先进超纯高阻硅探测器特殊芯片的研发制作

发布时间：2023-04-18 19:39

　　硅基半导体探测器因其响应速度快、灵敏度高、易于集成等特点,广泛应用于光子及辐射环境下高能粒子的探测。其应用范围包括航天航空、科学研究、工业领域、环境监测、有色金属、冶金、食品、考古、核辐射监测等行业。典型的辐射环境应用为高能物理实验,如欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)实验中的ATLAS与CMS探测器。本研究立足于超纯高阻硅材料,在传统探测器结构基础上,对新型硅探测器进行研究,包括对大面积硅漂移探测器(Silicon Drift Detector,SDD)进行研发制作与电学性能测试,对新颖三维沟槽电极探测器(3D-Trench Electrode Detector)以及超快响应三维电极探测器(Ultra-fast 3D Detector)进行建模仿真。1.硅漂移探测器载流子的收集方式不同于传统平面探测器,电场独立于耗尽场负责电荷的传输(漂移),这种载流子传输方式使硅漂移探测器收集阳极面积小,且独立于探测器单元面积。即使探测器单元面积增大到厘米级别,其极小阳极电容也会成为减少与前置放大电路串联噪声的因素而提高探测器系统整体噪声表现,提高能量分辨率。探测器使用的材料为超...

【文章页数】：153 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 半导体硅及硅探测器
        1.1.2 硅探测器的分类
    1.2 硅探测器的应用
        1.2.1 在航天航空、深空探测、宇宙探索等领域的应用
        1.2.2 在重大物理实验领域的应用
        1.2.3 在医学、X射线成像等领域的应用
        1.2.4 在军事工业等领域的应用
    1.3 主要内容及创新点
        1.3.1 本文的主要内容
        1.3.2 本文的重要创新点
第2章 大面积硅漂移探测器单元设计优化、仿真、制作与电学测试
    2.1 硅漂移探测器的研发背景
        2.1.1 硅漂移探测器的发展与应用
        2.1.2 大面积(314 mm²以上)硅漂移探测器创新点
    2.2 大面积(314 mm²以上)双面螺旋状六边形硅漂移探测器
        2.2.1 设计优化与电学特性仿真
        2.2.2 掩膜版设计及制作
        2.2.3 大面积硅漂移探测器制作工艺研究
        2.2.4 电学性能测试
    2.3 小结
第3章 新颖三维沟槽电极硅探测器设计与仿真
    3.1 三维电极硅探测器的研发背景
        3.1.1 三维电极硅探测器的发展及应用
        3.1.2 TCAD仿真软件介绍
        3.1.3 新颖三维沟槽电极硅探测器创新点与前景分析
    3.2 新颖三维沟槽电极硅探测器研究
        3.2.1 新颖三维沟槽电极硅探测器的设计优化
        3.2.2 辐射环境下开阖式盒形电极硅探测器的仿真结果及分析
    3.3 小结
第4章 超快响应的三维电极硅探测器设计与仿真
    4.1 快响应硅探测器的研发背景
        4.1.1 发展过程及应用
        4.1.2 本章创新点与前景分析
    4.2 三维柱状电极与三维沟槽电极的超快响应硅探测器
        4.2.1 超快响应的三维柱状电极硅探测器
        4.2.2 超快响应的三维沟槽电极硅探测器
    4.3 小结
第5章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读博士学位期间成果目录



本文编号：3792899