Bonn 2010 – wissenschaftliches Programm
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T: Fachverband Teilchenphysik
T 64: Strahlenhärte von Halbleiterdetektoren II
T 64.2: Vortrag
Donnerstag, 18. März 2010, 17:00–17:15, HG ÜR 6
Ladungsmultiplikation in hochbestrahlten epitaktischen Siliziumdioden — •Jörn Lange, Julian Becker, Eckhart Fretwurst, Robert Klanner und Gunnar Lindström — Institut für Experimentalphysik, Universität Hamburg
Der geplante Ausbau des LHC auf eine zehnfach höhere Luminosität von L = 1035 cm−2s−1 (Super-LHC) erfordert eine bisher unerreichte Strahlenhärte der Siliziumdetektoren, um einer erwarteten Fluenz von bis zu Φeq = 1.6×1016 cm−2 im innersten Pixel-Bereich standzuhalten. Dabei ist der Einfang freier Ladungsträger an strahlungsinduzierten Defekten in der Silizium-Bandlücke der limitierende Faktor, da hierdurch die Ladungssammlungseffizienz (CCE) stark reduziert wird. Neuere Messungen deuten jedoch auf eine höhere Ladungssammlung als zunächst erwartet hin. Insbesondere in hochbestrahlten dünnen Dioden wurde bei hohen Spannungen bis zu 1000 V sogar CCE>1 gemessen. Unter diesen Voraussetzungen wird also der Ladungseinfang durch Ladungsmultiplikation überkompensiert, da die Kombination aus dünnen Sensorschichten und hohen strahlungsinduzierten Raumladungsdichten zu hohen elektrischen Feldstärken führt. In dieser Arbeit wurden die Ladungsmultiplikations-Eigenschaften von 75, 100 und 150 µm dünnen epitaktischen Dioden bei sehr hohen Fluenzen bis zu 1016 cm−2 und Spannungen bis 1000 V mit Hilfe der Transient Current Technique (TCT) und CCE-Messungen mit α- und β-Teilchen und Laserlicht (670, 830, 1060 nm) untersucht.