Главная > Статьи > Разработка и характеристики кремниевых координатно-чувствительных детекторов для физики высоких энергий и ядерной физики

Разработка и характеристики кремниевых координатно-чувствительных детекторов для физики высоких энергий и ядерной физики

Разработка и характеристики кремниевых координатно-чувствительных детекторов для физики высоких энергий и ядерной физики

УДК 539.1.074.5; 621.382; 621.039.7

В. Л. Перевертайло
ГП "НИИ микроприборов" НТК "ИМК" НАН Украины Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

 


Представлены разработки ряда кремниевых координатно-чувствительных детекторов частиц и излучений для экспериментов в физике высоких энергий и ядерной физике, проводимых коллаборациями HERA-B, LHCb и научными учреждениями Европы и Украины. Детекторы были спроектированы с помощью отечественных программных средств проектирования интегральных схем (ИС) и изготовлены на технологических линейках по изготовлению серийных кремниевых ИС, что позволяет осуществлять массовый выпуск.
При проведении этих работ разработан ряд технологий кремниевых детекторов различного назначения и методик измерения их электрофизических параметров.
Испытания и исследования координатно-чувствительных детекторов показали, что они обеспечивают надежную регистрацию полезных событий на фоне шума (соотношение сигнал/шум не менее 20 для необлученных образцов) и высокое пространственное разрешение (для геометрии представленных конструкций типичное значение - десятки микрон), в том числе и при радиационных нагрузках в несколько МРад и выше.
1. Введение
Кремниевые координатно-чувствительные (микростриповые) детекторы на основе p-i-n диодных структур в настоящее время являются одним из основных инструментов исследования различных частиц и излучений, являющихся продуктами ядерных реакций и взаимодействия высокоэнергетичных частиц во встречных пучках и с мишенями [1-7]. Их преимуществами являются небольшая энергия, расходуемая на образование электронно-дырочной пары, которая в кремнии составляет около 3,6 эВ, высокая тормозная способность, что придает компактность детектору, высокая скорость набора статистики, наиболее отработанная технология производства кремниевых детекторов, высокая радиационная стойкость, способность работать в магнитных полях, в вакууме и жидкости [1-7].
Однако, при разработке и изготовлении детекторов необходимо решить ряд технологических проблем, в том числе, связанных с требованиями малых токов утечки (1-10 нА/см2) при использовании высокоомного кремния, обеспечением бездефектной структуры на больших площадях (1-10 см2 и более) при большом количестве элементов детектора (10-103 стрипов), а также с ограничениями стандартного оборудования, предназначенного для изготовления кристаллов размерами до 10х10 мм2, в то время как кристаллы микростриповых детекторов имеют на порядок большие размеры.
Представленные в данной работе разработки ряда кремниевых координатно-чувствительных детекторов частиц и излучений были предназначены для экспериментов в физике высоких энергий и ядерной физике, проводимых коллаборациями HERA-B, LHCb и научными учреждениями Европы и Украины. Детекторы были спроектированы с помощью отечественных программных средств проектирования интегральных схем (ИС) и изготовлены на технологических линейках по изготовлению серийных кремниевых ИС, что позволяет осуществлять в случае необходимости массовый выпуск детекторов.
2. Конструкция микрострипового детектора
Координатно-чувствительные детекторы на кремниевых p-i-n диодах представляют собой ряд узких р+-полосок (стрипов) на лицевой стороне пластины высокоомного кремния n-типа, образующих р+-n переходы с n-подложкой. Шаг, ширина, длина стрипов и зазор между ними являются основными конструктивными параметрами микростриповых детекторов [1-7].
Микростриповые детекторы позволяют получить информацию о координате частицы, реконструировать трек, а также определить энергию частицы. Пространственное разрешение зависит от шага стрипов P и для простейшей модели составляет P/?12 [8]. Шаг стрипов P определяется задачами эксперимента (вершинные, трековые или другие детекторы) и может выбираться от десятков микрон, например [4], до сотен [8,9]. Кроме того, разрешение может улучшаться при обработке сигналов (кластеров сигналов). Используя многослойные детекторы (трекеры) можно более точно определить пространственные характеристики трека частицы, регистрируя ее в нескольких точках [8].
Примером описанного стрип-детектора является детектор для измерений на 225 МэВ электронном пучке (ХФТИ, г. Харьков, Украина), который содержал 38 стрипов с шагом 400 мкм, шириной р+- области 350 мкм и зазором между стрипами 50 мкм. Длина стрипов - 40 мм. С помощью этого стрип-детектора было проведено ряд экспериментов, в том числе снят спектр упругого рассеяния пучка электронов на углеродной мишени 12С. Угол рассеяния электронов составлял 35 , пленка углерода имела толщину 147 мг/см2 [9]. Спектр, полученный на стрип-детекторе, приведен на рис.1 [9], энергия пика упруго рассеянных электронов соответствует рассчитанной величине.

