Studio di fotodiodi a valanga per il calorimetro CMS al LHC del CERN"

stati identicati e classicati [23].
Nel semiconduttore tipo n sono stati studiati i seguenti difetti:
CENTRI A [complesso vacanza-atomo di ossigeno]
CENTRI E [complesso vacanza-atomo di fosforo], localizzati a 0.4 eV al di
sotto della banda di conduzione.
DIVACANZA V 2 (nei vari stati di carica), localizzate a 0.35 eV al di sopra
della banda di valenza.
Per spostare un atomo dal proprio sito all'interno della struttura cristallina e
richiesta una soglia di energia cinetica di 15 eV. Questo limita la possibilita di
danneggiamento da parte di alcune particelle, ad esempio elettroni e neutroni termici.
Secondo calcoli cinematici risulta che un neutrone se possiede un'energia poco piu alta
di 110 eV possa rimuovere un atomo dal proprio sito. Per quanto riguarda i neutroni
di energia di 1 MeV, tipica delle condizioni del calorimetro di CMS, questi risultano
particolarmente ecaci nel processo di danneggiamento del silicio.
Dalla conoscenza della sezione d'urto dei neutroni sul silicio puo essere calcolato il
relativo danno dei neutroni come funzione della loro energia incidente; dall'andamento
della sezione d'urto si osserva un incremento del danneggiamento a 200 KeV, mentre
per gli altri valori rimane costante.
Nel caso di neutroni e particelle ad alta energia incidenti, se e trasferita energia
suciente nell'impatto, l'atomo uscito dalla sua posizione di equilibrio puo generare
impatti secondari in una regione con raggio di qualche centinaio di Angstrom. Questo
causa la formazione di \clusters": aggregato di dierenti difetti nella matrice, del tipo
vacanze, atomi del drogante, atomi interstiziali e siti di impurezze.
Secondo Gossic [24] i \clusters" sono circondati da una barriera di potenziale che
getta al di fuori le particelle cariche libere; cio causa la inattivita elettrica del
\cluster", contribuendo al processo di cattura delle cariche. Per il moto termico i
\clusters" interagiscono durante e dopo l'irraggiamento. Esiste la probabilita di una
annichilazione per alcuni di questi, oppure la formazione di difetti piu complessi.
La principale conseguenza della creazione di livelli energetici all'interno della
banda proibita e un incremento della corrente oscura nella regione svuotata del
semiconduttore; cio proviene dalla facilita con cui una carica mobile puo attraversare
l'intervallo della banda grazie ai livelli intermedi cos formatisi.
I difetti analizzati sopra, (centri A, E e divacanze), sono i principali responsabili
dell'incremento della corrente oscura [25]. Le trappole inducono altri importanti
eetti, che rendono incompleta la raccolta delle cariche, degradando il segnale nale
di corrente, oppure incrementando la durata temporale dell'impulso di corrente: la
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