Rivelatori a Semiconduttore - Gruppo 3

Rivelatori a Semiconduttore 

Michele Floris 

Laboratorio I 

Dicembre 2007

Sommario 

Lezione 1: Fisica dei Semiconduttori e 

Principio di Funzionamento dei Rivelatori a 

Semiconduttore 

Lezione 2: Rivelatori a Semiconduttore e loro 

Applicazioni, Danno da radiazione 

Dicembre 2007 Rivelatori a Semiconduttore - Laboratorio I 2

Lezione 1 


Testi 

W.R. Leo Techniques for Nuclear and 

Particle Physics Experiments, second 

revised edition, Springer-Verlag, 1994 

G.F. Knoll, Radiation Detection and 

Measurement, Third Edition, John Wiley & 

sons, 2000 


Rivelatori a Semiconduttore 

Rivelatori basati principalmente su Silicio e 

Germanio (Tetravalenti) 

Vantaggi in diverse applicazioni 

Risoluzione in Energia 

Energia necessaria per produrre portatori 

Materiale Solido 

Rivelatori Compatti 

Risoluzione Spaziale 

Segmentazione 

Rivelatori di piccole dimensioni 

Può essere uno svantaggio 

Svantaggi 

Danno da radiazione 

Limitazione sulle dimensioni 

Raffreddamento (alcuni, e.g. Ge) 


Lezione 1 

Fisica dei Semiconduttori 

Struttura a bande 

Drogaggio 

La giunzione pn 

Principio di Funzionamento dei Rivelatori e 

caratteristiche operative 

Il reverse-bias 

Leakage current 

… 


La struttura a bande 

Banda di conduzione 

Gap di energia 

> 5 eV 

~ 1 eV 

Banda di valenza 

Isolante 


La struttura a bande ha origine nei solidi cristallini per la 

disposizione periodica degli atomi nel reticolo (e.g. Kronig- 

Penney). 

I livelli nella banda di valenza sono localizzati attorno ad un 

atomo del reticolo. 

I livelli nella banda di conduzione non sono localizzati attorno 

ad un atomo specifico. 


Il silicio ed il germanio 

Elementi del IV gruppo della tavola 

periodica 

Struttura cristallina tetraedrica. 

Ogni atomo è legato da un doppio legame 

covalente ai 4 atomi vicini. 

Gap di energia: ~1.1 eV (Si), ~0.7 eV (Ge) 

Tra i più usati come rivelatori di particelle 


Portatori di Carica 

A T ≠ 0, alcuni elettroni di un semiconduttore 

hanno abbastanza energia 

da raggiungere banda di conduzione 


elettrone 

Lo spazio vuoto lasciato in banda di 

valenza (buca) si comporta come un 

portatore di carica positivo 



buca 

2 tipi di portatori di carica. 

conduce a T ≠ 0! 

Principio di funzionamento dei rivelatori: l’energia depositata 

da una particella ionizzante crea coppie elettrone-buca che 

possono essere raccolte (analogo elettrone-ione in rivelatori a 

gas) 

Semiconduttori: E coppia ≈ 3 eV 

Gas E coppia ≈ 30 eV – Scintillatore E foto el. ≈ 400 – 1000 eV 


La probabilità di generazione 

termica è proporzionale al 

fattore di Boltzmann 

Densità di portatori 

p 

gen 

∝ 

C 

⋅ 

e 

− 

E 

g 

/ 

kT 

La probabilità di 

ricombinazione 

è approx. 

combinatoria 

p rec 

∝ 

n 

⋅ 

p 

All’equilibrio 

(np costante a T fissata ) 

n 

⋅ 

p 

= 

C 

⋅ 

e 

− 

E g 

/ 

kT 

Per un materiale puro 

n = 

i 

p 

i 

⇒ 

n 

i 

= 

C 

⋅ 

e 

−E 

g 

/ 

2kT 


Densità di portatori – 2 

p 

i 

= 

n 

i 

= 

A 

⋅T 

3/ 

2 − 

⋅e 

E 

g 

/ 

2kT 

Dipende dal Materiale 

Statistica di Fermi/Dirac 

Dipende 

esponenzialmente 

da E g 

Silicio a temperatura ambiente: n i = p i = 10 10 cm -3 

“intrinseco” (puro) 


Modello Semiclassico 

Possiamo ricavare alcune delle proprietà dei semiconduttori in un 

modello semi-classico in cui: 

Moto termico casuale, portatori assumono un velocità 

casuale dopo urti 

(vedi es. Fisica di Berkeley Vol.2 Cap. 4) 

In generale µ dipende sia da E che da T. Valgono approssimativamente le 

seguenti relazioni: 


Densità di corrente 

E 

A 

v dt 


Resistività/Conduttività 

Elettroni e buche 

hanno versi della 

velocità opposti 

Legge di Ohm 

Quindi: 

ρ in = σ -1 = 230 000 Ω cm (ideale!) 


