發(fā)布時(shí)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(jìn),傳統(tǒng)探測(cè)器工藝日趨完善,新材料半導(dǎo)體探測(cè)器也越來越多的進(jìn)入人們的視野之內(nèi)。大量的半導(dǎo)體探測(cè)器中,硅探測(cè)器因其優(yōu)越的性能和成熟先進(jìn)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(jí)強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（SLHC）實(shí)驗(yàn)中,硅探測(cè)器的輻照通量高達(dá)到1×l016n/cm2,此時(shí),探測(cè)器的性能便會(huì)開始有衰減。目前硅探測(cè)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(duì)硅探測(cè)器噪聲、能耗、能量分辨率、收集效率的影響等作為評(píng)價(jià)探測(cè)器性能是否優(yōu)越的指標(biāo)。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(cè)器（LDCD）,旨在有效地加固探測(cè)器的抗輻照性能,更大程度剔除探測(cè)器的弱電場(chǎng)區(qū),從而提高硅探測(cè)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(cè)器的電學(xué)性能。本文的研究?jī)?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(cè)器。該結(jié)構(gòu)是在三維溝槽電極硅探測(cè)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(jìn)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(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１硅探測(cè)器原理示意圖??

ｎ＋?ｎ－ｓｉｄｅ讀出條??圖１．２硅微條探測(cè)器：（ａ）單面硅微條探測(cè)器；（ｂ）雙面硅微條探測(cè)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(cè)器??三維硅條探測(cè)器工作原理是首先通過單邊電極獲得電信號(hào)，再通過外端前置放大電??路讀出。三維硅微條探測(cè)器排列相對(duì)獨(dú)立且互不影響，所以它的位置分辨率相比氣體探??測(cè)器和閃爍體探測(cè)器更高，在某一個(gè)方向上具有更好的位置分辨率。如圖１．３所示，當(dāng)??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(hào)強(qiáng)弱也只是可以粗略估計(jì)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(cè)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(shí)達(dá)到最優(yōu)，目前實(shí)際使用情況是先由工作需求來確定探測(cè)器分??辨率的模式

Ｃｏｌｌｉｄｅｒ，?ＬＨＣ）實(shí)驗(yàn)中上己有使用。在性能上，硅像素探測(cè)器同時(shí)具有電子通道小和位??置分辨率較好的優(yōu)點(diǎn)，其空間分辨率和密度分辨率較好。硅條像素探測(cè)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(cuò)式硅條像素探測(cè)器，它是在硅基體表面??上制作多個(gè)電極，并且電極與電極之間沒有聯(lián)通，所以每一個(gè)像素都被分成兩個(gè)部分：??位置Ｘ（圖中紅色箭頭）和位置Ｙ（圖中藍(lán)色箭頭），通過連接靈敏區(qū)域從Ｘ和Ｙ讀出電信??號(hào)。Ｘ像素單元和Ｙ像素單元是兩個(gè)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(hào)。這樣可以通過類似傳統(tǒng)像素探測(cè)器的二維的方式，來解決粒子入射到探測(cè)??器內(nèi)產(chǎn)生的電荷。該探測(cè)器通過電子輸出信號(hào)能夠準(zhǔn)確的探測(cè)出粒子的空間位置、密度??以及運(yùn)動(dòng)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(cè)器??（３）硅漂移室探測(cè)器（Ｓｉ?Ｄｒｉｆｔ?Ｄｅｔｅｃｔｏｒ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]新型三維溝槽電極硅探測(cè)器電荷收集性能的研究[D]. 丁浩.湘潭大學(xué) 2015
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本文編號(hào)：3259157