Многоканальная спектрометрия и матричное тепловидение, основанные на использовании арсенид-индиевых фоточувствительных МДП-структур с зарядовой инжекцией Вайнер Борис Григорьевич

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Вайнер Борис Григорьевич. Многоканальная спектрометрия и матричное тепловидение, основанные на использовании арсенид-индиевых фоточувствительных МДП-структур с зарядовой инжекцией : диссертация ... доктора физико-математических наук : 01.04.01, 01.04.10 / Вайнер Борис Григорьевич; [Место защиты: Ин-т ядерной физики им. Г.И. Будкера].- Новосибирск, 2009.- 298 с.: ил. РГБ ОД, 71 10-1/189

Введение к работе

Актуальность исследований. Спектрометрию и тепловидение - высокоинформативные и широко известные сегодня методы экспериментальной физики - объединяет то, что ключевым элементом в них является детектор электромагнитного (ЭМ) излучения. От последнего зависят чувствительность, быстродействие, разрешающая способность и спектральный диапазон измерительной системы. Параметры детекторов, значительная доля которых - полупроводниковые, во многом определяются уровнем развития микроэлектроники, поэтому к началу диссертационной работы в большинстве спектрометров видимого и инфракрасного (ИК) диапазонов в качестве детекторов использовались лишь наиболее простые - одноэлементные - фотоприемники, и работали эти приборы по классической оптической схеме со сканированием спектра одиночной выходной щелью монохроматора. Практически, во всех тепловизорах также применялись одиночные и, реже, линейчатые фотоприемники, требующие для построения двумерного изображения теплового поля наличия внутреннего оптико-механического сканера. Механическая развертка спектра в спектрометрах и механическое сканирование в тепловизорах существенно ограничивали быстродействие систем, сопровождались акустическим шумом, избыточными ЭМ наводками и вибрацией. Отсутствие в большинстве приборов компьютерной поддержки снижало производительность и информативность исследований.

Принципиально новым техническим решением стало в спектрометрии применение многоэлементных (многоканальных) детекторов, устанавливаемых вместо выходной щели, а в тепловидении - использование матричных фотоприемников, не требующих оптико-механического сканирования. Это на 2-3 порядка увеличило быстродействие систем и, при прочих равных условиях, почти во столько же раз улучшило их чувствительность, поскольку механическое сканирование было заменено практически безынерционным - электронным.

К началу 90-х годов 20-го века, когда появились наши первые публикации по многоканальной спектрометрии, многоэлементные полупроводниковые детекторы если и применялись в спектрометрах, то были изготовлены, как правило, из кремния, а потому могли решать задачи лишь в области от ультрафиолетового (0.2 мкм) до ближнего ИК (около 1 мкм) диапазона. Были сообщения о создании двумерных теп-ловизионных матриц (например, на основе InSb, KPT), и приводились полученные с их помощью демонстрационные примеры изображений, однако, матричными детекторами регистрировалось, в основном, ИК излучение относительно длинноволновых (4-12 мкм) и широких по протяженности участков спектра.

Многоэлементные системы, созданные на основе узкозонного полупроводника типа А В арсенида индия, оставались к началу диссертационных исследований, практически, без внимания, хотя можно было понять, что они позволяют в области собственного поглощения InAs охватить важный для многих спектрометрических приложений диапазон от видимого вплоть до 3.05 мкм, в котором, в частности, открывалась привлекательная возможность их использования в такой значимой области экспериментальной физики, как широкодиапазонная многоканальная спектрометрия.

Идея построения матричного тепловидения на основе арсенид-индиевых фото-

элементов была интересна тем, что среди полупроводниковых соединений, потенциально пригодных для тепловидения высокого пространственного и температурного разрешения, InAs занимал наиболее коротковолновую область (вблизи 3 мкм). Перспективность тепловидения, основанного на применении InAs-детекторов, состоит в следующем:

1) фундаментальные свойства теплового излучения предсказывают заметно
большую контрастность изображения в коротковолновой ИК области по сравнению с
длинноволновой [1];

объединенная в гибридную микросхему с кремниевым мультиплексором ар-сенид-индиевая фотоприемная матрица обладает узким спектральным диапазоном чувствительности (ширина рабочей полосы много меньше средней рабочей длины волны детектора); в коротковолновой и узкой спектральной области чувствительности можно обеспечить больший динамический диапазон тепловизионных камер, использующих детекторы с накоплением заряда, в силу не столь существенного влияния фонового излучения окружающих тел, приводящего к быстрому переполнению ячеек длинноволновых ИК фотоприемников;
арсенид-индиевые детекторы с шириной запрещенной зоны полупроводника около 0.4 эВ допускают работу при более высоких температурах, чем длинноволновые с шириной зоны 0.2 эВ и меньше;
при меньших длинах волн и в условиях спектральной узкополосности обеспечивается лучшее пространственное разрешение оптической системы ввиду ослабления дифракционных ограничений и отсутствия хроматических аберраций.