Semiconduttori Drogati 

Finora assunti Semiconduttori puri 

impurezze modificano proprietà 

impurezze controllate Drogaggio (doping) 

Elementi del V gruppo 

Un elettrone di valenza in più 

Non partecipa al legame 

Tipo n 

Elementi del III gruppo 

Un elettrone di valenza in meno 

Possono catturare elettrone 

Tipo p 


Semiconduttori Drogati 




Tipo n 


Tipo p 

Impurezze (droganti) introducono livelli intermedi molto vicini 

a banda di valenza/conduzione 

Atomi droganti tutti ionizzati a temperatura ambiente 


Materiali di tipo n 

A temperatura ambiente quasi tutti i donori sono ionizzati. 

Concentrazione donori 

(n+p = 2 · 10 10 cm -3 ) 

Concentrazione buche 

fortemente soppressa 

Es. N D = 10 13 cm -3 n = 10 13 , p = 10 7 cm -3 NB Materiale è neutro 

n+p ~ 10 13 

Elettroni dominano concentrazione portatori! 

e portatori maggioritari , h portatori mioritari 

Typ. N D = 10 13 /cm 3 

ρ = 463 Ω cm 


Materiali compensati / Materiali fortemente doppati 

Considerazioni analoghe valgono per 

materiali di tipo p 

Si possono drogare semiconduttori con (~) 

uguali concentrazioni di donori e accettori 

Materiali compensati 

Resistività molto alta: ρ ≈ 10 5 Ω cm 

Materiali con concentrazioni molto alte 

doppanti heavily doped (p + , n + ) 

Spesso usati per i contatti 


Difetti del reticolo 

I difetti del reticolo possono modificare struttura a bande 

del semiconduttore ed introdurre livelli intermedi 

Possono anche modificare drogaggio effettivo 

Point defects 

Vacancy 

Interstitial 

Possono anche formarsi strutture di difetti complesse 

Origine difetti: 

crescita cristallo, shock termico, deformazione, radiazione 


Trappole/Ricombinazione 

Difetti strutturali e impurezze possono introdurre 

livelli intermedi (anche profondi) 


1 

2 


Centro di 

ricombinazione 

o “trappola” 

Silicio puro ricombinazione evento raro 

Livelli intermedi possono catturare più facilmente portatori 

1. Trapping portatori rilasciati dopo un certo tempo 

2. Recombination portatori si ricombinano 

Diminuzione Efficienza raccolta cariche (CCE) in entrambi I casi 


Fotoni 

Particelle 

cariche 

Radiazione nei semiconduttori 

Effetto fotoelettrico 

Effetto Compton 

Produzione di coppie 

Ioniz. diretta 

Inoiz. indiretta 

es. elettroni di alta energia (raggi δ) 

Coppie e/h 

ε = Energia/Coppia ~ 3 eV 

in buona approx non dipende da particelle/energia 

Gap ~ 1 eV ~ 2/3 E va in eccitazione reticolo 

Più precisamente: ε cresce al decrescere di T 

Ioni pesanti / frammenti di fissione 

ε molto maggiore (pulse height defect) 


Come fare un rivelatore 

- 500 V + 


NO 

Leakage current 

ρ = 5 10 4 Ω cm; l = 0.1 cm; S = 1 cm 2 

R = ρ (l/S) = 5 10 3 Ω. ∆V = 500 V I = 0.1 A 

Contro I = 10 -6 A per 10 5 coppie 

Buon rivelatore I ≈ 10 -9 A 

Usare un diodo 


La Giunzione pn 

E 

neutro 

ρ 

neutro 

tipo n 

tipo p 

Assenza di cariche 

Mobili per effetto del 

campo elettrico! 

