных состояний 98
3.4.3. Режимы питания устройств - рекомендации 101
3.5. Образование токовых структур за счет потери устойчивости однородного токового состояния полупроводникового электрода 104
3.5.1. Образование множественных стационарных нитей тока в Si:Zn фотоприемниках 107
3.5.2. Самоорганизация нестационарных пространственно - временных структур при использовании полуизолирующего GaAs 109
3.6. Возможность возникновения неустойчивых состояний системы при переходе от Таунсендовского режима горения разряда к тлеющему 111
3.7. Заключение 112
4. Исследование и разработка полупроводниковых фотоприемников преобразователей для спектральной области 1-11 мкм 114
4.1. Предварительные замечания 114
4.2. Некоторые проблемы разработки фотоприемников 118
4.3. GaAs(Cu) приемные элементы; Первые фотоэлектрические системы для регистрации изображений в спектральной области генерации С02 лазеров 120
4.4. Приемные элементы на основе кремния, легированного глубокими примесями 121
4.4.1. Конструкция кремниевой структуры; проблема входного контакта 121
4.4.2. Краткое описание технологии изготовления Si:Au, Si:Pt и Si:Zn полупроводниковых электродов 124
4.4.3. Si(In) приемные элементы 127
4.4.3.1. Основные свойства Si:In: литературные данные 128
4.4.3.2.Исследование природы длинноволновой фотопроводимости S і :In детекторов 131
4.4.3.3. Экспериментальные результаты 131
4.4.3.4. Модель фотопроводимости при "дефиците" энергии фотонов 133
4.4.3.5.Планарные Si(In) фото приемники преобразователей и достигнутые основные характеристики устройств 143
4.5. Пространственная разрешающая способность преобразования и примеры применений устройств 144
4.6. Основные выводы 149
5. Спонтанное возникновение пространственных структур в распределениях тока благодаря активным свойствам полупроводникового электрода 151
5.1. Введение 151
5.2. Самоорганизация нестационарных пространственно - временных структур в полуизолирующем GaAs 152
5.2.1. Условия экспериментов 153
5.2.2. Вольтамперные характеристики системы ПП-ГРП и отдельно полупроводникового электрода 153
5.2.3. Многообразие образующихся диссипативных структур 155
5.2.4. О механизме неустойчивости и формирования структур 161
5.3. Неустойчивость однородного состояния и образование ансамбля идентичных нитей тока в системе с Si:Zn фотоприемником 164
5.3.1. Вводные замечания 164
5.3.2. Основные характеристики неустойчивости 164
5.4. Выводы 170
6. Самоорганизация токовых структур вследствие пространственно- распределенного нелинейного взаимодействия газоразрядного и полупроводникового элементов - эксперимент 171
6.1. Введение 171
6.2. Постановка экспериментов, методы измерений 173
6.3. Неустойчивости однородного состояния с образованием
пространственно периодических структур в распределениях тока 175
6.4. Неустойчивости периодических структур: образование дефектов 176
6.5. Вторичные неустойчивости: наблюдения на страйпах, спиралях и мишенях 182
6.5.1. Зигзаг-дестабилизация страйпов и спиралей большой амплитуды 184
6.5.2. Наблюдение неустойчивости типа перетяжки 193
6.6. Паттерны, состоящие из нитей тока 196
6.6.1. Внутренняя структура нити тока и эффект самодостройки диссипативной структуры с образованием диссипативного кристалла... 198
6.6.2. Умножение числа нитей тока путем их деления 201
6.6.3. Оптическая "инжекция" диссипативных солитонов 204
6.6.4. Динамика диссипативных солитонов - рассеяние при столкновениях 207
6.6.5. Экспериментальные свидетельства существования фазового перехода в ансамбле диссипативных солитонов 210
6.7. Выводы 211
7. Самоорганизация токовых структур благодаря нелинейному взаимодействию газоразрядного и полупроводникового элементов - модель явления 214
7.1. Вводные замечания. 214
7.2. Модель пространственно - распределенного нелинейного взаимодействия газоразрядного и полупроводникового элементов 215
7.3. Аналитическое исследование модели. Тьюринговская неустойчивость 218
7.4. Численные исследования модели на двумерной области 225
7.4.1. Переход от однородного к структурированному состоянию при изменении управляющего напряжения 229
7.4.2. Самодостройка гексагональной структуры 234
7.4.3. Увеличение числа диссипативных солитонов через их деление 237
7.4.4. Фазовый переход в ансамбле диссипативных солитонов 238
Выводы 244