Простыми и удобными в изготовлении, а потому перспективными для приборостроения фоточувствительными элементами служат структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) [2], работающие на физическом принципе приборов с зарядовой инжекцией (ПЗИ) [3]. Вместе с тем, при разработке физических основ построения многоканальной спектрометрии и матричного тепловидения на новой элементной базе следовало принимать во внимание ряд принципиальных отличий МДП-ПЗИ элементов на основе InAs от хорошо изученных кремниевых МДП-ПЗИ ячеек, а по ряду признаков и от других структур, используемых в ИК технике. Перечисленные ниже факторы способны отразиться на физических характеристиках и результатах практического применения арсенид-индиевых фотоприемных ячеек ПЗИ:

арсенид-индиевая система обладает температурной неустойчивостью, требующей при создании МДП-структур использовать низкотемпературные технологии;
электронное сродство х ^в InAs на 0.9 эВ превышает х ^в Si, что влияет на высоту потенциальных барьеров в структурах с одинаковыми диэлектриками;

3) стандартные измерения на Si и на узкозонных полупроводниках типа А В
проводят при разной температуре (300 К и 80 К), от которой зависит соотношение
между полевыми и термоактивационными механизмами в процессах инжекции и пе
реноса заряда;

фундаментальные свойства InAs, в частности, его зонная структура существенно отличаются от полупроводников IV группы;
из-за низкой плотности электронных состояний в зоне проводимости поверх-

ностный изгиб зон здесь заметно больше, чем в Si, что влияет на распределение электрического поля в МДП-структуре и на высоту потенциального барьера InAs-диэлектрик;

в тепловизионном исполнении арсенид-индиевая ячейка является спектрально-узкополосной, что принципиально отличает ее от многих ИК фотоприемников;
при спектрометрическом применении такая ячейка является спектрально-широкополосной, функционирующей одновременно в ИК и видимой частях спектра, что не характерно для многих ИК фотоприемников;
арсенид-индиевая МДП-структура сама является накопительной ячейкой ПЗИ, в отличие от многих других ИК фотоприемников (фотодиоды, барьеры Шоттки, многослойные меза-структуры), где накопительная ячейка перемещена в кремниевый мультиплексор.

В связи с отсутствием знаний об особенностях протекания физических процессов в арсенид-индиевых МДП-ПЗИ структурах, функционирующих в составе многоэлементного фоточувствительного устройства, не было оснований считать их пригодными для целей многоканальной спектрометрии и матричного тепловидения. Способность таких структур в интегральном исполнении удовлетворять задачам, стоящим перед матричным тепловидением и многоканальной спектрометрией, являлась неочевидной хотя бы потому, что никто до сих пор в указанных областях их систематически не использовал и применимость к указанным областям целенаправленно не изучал. Таким образом, изучение физических процессов в арсенид-индиевых МДП-структурах и МДП-ПЗИ ячейках, работающих в составе многоэлементных фотоприемников, применительно к их использованию в спектрометрии и тепловидении, явилось новой и актуальной научной задачей. Само тепловидение также нуждалось в развитии основанных на нем методов научного исследования, поскольку последние к началу диссертационных работ опирались лишь на использование сканирующих камер ранних поколений, принципиально не позволявших корректно решать многие задачи экспериментальной физики.

Всем вышесказанным определилась актуальность разработки теоретических и практических основ создания современных высокоэффективных методов научного исследования - многоканальной спектрометрии и матричного тепловидения, построенных на использовании спектрально-широкополосных линейных и коротковолновых спектрально-узкополосных матричных арсенид-индиевых МДП-ПЗИ фотоприемников, разработки новых подходов к решению задач, ориентированных на использование физических приборов нового поколения - многоканальных спектрометров и матричных тепловизоров, всестороннего изучения физических процессов в арсенид-индиевых МДП-ПЗИ фоточувствительных структурах и многоэлементных детекторах излучения на их основе применительно к использованию в многоканальной спектрометрии и матричном тепловидении.