Regione di svuotamento 

(depletion region) 

Es. Contatto diffusione 

droganti p in materiale 

di tipo n 


n 

p 

ρ 

La Giuzione pn 

ρ 

n + 

p 

E 

E 

V 

V 

~ 1 V 

~ 1 V 

Potenziale di contatto

Spessore Regione di svuotamento – 1 

Lo spessore della regione di svuotamento e altre 

propietà può essere calcolato in un semplice modello: 

eN D 

ρ 

-a 

b 

eN A 



+ 

INT 

INT 





d 

2 

Dicembre 2007 Rivelatori a Semiconduttore - Laboratorio I 28 

A

Valore massimo del Campo Elettrico 


Capacità 

Capacità per unità di Area 

La capacità varia con la tensione di lavoro! 

È necessario usare charge sensitive preamplifier. 

Aumentando V diminuisce C minore C migliori 

le caratteristiche S/N del rivelatore 


Polarizzazione Diretta 

tipo n 

tipo p 

- + 

i 

V 

La regione di svuotamento si 

riduce 


Polarizazzione inversa 

tipo n 

tipo p 

+ - i 

V 

La regione di svuotamento 

cresce 


Polarizzazione diretta ed inversa 

I 

Polarizzazione Diretta 

•Molta corrente 

•Regione di svuotamento si riduce 

•Barriera di potenziale si abbassa 

V 

Polarizzazione Inversa 

•Poca corrente 

•Regione di svuotamento cresce 

•Barriera di potenziale cresce 


Come fare un rivelatore 

Giunzione polarizzata inversamente ha tutte le 

proprietà per essere usata come rivelatore: 

Piccola corrente di buio (leakage current) 

Regione di svuotamento è la parte sensibile del 

rivelatore 

+ 

Aumentando tensione 

- 

cresce regione di 

n 

svuotamento ed efficienza 

+ p 

V 

di raccolta cariche 

(potenziale di contatto 

e’ troppo piccolo) 


Riassunto 

Giunzione pn polarizzata inversamente 

come rivelatore di particelle 

Aumentando V: 

Cresce depletion region 

Aumenta E max 

Diminuisce Capacità 

Migliorano le prestazioni 

del rivelatore 


Contatto rettificante 

Rivelatore a diodo 

p + n + Bias 

n 

Contatto bloccante 

Volume sensibile 

Contatto metallico 

Contatti con materiali fortemente doppati per prevenire 

formazioni di barriere all’interfaccio metallo/semiconduttore 

e per limitare leakage current (pochissimi port. minoritari) 

(Finestra di ingresso/dead layer) 


Fully Depleted / partially depleted 

E 

V >V d 

V = V d 

V < V d 

T 

Regione di svuotamento / Campo elettrico crescono con V 


Configurazioni 

n 

Intrinseco 

o 

compensato 

p 

p + n + p + n + p + n + 

p-i-n configuration 

E E E 

Alta resistività (materiale intrinseco): maggiore regione di svuotamento 


Fine 


Lezione 2 


Sommario 

Caratteristiche operazionali 

Applicazioni 

Tipi di rivelatori e procedure di fabbricazione 

Diodi 

Rivelatori al Silicio 

Rivelatori al Germanio 

Altri Semiconduttori 

Rivelatori di posizione 

Tracking 




Rivelatore a diodo 

Finestra di ingresso/ 

Dead layer 

p + n + Bias 

n 

i leak 

T 


Volume sensibile 

Contatto metallico 

Fully depleted

Effetti del Bias Voltage 

Aumentare Bias voltage 

Cariche raccolte più rapidamente 

Meno perdite 

Saturazione 

Campo sufficientemente alto moltiplicazione 

Silicon avalanche detectors 

Tempo di salita 

Rivelatori molto veloci (~ 10 ns) 

Tempo di transito 

Fully depleted aumentare V aumenta E 

Partially depleted aumentando V aumenta anche d 

Tempo di plasma (heavy charged particles) 

Densità cariche abbastanza alta da formare plasma che 

scherma interno 

Ritardo nella formazione del segnale e tempo di salita 


Leakage Current 

Origine 

Polarizzazione inversa blocca maggioritari, 

minoritari conducono, generati continuamente, 

proporzionale area giunzione 

Generazione termica, proporzionale al volume 

della depletion region 

Effetto su bias 

Bias via resistenza in serie 

Voltage drop monitorare I 

Variazioni brusche danni al rivelatore 

Indicazioni su danno da radiazione 


Temperatura 

La temperatura aumenta la leakage current 

Circa fattore 3 ogni 10 Gradi 

Riducendo temperatura diminuisce noise, 

ma aumenta leggermente il Gap 

Rivelatori al Ge devono essere raffreddati 


Strati inattivi 

Finestra di ingresso e dead layer 

Solo la regione di svuotamento è la parte attiva 

del rivelatore 

Attenzione in spettroscopia di precisione 

Ioni pesanti lasciano gran parte energia all’inizio 

(vedi pulse height defect, non unico motivo) 

Channeling 

Se la particella è parallela a certe direzione 

reticolari, può penetrare molto di più nel 

rivelatore 


Fattore di Fano 

Produzione di coppie e/h segue, a priori, statistica di Poisson. 

