發(fā)布時間：2021-07-01 12:44

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,半導(dǎo)體材料與工藝技術(shù)的發(fā)展突飛猛進,傳統(tǒng)探測器工藝日趨完善,新材料半導(dǎo)體探測器也越來越多的進入人們的視野之內(nèi)。大量的半導(dǎo)體探測器中,硅探測器因其優(yōu)越的性能和成熟先進的工藝技術(shù),廣泛地被應(yīng)用于高能物理、核物理等領(lǐng)域。在歐洲超級強子對撞機（SLHC）實驗中,硅探測器的輻照通量高達到1×l016n/cm2,此時,探測器的性能便會開始有衰減。目前硅探測器的研究研究領(lǐng)域中,一般以耗盡電壓、電容、暗電流、電荷收集等參數(shù)對硅探測器噪聲、能耗、能量分辨率、收集效率的影響等作為評價探測器性能是否優(yōu)越的指標。因此,本文提出一種新型低死區(qū)復(fù)合結(jié)構(gòu)殼型電極硅探測器（LDCD）,旨在有效地加固探測器的抗輻照性能,更大程度剔除探測器的弱電場區(qū),從而提高硅探測器的電荷收集效率。首先在Silvaco TCAD中仿真方形結(jié)構(gòu),再結(jié)合半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ),研究低死區(qū)復(fù)合結(jié)構(gòu)殼型電極硅探測器的電學(xué)性能。本文的研究內(nèi)容包括:（1）提出一種低死區(qū)復(fù)合結(jié)構(gòu)殼型電極硅探測器。該結(jié)構(gòu)是在三維溝槽電極硅探測器在結(jié)構(gòu)上加以創(chuàng)新,在原有單面刻蝕的方形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上改進為雙面刻蝕的四棱柱嵌套底部特殊結(jié)構(gòu)（底端短四棱柱刻蝕掉四... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１硅探測器原理示意圖??

ｎ＋?ｎ－ｓｉｄｅ讀出條??圖１．２硅微條探測器：（ａ）單面硅微條探測器；（ｂ）雙面硅微條探測器??Ｐ＊?ｓｔｒｉｐｓ?Ｔｏ?ｐｒｅ－ａｍｐｓ，?０?Ｖ??￣?ｌＺｊ￣?１ＺＩ：￣?ｌＩＺ：￣￣ＺＺ￣?Ａ??ｎ！?１???ｂｉａｓ??Ｖｂ??圖１．３?ｐ＋－ｎ＋／ｎ／ｎ＋型硅微條探測器??三維硅條探測器工作原理是首先通過單邊電極獲得電信號，再通過外端前置放大電??路讀出。三維硅微條探測器排列相對獨立且互不影響，所以它的位置分辨率相比氣體探??測器和閃爍體探測器更高，在某一個方向上具有更好的位置分辨率。如圖１．３所示，當??電極上有電子讀出，只能說明該電極附近有粒子的存在，并不能定位到精確的位置。此??外其電子輸出的信號強弱也只是可以粗略估計粒子密度而不能精確得知粒子能量密度??及數(shù)量。此外，三維硅條探測器的性能優(yōu)劣是由其位置分辨率與密度分辨率共同決定，??但是兩種分辨率不能同時達到最優(yōu)，目前實際使用情況是先由工作需求來確定探測器分??辨率的模式

Ｃｏｌｌｉｄｅｒ，?ＬＨＣ）實驗中上己有使用。在性能上，硅像素探測器同時具有電子通道小和位??置分辨率較好的優(yōu)點，其空間分辨率和密度分辨率較好。硅條像素探測器有多種不同的??結(jié)構(gòu)，各種結(jié)構(gòu)在性能上也不同。圖１．４為交錯式硅條像素探測器，它是在硅基體表面??上制作多個電極，并且電極與電極之間沒有聯(lián)通，所以每一個像素都被分成兩個部分：??位置Ｘ（圖中紅色箭頭）和位置Ｙ（圖中藍色箭頭），通過連接靈敏區(qū)域從Ｘ和Ｙ讀出電信??號。Ｘ像素單元和Ｙ像素單元是兩個分離的離子注入單元，并且可通過相應(yīng)的金屬電極??讀出電信號。這樣可以通過類似傳統(tǒng)像素探測器的二維的方式，來解決粒子入射到探測??器內(nèi)產(chǎn)生的電荷。該探測器通過電子輸出信號能夠準確的探測出粒子的空間位置、密度??以及運動軌跡。??Ｘ?ｒｅａｄ－ｏｕｔ?ｐｒｅ－Ａｍｐｓ?ｉｎ?ａ??ｓｅｐａｒａｔｅ?ｒｅａｄ－ｏｕｔ?ｃｈｉｐ，?０?Ｖ??ａｉ?［ｓ＾?］?ａｉ?ｆｓ．＾１?ａｉ?ａｉ?｜ｓ＾｜?ａｉ?ｆ?ｉｎ?ａ?ｓｅｐａｒａｔｅ?ｒｅａｄ－ｏｕｔ??Ｔ?Ｉ??ｊ?Ｉ?ｃｈｉｐ，０?Ｖ??Ｎ－ｔｙｐｅ?Ｓｉ?Ｉ?，??????Ｐｏｓｉｔｉｖｅ?Ｂｉｏｓ??圖１．４硅條像素探測器??（３）硅漂移室探測器（Ｓｉ?Ｄｒｉｆｔ?Ｄｅｔｅｃｔｏｒ

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3259157