Цель диссертационных исследований: разработка и развитие базовых физических принципов построения спектрально-широкополосной многоканальной спектрометрии и коротковолнового спектрально-узкополосного матричного тепловидения на основе использования фоточувствительных арсенид-индиевых МДП-ПЗИ структур с

зарядовой инжекцией и необходимое для этого исследование физических процессов, протекающих в указанных структурах при их функционировании в составе многоэлементных (линейных и двумерных) детекторов ЭМ излучения. Конкретные задачи работы состояли в следующем:

Экспериментально, аналитически и методами компьютерного моделирования исследовать арсенид-индиевые МДП-ПЗИ элементы применительно к условиям их работы в составе многоканальных линейных и матричных спектрометрических и теп-ловизионных фотоприемных устройств (ФПУ).
Определить физические механизмы зарядовой нестабильности МДП-структур на основе узкозонных полупроводников типа А В во внешнем электрическом поле при температуре, близкой к 80 К, путем исследования особенностей накопления заряда в диэлектрике при функционировании этих структур в режиме неравновесного обеднения.
Определить физическую природу локальных дефектов, избыточной латеральной фоточувствительности и перекрестных наводок в многоканальных арсенид-индиевых фотоприемниках, предназначенных для спектрометрии и тепловидения.
Разработать и программно реализовать метод самосогласованного квантового расчета дискретного энергетического спектра и поверхностного потенциала в слоях обогащения узкозонных полупроводников с учетом непараболичности зоны проводимости и фермиевской статистики с целью уточнения потенциальных барьеров на границе полупроводник-диэлектрик и распределения электрического поля в МДП-структуре .

Разработать и программно реализовать аналитическую полуэмпирическую модель, описывающую заполнение неравновесной потенциальной ямы фотогенериро-ванными и тепловыми носителями заряда с учетом латерального диффузионного подтекания и исследовать особенности работы арсенид-индиевой ПЗИ-ячейки ограниченной зарядовой емкости в предельных режимах функционирования, приближающих ее к состоянию зарядового насыщения, порождающему фундаментальные ограничения на точность тепловизионных и спектрометрических измерений при использовании ПЗИ-детекторов.
Разработать новые экспериментально-аналитические методы исследования МДП-структур, фоточувствительных ячеек на основе узкозонных полупроводников, спектрометрических и тепловизионных ФПУ, направленные на уточнение зонной диаграммы МДП-структур, определение уровня перекрестной связи фотоэлементов, установление линейности свет-сигнальной характеристики, прецизионное изучение координатных характеристик локальной фоточувствительности.
Использовать полученные результаты исследования физических свойств фотоприемников на основе узкозонных полупроводников InSb и InAs, а также многоэлементных ФПУ, с целью создания многоканальных спектрометров и коротковолновых спектрально-узкополосных матричных тепловизоров с высокими техническими параметрами на основе арсенид-индиевых детекторов излучения. Исследовать основные физические и рабочие характеристики созданных спектрометров и тепловизоров.
Изучить особенности поведения фотоответа арсенид-индиевых МДП-ПЗИ

структур, интегрированных в многоэлементные ИК детекторы, в условиях их практического применения при решении разнообразных прикладных задач многоканальной спектрометрии и матричного тепловидения, на базе чего обосновать или исключить возможность полноценного практического использования данных приборов для этих областей приложения.

9. Разработать новые принципы и методы измерения физических величин, осно
ванные на использовании тепловидения, в частности, коротковолнового спектрально-
узкополосного матричного тепловидения, а именно, принцип и метод измерения
энергетических характеристик диаграмм направленности источников ЭМ излучения,
принцип и метод измерения поверхностной концентрации адсорбированных молекул
из газовой фазы на твердом теле, метод определения спектрального коэффициента
излучения поверхностей материалов на рабочей длине волны спектрально-
узкополосного тепловизора, метод определения толщины и положения скрытых по
лостей на границах раздела в слоистых структурах, методы определения количест
венных характеристик тепловых полей в физике живых систем и др.