Varianza del numero di coppie prodotte (determina 

risoluzione in energia) uguale al valor medio: 

E / ε 

Fattore di Fano quantifica discrepanza tra questa predizione 

e varianza osservata 

F ≡ (Varianza osservata) · ε / E 

Discrepanza dovuta al fatto che eventi non sono indipendenti 

F ≈ 0.12 

Sia per silicio che per germanio, anche se valore non è 

determinato in maniera precisa. 


Linearità 

Se tutte particelle sono fermate nel rivelatore: 

V = Q/C = n E/(εC) 

Risposta Lineare 

Efficienza raccolta cariche 

Se le particelle escono dal rivelatore il ∆E 

misurato non varia linearmente con E 


Formazione dell’impulso 

I 

Portatore 1 

Portatore 2 

Assumendo che tutte le 

cariche siano formate in 

un singolo punto 

Carica Indotta 

tempo 

Totale 

Portatore 1 

Portatore 2 

In rivelatori al silicio 

mobilità simili 

(fattore 2-3) 

In rivelatori a Gas ioni 

molto più lenti 

tempo 


Amplificazione del Segnale 

Segnali piccoli 

Capacità può variare con T e Bias Voltage 

Charge Sensitive Preamplifier 

2 accoppiamenti con elettronica 

AC: più semplice, rumore 

aumenta per ulteriore C 

DC: no elettrodo a terra, 

leakage current passa per 

il preamp, meno ruomore 


Applicazioni dei rivelatori a semiconduttore 

Spettroscopia di particelle cariche 

A partire dagli anni 60 

Vantaggi su rivelatori concorrenti 

Risoluzioni in Energia 

Finestra di ingresso 

Timing 

A 

Dimensioni compatte 

Dimensioni 

Massime: A ~ 20 cm 2 , d ~ 5 mm 

Tipiche: A ~ 1-5 cm 2 , d ~ 1 mm 

Spettroscopia di α 

Frammenti di fissione 

Ioni pesanti 

pulse height defect (plasma + finestra di ingresso + int. nucleari) 

Spettroscopia γ (Ge) 

Conteggio di particelle 

Informazione spaziale (Tracking – anni 80) 

d 


Tipi di rivelatore 


Rivelatori a giunzione diffusa 

Tra i primi dispositivi costruiti come rivelatori 

Diffusione di impurezze n (e.g. fosforo) in 

bulk p 

T ≈ 1000°C riduce vita media portatori, 

aumenta rumore 

Superficie diventa fortemente doppata 

Finestra di ingresso 

Resistenti 

Non molto usati 


Surface barrier detector 

Giunzione formata da un metallo e da un semiconduttore 

(Barriera Schottky), e.g. tipo n + Au, tipo p + Al. 

Proprietà simili a giunzione pn 

Sensibili alla luce 

Strato superficiale fragile, 

sensibile a vapori, non 

deve mai essere toccato 

direttamente 


Ion inplanted 

Drogaggio può anche essere effettuato con un fascio di ioni 

prodotti in un acceleratore, per esempio fasci di Fosforo o Boro 

Range degli ioni ben definito: e’ possibile controllare 

accuratamente profilo del drogaggio 

Vengono poi riscaldati (annealing) per ridurre effetti del danno 

da radiazione (T ~ 500 C, minore che nei diffused junction 

detector, cristallo meno disturbato meno difetti) 


Diffusione di litio 

Procedimento per creare materiali 

compensati: diffusione di litio (donore) in 

materiali di tipo p. 

Configurazione p-i-n 

Alta resistività del materiale compensato 

porta ad avere una regione di 

svuotamento profonda (diversi mm) 

Mobilità del litio Raffreddare alla 

temperatura dell’azoto liquido sempre! 