Рис. 1. Спектр энергии электронов с первоначальной энергией 225 МэВ, рассеянных на мишени 12С
3. Технология изготовления кремниевых микростриповых детекторов
3.1 Технология планарных детекторов с прямой связью с p-n переходами
В рассмотренных выше детекторах сигнал выводится непосредственно с p-n-перехода через контакт к нему (прямая связь). Их технология известна из литературы, например [10].
Приведенная в работе [10] технология стрип-детекторов с ионно-имплантированными p-n-переходами была модифицирована нами с целью улучшения параметров и возможности использования на технологической линии серийного производства интегральных схем (ИС) и была реализована при изготовлении ряда стрип-детекторов.
Детекторы изготовлялись на пластинах кремния n-типа зонной плавки (FZ) ориентацией <111> с начальной концентрацией носителей 3 1011 см-3 и с временами жизни неосновных носителей заряда около 1 мс, диаметр пластин 76 мм (или 100 мм), толщина пластин 300-400 мкм. После выращивания пассивирующего окисела (толщина SiO2 - (0,15-0,2) мкм, Т = (850-950) С, атмосфера с добавлением HCl) осуществлялось формирование р+-n переходов ионной имплантацией бора с энергией Е=25-30 кэВ и дозой имплантации 5 1014 ионов/см2. Отличием данной технологии от известной является то, что имплантация бора осуществляется через слой окисла толщиной около 500 ?, с целью утоньшения р+-n перехода, предотвращения от загрязнений активной области в технологическом процессе, а также предотвращения каналирования ионов. После имплантации поврежденный и "загрязненный" тонкий окисел стравливался и выращивался новый окисел для формирования контактных окон (отличием от известной технологии является отступ контактных окон на 5-10 мкм от края пассивирующего (толстого) SiO2 и минимизация их площади. Имплантация фосфора в обратную сторону пластины осуществлялась для формирования n+ -слоя (Е-60 кэВ, D=5 1015 ионов/см2). Температура послеимплантационного отжига в одном варианте была 650 С, в другом - 950 С в течение 30 мин. в азоте. На р+- и n+-слои наносился слой алюминия (Al) толщиной 1 мкм для формирования омических контактов. Еще одним отличием от известных технологий является нанесение пассивирую-щей пленки фосфоросиликатного стекла (ФСС) после формирования слоя металла с контактами для дополнительной стабилизации характеристик и защиты детекторов.
По приведенной технологии нами были изготовлены описанные выше детекторы [9] и ряд других, в том числе кольцевой детектор (см. табл. 1) для экспериментов на ионных пучках в университете Лоувейна, Бельгия (см. рис.2). На кольцевом детекторе были проведены измерения угловых распределений пучка рассеянных радиоактивных ионов 6He с энергией 14 МеВ на мишени 208Pb. На рис. 3 показаны спектры энергии рассеянных ионов 6He, зарегистрированные кольцеобразными стрипами углового стрип-детектора [11]. Номера стрипов и величины углов рассеяния приведены на фрагментах рис. 3. Большему номеру стрипа на рис. 3 соответствует больший радиус кольца и больший угол рассеяния регистрируемых частиц.