Расширить круг научно-прикладных задач, решаемых с помощью тепловидения, путем применения матричных фотоприемных устройств, а именно, применить матричное тепловидение для выявления диаграмм направленности ЭМ излучения, исследования токов утечки в приборах силовой электроники, решения научных проблем в области косметологии и физиологии человека, включая выявление количественных физических характеристик отдельных потовых желез и др.
Разработать принципиально новые эмпирические и математические подходы к количественному анализу поверхностных тепловых полей, а также методы математической обработки термограмм, экспериментально полученных с учетом улучшенных технических характеристик матричных тепловизоров.

Научная новизна исследований и результатов.

Впервые для области спектра от 0.5 мкм до 3.05 мкм созданы спектрально-широкодиапазонные многоканальные спектрометры на основе арсенид-индиевых МДП-ПЗИ 512-элементных линейных детекторов излучения, позволившие на этой элементной базе распространить метод многоканальной спектрометрии в ИК область вплоть до 3.05 мкм с возможностью его использования одновременно в видимой области спектра.
Предложено, разработано и практически реализовано около 20 новых и нестандартных способов измерений, методик расчета, принципов и методов исследования в области экспериментальной физики, среди которых

метод самосогласованного квантового расчета энергетических уровней и по-верхностного потенциала в слое обогащения узкозонных полупроводников типа А В , основанный на аппроксимации модифицированным потенциалом Кратцера,
метод определения высоты потенциальных барьеров на границах полупроводник-диэлектрик и металл-диэлектрик по экспериментально полученному характеристическому полю в модели туннелирования через барьер треугольной формы,
способ определения нелинейности свет-сигнальной характеристики детекторов, установленных в фокальной плоскости многоканальных спектрометров,

способ визуализации и измерения двумерных спектров, в котором детектором многоканального спектрометра служит тепловизионная камера,
метод локализации и устранения источников избыточного шума в каналах линейчатых гибридных микросхем, основанный на импульсном лазерном воздействии in-situ,
тепловизионный метод определения энергетических характеристик диаграмм направленности электромагнитного излучения (и потоков частиц, обладающих массой), не зависящий от спектрального состава излучения,
метод определения коэффициента излучения поверхностей материалов на рабочей длине волны спектрально-узкополосного тепловизора,

8) метод спектрально-узкополосной тепловизионной дефектоскопии скрытых
границ раздела контактирующих поверхностей,

9) методы количественной оценки степени гетерогенности термограмм и др.

3. Впервые установлено, что доминирующим механизмом инжекции и растека-ния заряда в МДП-структурах на основе узкозонного полупроводника типа А В InSb при Т = 80 К в сильном электрическом поле Е > 10 В/см является механизм туннели-рования электронов, а адекватным приближением для количественного описания туннелирования служит барьер треугольной формы. Справедливость этого результата экспериментально подтверждена и для МДП-структур на основе InAs.

Впервые показано, что с учетом поверхностного изгиба зон InAs в сильном электрическом поле высота потенциального барьера для электронов на границе InAs-Si02 составляет 3.3-3.4 эВ для значения эффективной массы электрона в барьере (0.55-0.50)w₀, где т₀ - масса свободного электрона. Впервые экспериментально определены значения некоторых других параметров МДП-структур на основе InSb и InAs, регулирующих процессы их зарядовой нестабильности в сильном электрическом поле - высота потенциальных барьеров на границе металл-диэлектрик, полупроводник-диэлектрик, глубина энергетических уровней ловушек в диэлектрике, эффективная масса электрона в запрещенной зоне диэлектрика.
Впервые выявлен эффект снижения эффективности зарядовой инжекции в МДП-структурах на основе InAs при подаче серии коротких импульсов напряжения на полевой электрод по сравнению с одиночным импульсом суммарной длительности и такой же амплитуды, связанный с влиянием неравновесного обеднения приповерхностной области InAs.
Экспериментально обнаружен эффект латерального растекания заряда (электронов) по поверхности низкотемпературного пиролитического Si02, предположительно связанный с прыжковым механизмом проводимости.
Впервые измерена спектральная характеристика чувствительности арсенид-индиевого матричного тепловизора, установившая реальные границы его рабочего спектрального диапазона 2.5-3.05 мкм при рабочей температуре детектора около 80 К и объективно продемонстрировавшая спектральную узкополосность прибора.
Впервые приведены количественные аргументы, доказывающие важность коротковолновой границы спектральной чувствительности Xsw тепловизионного детектора на основе InAs для корректной работоспособности ПЗИ-ячейки в предельных

режимах ее функционирования.