Passivated planar 

Metodi inizialmente usati per circuiti 

integrati utilizzati per fabbricazione 

di rivelatori 

(alta temperatura) 

(fotolitografia) 

Produzione simultanea di molti 

rivelatori in wafer di silicio 

L’ossido mantiene leakage current 

molto inferiore che nei surface 

barrier 

Tipo di procedimento molto utile 

anche nei rivelatori finemente 

segmentati 


Rivelatori al Germanio 

Per la spettroscopia γ sono preferiti i rivelatori al 

Germanio 

Z si = 14, Z Ge = 32 σ Ge ~ 60 σ si (fotoelettrico) 

Per γ e’ necessario aumentare regione sensibile: 

Aumentare ρ (diminuire N) 

Materiali Intrinseci 

esistono tecniche solo per il Ge 

Materiali compensati 

Vantaggi 

Alto Z 

Maggiore efficienza 

Maggiore stopping 

Svantaggi 

Raffreddamento, in pratica conveniente solo per i γ 


Rivelatori Ge(Li) 

Germanio p compensato con litio 

Spessore massimo 15-20 mm 

Geometria coassiale per aumentare 

spessore 

Strato morto puo’ anche essere 

rimosso 

Materiale deve essere sempre tenuto 

alla temperatura dell’azoto liquido 

Sensitività limitata da finestra di 

ingresso del criostato e strato morto 

Limite ~ 10 keV 

Li 

Li 

p 

Li 


Rivelatori con germanio intrinseco (HPGe) 

Tecnologia recente ha permesso di fabbricare 

rivelatori con impurezze < 10 10 atomi /cm 3 

A Rivelatori HPGe (High purity Germanium) 

Più pratici e più resistenti alle radiazioni 

Sensitività: ~ keV 

60 

CO 


Rivelatori ad alto Z 

Il germanio deve sempre essere raffreddato 

durante il funzionamento 

Sforzi per cercare di produrre semiconduttori ad 

alto Z che possano funzionare a temperatura 

ambiente 

Due candidati: CdTe ed HgI 2 . ε ~ 4.4 eV 

Costosi 

Difficile fabbricare 

grandi volumi 

HgI 2 problemi di Z 

CdTe 

48 / 52 

HgI 2 

80 / 53 

efficienza raccolta 

cariche 

CdTe commercializzato 

Gap 1.45 eV 2.14 eV 


Tracking 

Poco materiale 

B 

Fit 

Fascio 

Fascio 

Fascio 

Bersaglio 

Particelle 

Fixed Target 

Collider 


Rivelatori per il tracking – fixed target 

NA60 (Cern SPS) 


Rivelatori per il tracking – Collider 

ALICE (Cern LHC) 


Rivelatori di posizione – Continui 

Un diodo con un elettrodo 

resistivo e uno metallico 

Carica rivelata in B e’ una 

frazione della carica totale 

(misurata in E) 

x = (B/E) L 

Problemi: linearita del segnale di 

posizione (B) 

Risoluzione spaziale ~ 250 µm 


Rivelatori di posizione – Strip 

Array di elementi sensibili 

Limitazione in risoluzione data 

da spaziatura tra strip 

Svantaggio: quantità di elettronica richiesta 

A volte si usano network resistivi 

(analogo a rivelatori continui) 

Microstrip risoluzione spaziale 5 µm 

(pitch 20 µm, baricentro di carica) 

Anni ’80 

Spessore ~ 300 µm - V d 

~ 160 V 

matrix 


Rivelatori di posizione – Silicon drift 

p + due regioni vuote e una undepleted al centro 

Un solo elettrodo n + 

Reverse bias svuota completamente il sensore e crea un 

profilo particolare del potenziale. 

Buche raccolte ai p+ più vicini, 

elettroni all’unico elettrodo n. 

Differenza in tempo posizione 


Rivelatori di posizione – pixel 

Ambiguità nella determinazione della 

posizione in 2D! 


Rivelatori di posizione – pixel 

300 µm 

Sensore 

Chip di readout 

750 µm 

25 µm solder bump 

Granularita! 

Pixel 50 x 400 µm 

Bump Bonding 

Danno da radiazione nell’elettronica 


Conclusioni 

Rivelatori a semiconduttore presentano 

vantaggi in molte applicazioni 

Diodo e’ l’elemento sensibile di base, 

regione di svuotamento e’ l’area attiva 

Rivelatori per spettroscopia (Si, Ge, CdTe) 

Rivelatori per tracking (Strip/Pixel) 