Рис. 2. Кольцевой детектор для измерения угловых распределений частиц. Максимальный диаметр стрипов - 133,8 мм, минимальный - 34 мм. Размер окна для пучка в центре 30х30 мм
6He +208Pb, E=14 MeV

Рис. 3. Примеры спектров рассеяния пучка ионов 6He с энергией 14 МэВ на мишени 208Pb для различных углов рассеяния, зарегистрированные кольцевым детектором (для стрипов №1,2 …9,10)
По описанной технологии был изготовлен 16-элементный детектор с прямой связью с р-n переходами, использовавшийся для регистрации фрагментов деления в работе [12] (см. табл. 1, тип 3). Схема эксперимента показана на рис. 4. Спектры энергии фрагментов деления 252Сf показаны на рис. 5 для одного стрипового элемента. Видна асимметрия деления по энергии (два пика близки к теоретическим). Левый пик соответствует тяжелым фрагментам деления,

Рис. 4. Схематическое изображение, обозначающее положение мишени и массива детекторов.
f1 и f2 соответствуют делению фрагментов, излученных в противоположных направлениях.

Рис. 5. Спектры энергии фрагментов деления 252Сf, измеренные 16-канальным стрип-детектором. Ширина стрипа -2,9 мм, зазор между стрипами- 0,1 мм, длина стрипов - 52 мм.

Рис. 6. Моделирование регистрации фрагментов деления стрип-детектором с помощью вспышек светодиода. правый пик - легким фрагментам. На этом же детекторе проведены измерения временного разрешения, результаты которого показаны на рис. 6 [12]. Было достигнуто временное разрешение детектора 0,4 нс для альфа-частиц и 1,1 нс для фрагментов.
3.2. Технология изготовления стрип детекторов с емкостной связью с p-n переходами, с резисторами и переходными конденсаторами на кремниевом кристалле
Как видно из [9], [11-13], детекторы, изготовленные по предложенной нами технологии, показали очень хорошие спектрометрические и координатно-временные характеристики.
Впоследствии появилась усовершенствованная технология, позволяющая формировать на кремниевом чипе высокоомные резисторы и переходные конденсаторы, что значительно уменьшило трудоемкость и габариты переходных плат считывающей электроники, позволило улучшить шумовые параметры каналов электроники за счет устранения внешних соединений между детекторами и резисторами смещения, получить емкостную связь с p-n-переходом и другие преимущества. Однако усложнение технологии привело к росту числа дефектов и нами была предложена модифицированная технология, позволяющая уменьшить число дефектов и дефектных стрипов. Основным отличием этой технологии является то, что в процессе формирования р+-областей методом имплантации бора использовалась маска из толстого SiO2 без применения маскирования фоторезистом, который снимался перед имплантацией бора. Это позволило уменьшить дефектность структуры. Кроме того, нами применялось формирование n+-областей методом имплантации фосфора для создания геттерирующего слоя на лицевой поверхности пластины и создания контакта к подложке на лицевой стороне кристалла [13]. В этом технологическом блоке также использовалась маска из толстого SiO2. Использовалась также описанная выше имплантация через защитный слой тонкого SiO2 с последующим его травлением и выращиванием нового SiO2.
На рис. 7 схематически показан технологический процесс изготовления стрип-детекторов с резисторами и переходными конденсаторами на кремниевом кристалле. Для формирования резисторов нами был использован слой поликремния, который специально для этого наносился на пластину после формирования p-n-переходов. Номинал резисторов определялся как их геометрией, так и энергией и дозой ионной имплантации примеси при легировании поликремниевого слоя. Переходные конденсаторы формировались с помощью двухслойного диэлектрика SiO2+Si3N4, поверх которого формировался алюминиевый электрод по всей площади р+-области стрипа, являющийся верхней обкладкой конденсатора. Нижней обкладкой конденсатора является р+-область стрипа.