9. Впервые МДП-ПЗИ фоточувствительные структуры на основе InAs детально
исследованы на предмет их локальной координатной фоточувствительности, в ре
зультате чего обнаружены принципиально значимые эффекты латерального и избы
точного фотоответа, связанные с диффузионным транспортом неосновных носителей.

Тепловизионные количественные измерения впервые проведены при изучении ряда природных явлений: адсорбция молекул пара на твердых поверхностях ("эффект теплового пламени"), кинетика функционирования потовых желез, характеристики теплообмена и терморегуляции живого организма, подверженного физическим и температурным нагрузкам, и др., что позволило впервые объективно зарегистрировать и описать ранее скрытые проявления природы и извлечь новые важные научные сведения об организме человека (форма и эволюция функции распределения поверхностной температуры, вариация статистических параметров гистограмм распределения поверхностной температуры и др.).
Впервые теоретически показана чрезвычайно высокая чувствительность теп-ловизионного метода в отношении регистрации процессов адсорбции молекул пара на твердых поверхностях, позволяющая регистрировать начальные фазы адсорбции при эффективной толщине пленки адсорбата на уровне десятых и сотых долей монослоя.
В тепловидение ведена новая количественная характеристика температурного поля - степень (уровень) гетерогенности, служащая для количественного описания неоднородности тепловых изображений физических объектов. Необходимость введения этой характеристики обоснована в процессе применения нетрадиционных (статистических) методов математической обработки экспериментальных результатов теп-ловизионных измерений.
Новые результаты получены при измерении физических величин в специальных приложениях биомедицинского тепловидения. А именно, впервые тепловидение применено для регистрации и анализа поверхностных тепловых полей в нехирургической косметологии и дано физическое обоснование адекватности использования теп-ловизионного метода в этой научно-прикладной области; в результате семилетнего систематического наблюдения за поверхностной температурной картиной кожи людей, осуществленного с помощью арсенид-индиевых матричных тепловизоров, обнаружено ранее неизвестное природное явление, которому дано название стабильный точечный гипергидроз; впервые обоснована и экспериментально продемонстрирована возможность применения тепловидения в системе телемедицины.

Следует добавить, что в результате применения матричных МДП-ПЗИ структур на основе InAs в тепловидении начали использоваться совершенно новые и в принципе необычные для этого метода коротковолновые спектрально-узкополосные детекторы излучения. До начала работ по теме диссертации арсенид индия с длинноволновой границей чувствительности чуть более 3 мкм в высокочувствительных матричных тепловизионных системах общего назначения вообще не применялся. Преимущественно считалось, что тепловизионные свойства систем тем лучше, чем более длинноволновую область захватывает полупроводниковый детектор. В рамках диссертации научно доказана ошибочность такого абсолютного утверждения.

Практическая ценность и применение результатов работы.

Арсенал современных и высокоперспективных методов экспериментальной физики дополнен многоканальной спектрометрией и коротковолновым спектрально-узкополосным тепловидением, построенными на основе применения арсенид-индиевых детекторов излучения.
Коллективно разработан и защищен патентом матричный тепловизор, построенный на основе арсенид-индиевого МДП-ПЗИ фотоприемника, доведенный до уровня промышленного образца, внесенный в Государственный реестр изделий медицинского назначения и медицинской техники (№ ФС 022а 1998/0870-04) и переданный более, чем в 16 медицинских учреждений РФ, Пекинский военный госпиталь, а также в ряд научно-исследовательских институтов СО РАН (ИК, ИТФ, ИХКиГ, ИЯФ и др.) и СО РАМН для проведения научно-исследовательских работ.
Предложено и защищено патентом тепловизионное устройство для контроля скрытой границы раздела контактирующих поверхностей.
Представленные методы тепловизионного контроля многослойных полупроводниковых структур и бескорпусных полупроводниковых приборов способствуют увеличению процента выхода годных изделий в полупроводниковом производстве.
Предложен, обоснован и защищен авторским свидетельством на изобретение способ считывания сигнала в многоэлементных ПЗИ, позволяющий существенно снизить уровень перекрестных наводок в многоэлементных детекторах излучения.
На основании результатов диссертационных исследований схемотехнически устранена паразитная избыточная латеральная фоточувствительность ПЗИ элементов, что привело к улучшению разрешающей способности ФПУ.
Предложен и защищен патентом метод оценки эффективности действия косметических средств и процедур, основанный на проведенных тепловизионных исследованиях и использующий тепловизор в качестве основного средства измерений.
Предложенные тепловизиоиные методы исследования тканей применимы в легкой промышленности.
Обнаруженные закономерности поведения температурной картины поверхности тела человека применимы в физиологии.