Danno da Radiazione 


Sommario 

Ipotesi NIEL 

Effetti della radiazione nei Sensori 

Cambiamento del doping efficace 

Type inversion 

Aumento della tensione di Full depletion 

Aumento della leakage current 


Principalmente rivelatori a Pixel di Silicio 


Ipotesi NIEL 

Il danno da radiazione nei rivelatori al Silicio 

ha origine dalle interazioni con la radiazione 

incidente 

La ionizzazione è un effetto transitorio ed è 

alla base del principio di funzionamento dei 

rivelatori 

Le interazioni con il reticolo cristallino 

possono indurre i danni da radiazione 

Ipotesi NIEL: il danno da radiazione scala 

con l’energia non utilizzata per la 

ionizzazione (Non Ionizing Energy Loss) 


Effetto di particelle differenti 

A. Vasilescu (INPE Bucharest) and 

G. Lindstroem (University of Hamburg), 

Displacement damage in silicon, on-line compilation 

L’entità del danno da radiazione dipende fortemente dal tipo di particella e 

dalla sua energia 

Generalmente radiazione integrata è espressa in “flusso integrato di 

neutroni equivalenti da 1 MeV” 

1 MeV equivalent neutrons fluence 

Fluence vs Flux 


Difetti indotti dalla radiazione 

Difetti primari 

Mobili a temperatura ambiente 

Vacanze 

Interstiziali 

Possono interagire con altri 

difetti e formare complessi 

stabili 

I complessi possono 

inattivare droganti o formare 

livelli intermedi 

Modifica delle proprietà 

elettriche 

Dettagli dipendono da molti particolari: tipo di radiazione, 

tipo di materiali, drogaggio, impurezze in origine etc. 

Formule empiriche! 

Aumento del Depletion Voltage e della Leakage Current 



Livelli intermedi introdotti dai difetti riducono 

l’efficienza di raccolta cariche (CCE) e la vita 

media dei portatori 

Nei rivelatori a strip/pixel si può avere una 

diminuzione della resistenza tra una strip e 

l’altra con conseguente perdita di risoluzione 

spaziale 

Effetti macroscopici 


Effetti dei difetti indotti dalla radiazione 

Tre effetti principali possono essere indotti dalla 

radiazione 

Aumento del Depletion Voltage 

Aumento della Leakage Current 

Cambiamento del doppaggio efficace 

Strip (pixel) 


Depletion Region 

Bulk 

Backplane 


Consideriamo come esempio un rivelatore p-on-n, a strip o pixel. 


Drogaggio Efficace 

N eff = N D - N A 

Concentrazioni iniziali 

Sperimentali 

Tipo n 

Donori dimiuiscono 

Accettori crescono 


Type Inversion 

Dopo una certa dose accumulata il bulk di tipo n diventa di tipo p 

Inversione di Tipo (Type Inversion) 

Prima della type inversion 


Depletion Region 

Dopo la type inversion 


Dopo la type inversion il sensore deve essere 

fully depleted per operare correttamente 



Type Inversion – 2 

La tensione necessaria perché la regione 

di svuotamento si estenda all’intero 

sensore (depletion voltage) diminuisce 

fino a type inversion, quindi cresce 


Aumento della leakage current 

I livelli intermedi prodotti dal danno da radiazione facilitano 

la formazione di copie elettrone-buca termiche 

Aumento della leakage current legato a maggior numero di 

portatori 

Generati sull’intero volume: dipendenza lineare da 

radiazione integrata 

Aumento della leakage current porta a maggior rumore e 

potenza dissipata 

Monitorare corrente consente di stimare danno subito dal 

rivelatore 

damage rate 

eq. fluence 

volume 


Miglioramento della Resistenza del Rivelatore 

Defect engenering: è stato mostrato che 

l’introduzione di ossigeno nei sensori 

migliora la resistenza 

Device engeneering: sviluppare sensore di in 

modo che depletion region cresca dal lato 

segmentato dopo type inversion 


Annealing 

I difetti creati dalla radiazione sono mobili 

Trattamento termico che porta a 

cambiamento delle proprietà di un materiale 

annealing 

La variazione è più rapida a temperature più 

alte 

Annealing a temperatura ambiente 

Beneficial annealing inizialmente, poi 

prestazioni peggiorano 



Transistor MOSFET (CMOS) 

L’applicazione di una tensione 

positiva al gate permette a corrente 

di scorrere tra drain e source 

Ionizzazione prodotta dalla radiazione 

Carica statica nell’ossido 

Cambiamento di valori logici (SEU) 

Riduzione delle dimensioni: tecnologie 

sub-µm intrinsecamente resistenti 

Tecniche di disegno 

Tecniche di disegno: 

Ridondanza + integrità dati

Rivelatori a Semiconduttore - Gruppo 3

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