Рис.7. Технология изготовления стрип-детекторов с резисторами и переходными емкостями на кремниевом кристалле
Структурная схема детектора, изготовленного по технологии, представленной на рис. 7, приведена схематически в разрезе вдоль стрипа на рис. 8, где соответствующими стрелками с цифрами обозначены структурные элементы стрип-детектора: поликремниевый резистор 13 в виде змейки соединен контактами с р+ областью стрипа 2 с одной стороны и с шиной смещения 15 с другой стороны. Падение напряжения на резисторе может измеряться на контактной площадке 14, предназначенной для измерений ("DC pad"). Диэлектрик конденсатора двухслойный и состоит из слоя SiO2 (5), и слоя Si3N4 (11). Двухслойный диэлектрик обеспечивает бездефектную структуру диэлектрика на большой площади, благодаря чему конденсаторы стрипов имеют воспроизводимые параметры при числе стрипов, составляющем сотни и даже тысячи элементов. Импульсный сигнал со стрипа снимается с алюминиевой обкладки конденсатора (12), имеющей контактную площадку 12 ("AC pad"). Контактные площадки "AC pad") служат для разварки стрипов, чтобы обеспечить контактирование с входами предусилителей, на которые подаются импульсные сигналы от стрипов. Описанная структура и технология реализована на прототипе микро-стрипового детектора для эксперимента LHCb (табл. 1), фрагмент которого показан на рис.9.

Рис. 8. Схематическое изображение детектора с ионно-имплантированными поликремниевыми резисторами и конденсаторами с диэлектрическим слоем SiO2 + Si3N4 на кристалле.

Рис. 9. Фрагмент прототипа микрострипового детектора для эксперимента LHCb.
Прототип детектора LHCb имел 3 секции стрипов с разным отношением ширины стрипа W к шагу стрипа Р. В секции 1 ширина стрипа составляла 48 мкм (W/P=0,2), в секции 2 - 60 мкм (W/P=0,25) и в секции 3 - 72 мкм (W/P=0,3). Шаг стрипов Р был фиксированным для всех 3-х секций и составлял 240 мкм, общее количество стрипов в детекторе - 64. Кроме того, были заложены два варианта конструкции стрипов: первый вариант, когда алюминий стрипа перекрывал область прилегающего толстого окисла на 8 мкм, второй вариант, когда алюминий недокрывал (отстоял от толстого окисла SiO2) на 2 мкм. Активная область детектора окружена защитными р+- кольцами, из которых первое кольцо является активным (на него подается напряжение смещения), а остальные кольца пассивные и не имеют контактных площадок (см. рис. 9). В нижней части стрипов расположены поликремниевые резисторы и шина смещения, а также нижний ряд контактных площадок типа "DC pad" и верхний ряд контактных площадок типа "AC pad".
Для определения пространственного разрешения и эффективности реконструкции треков описанного детектора использовались пи-мезоны с энергией 9 ГэВ и мюоны с энергией 120 ГэВ. Реконструкция треков этих частиц дает пространственное разрешение детектора 50-70 мкм [14], что согласуется с расчетным для данной геометрии. Эффективность реконструк-ции треков составляла 95-99,9%. Было установлено, что спад эффективности до 95% наблюдается в межстриповом пространстве, а с увеличением отношения ширины стрипа к шагу стрипов (W/P) наблюдается возрастание эффективности реконструкции треков [14]. Установлено также, что эффективность возрастает с увеличением приложенного напряже-ния. Эти результаты использованы при разработке детекторов внутреннего трекера LHCb.
Потеря эффективности реконструкции треков происходит за счет падения отношения сигнал/шум (С/Ш) до уровня, когда существенная часть полезных событий смешивается с фоновыми. Современные микростриповые детекторы имеют максимальные значения С/Ш в пределах 20[4] - 25[6], что позволяет достичь эффективности реконструкции треков приближающейся к 100%. Величины С/Ш для всех трех типов описываемого прототипа микрострипового детектора LHCb измерялись на источнике 106Ru и имеют наиболее вероятные значения С/Ш=21, 19,5 и 18,5 для W/P=0,2, 0,25 и 0,3 соответственно [14] для необлученных образцов детекторов.
Одной из важнейших характеристик стрип-детектора является его радиационная стойкость при облучении частицами высокой энергии. Известно [4,8], что при этом возникают радиационные повреждения и дефекты, приводящие к увеличению токов утечки (рис. 10) на-

