2013 - Herbstschule Maria Laach - Universität Siegen

20 45. Herbstschule für Hochenergiephysik Maria Laach 2013
Nach hohen Bestrahlungen haben Sensoren mit einer Dicke von unter 150 m eine bessere
Ladungssammlungseffizienz als dickere Sensoren. Wenn die maximal anlegbare Spannung begrenzt
ist, hat ein dünner Sensor beim Anlegen der maximalen Spannung ein höheres Feld als ein
dickerer Sensor. Des Weiteren erhöht sich das Signal durch Ladungsvervielfachungseffekte und
eine kürzere Ladungssammlungszeit. Letztere verringert die Wahrscheinlichkeit zum Ladungseinfang
durch Materialdefekte, die durch Strahlenschäden entstehen, sogenanntes Trapping.
Entfernt man sich nun vom Wechselwirkungspunkt zu den äußeren Lagen, dann nimmt die Teilchenfluenz
ab und die damit verbundenen Strahlenschäden pro Zeit werden geringer. Gleichzeitig
vergrößert sich jedoch die aktive Fläche der Detektorlage durch den größeren Radius. Es
werden größere und kosteneffektivere Detektormodule benötigt.
4-Chip-Module bestehen aus einem großen planaren n-in-p Sensor, der mit vier FE-I4 Auslesechips
verbunden ist. Durch das n-in-p Design muss der Sensor nur noch auf einer Seite strukturiert
werden, was zu geringeren Produktionskosten als bei dem von zwei Seiten strukturierten
n-in-n Sensor, der bisher verwendet wird, führt.
Einen völlig neuen Ansatz bietet die kapazitive Kopplung zwischen Sensor und Auslesechip.
Dadurch entfallen die Kosten für die ”
bump-bond“ -Verbindung, welche durch eine einige mdicke
Klebeschicht ersetzt wird. Dazu wird ein aktiver HV CMOS Sensor verwendet, der die
gesammelte Ladung schon vor der Verarbeitung im Auslesechip verstärkt. Die Herstellung von
CMOS Sensoren ist eine kommerzielle Technologie, was zusätzlich den Sensorpreis reduziert.
Mit diesen Modulkonzepten wurden in Labor- und Teststrahlmessungen verschiedene Größen
wie zum Beispiel die gesammelte Ladung, Treffereffizienzen und die Anzahl an Rauschtreffern
gemessen. Die Präsentation der Ergebnisse erfolgt im Vortrag.