Научные положения, вынесенные на защиту.

Арсенид-индиевые фоточувствительные ПЗИ-элементы со структурой МДП можно полноценно использовать в многоканальных линейчатых и матричных ФПУ, предназначенных для широкодиапазонной (от видимого до 3 мкм) спектрометрии и спектрально-узкополосного тепловидения.
Результаты исследования электрофизических и фотоэлектрических свойств фоточувствительных ячеек (установленные туннельные механизмы зарядовой нестабильности, координатные характеристики чувствительности, низкий (2%) уровень электронно-оптической связи фотоэлементов, широкодиапазонная спектральная характеристика и др.), а также набор полученных спектров пропускания и эмиссионных спектров, измеренных в области от 0.5 мкм до 3.05 мкм за времена порядка нескольких миллисекунд с помощью арсенид-индиевых 512-элементных МДП-ПЗИ линейных фотоприемников, доказывают возможность и демонстрируют начало развития

спектрально-широкополосной многоканальной спектрометрии на базе указанных детекторов излучения.

Развитое при выполнении диссертационной работы коротковолновое спектрально-узкополосное матричное тепловидение, характеризующееся использованием для этой цели научно-обоснованной новой элементной базы (арсенид-индиевые матричные МДП-ПЗИ фотоприемники) и разработанными новыми методами измерения физических величин, является новым высокоинформативным инструментом исследования в экспериментальной физике.
Зарядовая нестабильность МДП-структур на основе узкозонных полупроводников типа А В InSb и InAs в сильном электрическом поле (> 10 В/см) при температуре, близкой к 80 К, обусловлена механизмом туннелирования электронов через треугольный потенциальный барьер.
Экспериментальное исследование кинетики накопления заряда в диэлектрике МДП-структур на основе узкозонных полупроводников типа А В (InSb, InAs) при температуре жидкого азота позволило определить значения фундаментальных физических параметров этих структур: высоту потенциальных барьеров для электронов на границах полупроводник-диэлектрик и металл-диэлектрик, энергию активации ловушек в диэлектрике, эффективную массу электрона в запрещенной зоне анодного окисла, выращенного на InSb.
В фоточувствительных МДП-ПЗИ элементах на основе InAs определяющую роль при температуре, близкой к 80 К, играют латеральные эффекты (латеральная фоточувствительность, латеральное растекание заряда), которые способны на количественном (десятки процентов) и качественном (потеря разрешающей способности) уровнях изменять характеристики многоэлементных детекторов излучения, созданных на базе таких полупроводниковых структур.
Высокоэффективным способом снижения уровня электронных перекрестных наводок в многоэлементных ПЗИ-детектор ах с последовательным считыванием сигнала является задержка напряжения считывания на каждом предыдущем элементе на время, превышающее время жизни неосновных носителей заряда в полупроводнике.
Новая физическая величина - степень гетерогенности температурного поля, -количественно описывающая неоднородность распределения температуры поверхности физических тел, является независимой количественной характеристикой, отражающей физические свойства исследуемого объекта, и может быть определена путем математической обработки измеренных тепловизионных термограмм.

9. Тепловидение, реализованное с использованием арсенид-индиевых спек
трально-узкополосных матричных детекторов излучения, обладает высокими про
странственным разрешением (коэффициент электронно-оптической связи фотоэле
ментов менее 2%), быстродействием (порядка 100 кадров в секунду), чувствительно
стью (порядка сотых долей градуса при температуре объекта 30 С) и контрастностью
изображения (превышающей при температурах объекта 30-40 С контрастность
длинноволновых тепловизионных изображений на десятки процентов); в качестве
примеров: оно позволяет количественно исследовать в реальном масштабе времени

температурную кинетику функционирования одиночных кожных желез и регистрировать начальные стадии адсорбции молекул паров воды на твердых телах, начиная с эффективной степени заполнения поверхности молекулами адсорбата, соответствующей десятым и сотым долям монослоя.

