Strahlenschäden und Strahlenhärte von Halbleiterdetektoren

1 WARUM HALBLEITERDETEKTOREN? 4
1 Warum Halbleiterdetektoren?
Halbleiterdetektoren werden in der Teilchenphysik zahlreich zur Ortsmessung von Teilchen
eingesetzt. Halbleiterdetektoren haben folgende Vor- und Nachteile:
• Die hohe Dichte der Halbleitermaterialien führt zu einem großen Energieverlust pro
Wegstrecke eines einfallenden Teilchens, was positiv bei Energiemessung ist. Allerdings
kann diese Dichte auch ein Nachteil sein, denn ein einfallendes Teilchen wird bei der
Ortsmessung von der hohen Dichte bezüglich seines Weges beeinflusst.
• Die durch Photolithografie mögliche feine Segmentierung sorgt für eine gute Ortsauflösung
(< 10µm) für eine präzise Ortsbestimmung.
• Durch eine relativ kleine Bandlücke und eine somit geringe Ionisationsenergie können
viele Elektron-Loch-Paare (eh-Paare) erzeugt werden. Eine Vielzahl von freien Ladungsträgern
hat ein hohes, und hier, aufgrund ihrer hohen Beweglichkeit, auch schnelles,
Signal zur Folge.
Im folgenden beziehe ich mich auf das Halbleitermaterial Silizium.
Abbildung 1: Teilchenphysik-Experimente mit Si-Streifen-Detektoren
Silizium wird weltweit am meisten eingesetzt, wie in der Abbildung ?? zu sehen, da es
folgende zusätzlichen Vorteile besitzt:
• Das Material selber ist preisgünstig gegenüber alternativen Halbleitermaterialien.
• Die Industrie ist mit dem Material sehr vertraut und verfügt somit über gute Herstellungsund
Anwendungserfahrung.
• Als Baukomponente ist Silizium fast selbsttragend und erfordert somit keine zusätzlichen
unterstützenden Materialien.