AC耦合硅微条探测器的研制

发布时间：2020-05-29 17:51

【摘要】：硅微条探测器有很高的能量分辨率和位置分辨率、很宽的能量线性范围、较快的时间响应等诸多优点，，已被广泛应用于高能物理与核物理实验中。与DC耦合硅微条探测器相比，AC耦合读出将反向漏电流与信号隔离开来，避免了因辐射损伤导致的过大的漏电流流入前放，有效地提高了信噪比。因此，AC耦合硅微条探测器比DC耦合探测器具有明显的优越性。本文在分析硅微条探测器工作原理的基础上，对硅微条探测器的结构，特别是AC耦合的硅微条探测器的结构，进行了深入细致的探讨，设计了AC耦合硅微条探测器的器件构型和流片工艺，并利用Silvaco软件模拟验证了AC耦合硅微条探测器的工艺和器件参数。以此为基础，独立设计、制作了AC耦合硅微条探测器的光刻掩膜版图和引出PCB版。经过工艺流片和封装，得到了AC耦合硅微条探测器的样品，并利用放射源239u对AC耦合硅微条探测器样品进行了了一系列的性能测试，包括漏电流、全耗尽电压、C-V特性、能谱测试等。测试结果表明，自行研制的AC耦合硅微条探测器性能优越，漏电流非常小，约5n s trip，全耗尽电压为42V，在全耗尽电压下对239u衰变的α粒子的能量分辨率为0588%，可满足核物理与高能物理实验的要求。最后，用SRIM和自行编写的Matlab程序计算了入射粒子对硅探测器的非电离能量损失，对硅微条探测器的辐射损伤和工作寿命进行了评估。计算结果表明：重离子更容易引起硅探测器的辐射损伤，探测器可承受的最大辐射通量为Φ_(proton)≈1×10~(14)m~(-2)，Φ_α≈1×10~(13)m~(-2_，Φ_c≈5×10~(11)m~(-2)，Φ_(Bi)≈4×10~8m~2。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（近代物理研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TL814

【参考文献】