Рис. 10. Суммарный ток утечки прототипа детектора LHCb как функция напряжения смещения после облучения дозой 2 МРад (протоны 120 ГэВ). Для необлученных детекторов ток утечки <1µА.
пример, 2 µА/см2/Mrad, [4,5] и к ухудшению эффективности детектора [4,5,14].
Одним из возможных путей повышения радиационной стойкости детекторов является использование специального "оксигенированного кремния" с повышенным содержанием кислорода ( 1017см-3) в кремнии [15]. Нами были использованы пластины оксигенированно-го кремния (изготовитель-"SINTEF") для изготовления прототипов детектора LHCb. Сравнение характеристик облученных детекторов на кремнии FZ (3-5) 103 Ом см и аналогичном оксигенированном кремнии показало, что при уровнях радиационной нагрузки до 2 МРад (протоны с энергией 120 ГэВ) наблюдалось уменьшение отношения С/Ш пример-но до 12 (согласуется с данными [4]), соответственно, наблюдался спад эффективности реконструкции треков до 95%, причем, этот спад не зависит от степени окисления исходного кремния [14]. Кроме того, детекторы из оксигенированного кремния имеют такие же электрические параметры, как и детекторы из неоксигенированного кремния, т.е. операции оксигенирования не повлияли на основные электрофизические параметры детектора.


Таблица 1
Кремниевые координатно-чувствительные микростриповые детекторы для регистрации ионизирующих излучений и частиц в физике высоких энергий и ядерной физике, разработанные и изготовленные в Украине.

 

Параметры Площадь активной области, мм2 Число стрипов (элементов) Ширина стрипа, мкм Межстриповое расстояние, мкм Шаг стрипов, мкм* Поликремниевые резисторы на кристалле детектора Интегрированные переходные емкости на детекторе Двухсторонняя структура кристалла детектора Пробивное напряжение Напряжение полного обеднения
Тип 1 16 х 40 38 350 50 400 - - - 150 В. 70 В.
Тип 2 42 х 43 128 280 50 330 - - - 150 В. 70 В.
Тип 3 2 х (52 х 26) 2х8 2900 100 3000 - - - 150 В. 70 В.
Тип 4 75 х 40 768 35 60 95 + + + >100 В. 65-70 В.
Кольцевой 8900 4х10 4900 100 5000 - - - 100 В. 70 В.
Тип 5 20 х 66 64 48,
60,
72
192,
180,
168
240 + + - 120 В. 80 В.