Публикации. По теме диссертационной работы соискателем опубликовано 57 научных трудов (без учета тезисов докладов и препринтов). Список 43 из них приведен в конце автореферата. Качественно-количественный состав опубликованных работ следующий: 1 самостоятельная научная монография (издательство СО РАН); 2 коллективные научные монографии (издательство СО РАН и издательство Nova Science Publishers, Inc., New York); 23 статьи в рецензируемых научных журналах, из них 8 - в иностранных; 3 патента РФ на изобретения; 1 авторское свидетельство на изобретение; 4 публикации в информационных бюллетенях РФФИ и сборниках научных трудов; 15 статей в материалах международных конференций; 4 статьи в материалах всесоюзных и всероссийских конференций; 4 статьи в материалах региональных российских конференций.

Из 57 работ по теме диссертации 27 выполнены самостоятельно (без соавторов). 17 статей напечатаны в рецензируемых журналах, определенных ВАК для опубликования основных результатов докторских диссертаций.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались на 21 международных, 9 Всесоюзных и Всероссийских, 12 региональных и межрегиональных конференциях, докладывались соискателем на Объединенной научной сессии Отделения информационных технологий и вычислительных систем, Отделения математических наук и Отделения биологических наук РАН (г. Москва, 20 октября 2004 г.), на научных семинарах институтов СО РАН, СО РАМН и других организаций, включая научные учреждения Болгарии, Китая, Словакии. Материалы диссертации вошли в учебные курсы, читавшиеся автором студентам Новосибирского государственного университета и Сибирской государственной геодезической академии.

Среди упомянутых конференций: 35 Internationales Wissenschaftliches Kolloquium (DDR, Ilmenau, October 22-25, 1990), International Conference Opto-92 (France, Paris, April 14-16, 1992), IEEE International Symposium on Electrical Insulation (USA, Arlington, Virginia, June 7-10, 1998), The 8th International Conference on Defects - Recognition, Imagine and Physics in Semiconductors (Japan, Narita, September 15-18, 1999), International Conferences Quantitative InfraRed Thermography QIRT'2000 (France, Reims, July 18-21, 2000), QIRT'02 (Croatia, Dubrovnik, September 24-27, 2002), QIRT'2006 (Italy, Padova, June 28-30, 2006), QIRT'2008 (Poland, Krakow, July 2-5, 2008), International Conference Thermosense-XXIII (USA, Orlando, April 16-19, 2001), VI Международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2002" (Россия, Новосибирск, 23-26 сентября, 2002 г.), II Евразийский конгресс по медицинской физике и инженерии "Медицинская физика-2005" (Москва, 21-24 июня, 2005 г.), The Sixth International Conference on Bioinformatics of Genome Regulation and Structure BGRS'2008 (Russia, Novosibirsk, June 22-28, 2008), Первая Международная Школа-семинар по фундаментальным проблемам микро- и наноси-стемной техники MNST-2008 (Россия, Новосибирск, 10-13 декабря 2008 г.), VII и IX

Всесоюзные симпозиумы по электронным процессам на поверхности полупроводников и границе раздела полу проводник-диэлектрик (Новосибирск, 1980 и 1988 г.г.), Всесоюзная конференция по прикладной физике "Использование современных физических методов в неразрушающих исследованиях и контроле" (Хабаровск, 12-14 ок-тября 1981 г.), Всесоюзная конференция по физике соединений А В (Новосибирск, 7-9 июля 1981 г.), Всесоюзная школа по физике, химии и механике поверхности (Нальчик, 22-30 октября 1981 г.), V Всесоюзная школа-семинар по физике поверхности полупроводников (Одесса, 7-17 сентября 1982 г.), IV Российская конференция по физике полупроводников "Полупроводники-99" (Новосибирск, 25-29 октября 1999), Конференция "Физические проблемы МДП-интегральной электроники" (Севастополь, 12-14 сентября 1983 г.) и другие.

Личный вклад автора: в диссертации представлены лишь те научные результаты, где личный вклад соискателя (постановка проблемы, постановка и проведение эксперимента, исследование, обработка и анализ экспериментальных результатов, разработка моделей, получение аналитических выражений, программирование, оформление публикаций и др.) в их получение был доминирующим. Разработка и изготовление полупроводниковых образцов, образцов тепловизоров и спектрометров осуществлялась при непосредственном участии автора силами большого коллектива ИФП СО РАН и ряда других организаций.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, 3 приложений и списка литературы. Общий объем составляет 298 страниц, работа проиллюстрирована 152 рисунками и 6 таблицами. Приложения занимают 4 страницы. Список литературы содержит 331 источник, занимая 34 страницы текста.