ВЫВОДЫ

1. Разработаны технологии изготовления кремниевых планарных координатно-чувствительных детекторов на высокоомном кремнии, а именно:
- технология детекторов с прямой связью с p-n переходами;
- технология детекторов с емкостной связью с p-n переходами, включающих резисторы и переходные конденсаторы на кремниевом кристалле.
Разработанные технологии обеспечивают получение детекторов, имеющих высокие электрофизические параметры:
- низкие токи утечки (1-10 нА/см2) на кремнии зонной плавки с удельным сопротивлением (3-5) 103 Ом см;
- бездефектную структуру детектора на больших площадях (1-20 см2 и более) при большом количестве элементов детектора (10-103 стрипов);
- однородность параметров элементов детектора при количестве элементов (10-103 стрипов;
- воспроизводимость параметров детекторов от пластины к пластине и от партии к партии;
- высокую радиационную стойкость (например, при уровне дозовых нагрузок 2 Мрад и выше детектор остается работоспособным, соотношение сигнал/шум остается не ниже 12, а эффективность реконструкции треков частиц снижается на 20-25 %).
Разработанные технологии адаптированы к технологии серийного производства интегральных схем (ИС) и обеспечивают возможность массового производства детекторов на технологических линейках по производству ИС.
2. Детекторы, изготовленные из оксигенированного кремния имеют такие же электрофизические параметры как и детекторы из обычного кремния и до радиационных нагрузок порядка 2 Мрад не проявляют отличий в эффективности реконструкции треков частиц.
3. Произведены детекторы различного типа для ряда экспериментов в физике высоких энергий и ядерной физике на технологических линейках по производству серийных ИС.
4. Показано, что разработанные, изготовленные и протестированные микростриповые кремниевые детекторы для ряда экспериментов обеспечивают надежную регистрацию полезных событий на фоне шума (соотношение сигнал/шум не менее 20 для необлученных образцов) и высокое пространственное разрешение (для геометрии представленных конструкций значения разрешений согласуются с расчетными, их типичные значения - десятки микрон), что позволяет эффективно реконструировать треки продуктов ядерных реакций при взаимодействии встречных пучков высокоэнергетичных частиц и других реакциях и взаимодействиях, в том числе и при радиационных нагрузках в несколько МРад и выше.
Автор выражает благодарность сотрудникам ИЯИ НАН Украины, г.Киев - Пугачу В.М., Павленко Ю.Н. за плодотворное сотрудничество и предоставленные материалы.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Акимов Ю.К, Игнатьев О.В, Калинин А.И, Кушнирук В.Ф. Полупроводниковые детекторы в экспериментальной физике.-М.: Энергоатомиздат, 1989. - 344с.
2. Lutz G. Semiconductor radiation detectors. -Springer, 1999. - 350p.
3. Перевертайло В.Л. Создание элементной базы для ядерно-физического и радиационного приборостроения на основе кремниевой интегральной технологии // Труды Пятой международной научно-практической конференции "Современные информационные и электронные технологии", Одесса, 17-21 мая 2004 г., -C.200.
4. V.Re, D.Kirkby, M.Bruinsma, at al. Lessons Learned From BaBar Silicon Vertex Tracker, Limits, and Future Perspectives of the Detector // IEEE Trans. on Nuclear Science. -2005. -v.52. -№ 3. -P. 787-792.
5. S.Bettarini, M.Bondioli, G.Calderini at al. Measurement of the Charge Collection Efficiency After Heavy Non-Uniform Irradiation in BaBar Silicon Detector // IEEE Trans. on Nuclear Science. -2005. -v.52. -№ 4. -P. 1054-1060.
6. G.Segneri. Results of the Tests of a CMC tracker Inner Barrel Sub-system With a 25 ns Beam // IEEE Trans. on Nuclear Science. -2005. -v.52. -№ 4. -P. 1182-1186.
7. P.P.Allport, G.Casse, M.Losano. at al. Performance of P-Type Micro-Strip Detectors After Irradiation to 7.5 x 1015 p cm2 // IEEE Trans. on Nuclear Science. -2005. -v.52. -№ 5. -P. 1903-1906.
8. H.Spieler. Radiation Detectors and Signal Processing // Okt. 8-12,2001, Univ. Heidelberg // Introduction: Vertex Detection in High Energy Physics .-p.28-34,
9. I.G.Evseev, A.B.Rosenfeld,, V.L.Perevertaylo at al. Testing of the silicon strip detectors by 225 MeV electron beam // Procedings of the third Kiev's International School on Nuclear Physics "New Trends in Nuclear Physics", Kiev, June 22 - Jule 1, -1992. -P.472-478.
10. J.Kemmer Improvment of Detector Fabrication by the Planar Process // Nucl. Inst. and Methods. -1984. -v.226. -P.89-93.
11. O.F.Nemez, Yu.N.Pavlenko, V.M.Pugatch, O.S.Frolov, V.L.Perevertaylo, Th.Del.-Bar. Silicon annular strip detector // Proceeding of International symposium of atomic nuclear physic, Moscow. 16-19 June -1998. -P.346.
12. V.P.Likhachev, V.L.Perevertaylo, J.F.Dias at al. Silicon strip detectors for fission // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. -1996. -A376. -P. 455-461.
13. В.Л.Перевертайло. Характеристики і технологія виготовлення кремнієвих планарних p-i-n фотодіодів для сцинтиелектронних детекторів // Электроника и связь. Тематический выпуск "Проблемы электроники", Часть 1, 2007.- с.15-23.
14. F. Lehner, V. Pugatch. Description and Characterization of Inner Tracker Silicon Prototype Sensors. - LHCb Note -2001 -036, CERN, Geneva, -2001. -11 p.
15. G.Lindstrom, M.Ahmed, S.Albergo at al. Radiation hard silicon detectors - developments by RD48 (ROSE) collaboration // Nuclear Instrum. and Methods in Physics Research. -2001. -A466. -P. 308-326.



РОЗРОБКА ТА ХАРАКТЕРИСТИКИ КРЕМНІЄВИХ КООРДИНАТНО-ЧУТЛИВИХ ДЕТЕКТОРІВ ДЛЯ ФІЗИКИ ВИСОКИХ ЕНЕРГІЙ І ЯДЕРНОЇ ФІЗИКИ
В. Л. Перевертайло
ДП НДІ мікроприладів НТК "ІМК" НАН України, detector@carrіer.kіev.ua
Представлені розробки ряду кремнієвих координатно-чутливих детекторів часток і випромінювань для експериментів у фізиці високих енергій і ядерній фізиці, проведених колабораціями HERA-B, LHCb, ALІCE і науковими установами Європи й України. Детектори були спроектовані за допомогою вітчизняних програмних засобів проектування інтегральних схем (ІС) і виготовлені на технологічних лінійках по виготовленню серійних кремнієвих ІС, що дозволяє здійснювати масовий випуск.
При проведенні цих робіт розроблено ряд технологій виготовлення кремнієвих детекторів різного призначення і методик вимірювання їх електрофізичних параметрів.
Випробування й дослідження координатно-чутливих детекторів показали, що вони забезпечують надійну реєстрацію корисних подій на фоні шуму (співвідношення сигнал/шум не менш 20 для неопромінених зразків) і високу просторову роздільну здатність (для геометрії представлених конструкцій типові значення - десятки мікрон), у тому числі й при радіаційних навантаженнях у декілька МРад і вище.


DEVELOPMENT AND CHARACTERISTICS OF SILICON COORDINATE-SENSITIVE DETECTORS FOR HIGH ENERGY PHYSICS AND NUCLEAR PHYSICS

Volodymyr L. Perevertaylo
SE Institute of microdevices STC "Institute for single crustals" of NAS of Ukraine,
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
The developments of various silicon coordinate-sensitive detectors of particles and radiations for experiments in high energy physics and nuclear physics which are carried out by collaborations HERA-B, LHCb, ALICE and scientific establishments of Europe and Ukraine are presented. The detectors were designed with the help of a custom software of designing of the integrated circuits (IC) and are manufactured at technological lines for commercial silicon IC, that allow mass production.
At realization of these works a number of technologies of silicon detectors production for various purpose and techniques of measurement of their electrophysical parameters were developed.
Tests and studies of coordinate-sensitive detectors were carried out. It has been shown that they provide reliable registration of useful events (a signal/noise ratio not less than 20 for non-irradiated samples) and high spatial resolution (for geometry of designs presented typical value - tens microns), also at radiation load of few МRad and higher.

Обновлено 05.03.2012 10:01  

Тестовый текст


Сайт на реконструкции. Тестовый текст.

Кто он-лайн

Сейчас 73 гостей

Сайт на реконструкции


Сайт на реконструкции. Тестовый текст.

Написать нам