中子辐照硼掺杂硅pad二极管与低增益雪崩探测器的缺陷表征研究
仪器与探测器
2023-01-25 v1
摘要
高能物理探测器，如将在高亮度LHC实验中用作快定时探测器的低增益雪崩探测器（LGADs），必须具备显著的辐射耐受性。因此，辐射对实现内部电荷倍增的高度硼掺杂增益层的影响尤为引人关注，因为所谓的受主移除效应（ARE）会导致辐射诱导的活性硼掺杂剂失活。本文展示了对不同电阻率的中子辐照p型硅pad二极管以及辐照注量高达1 x 10^15 neq/cm2的LGADs的缺陷谱学测量（深能级瞬态谱与热激电流技术）。我们表明，对于经电子、中子或质子辐照的硅pad二极管，缺陷电子性质与缺陷引入率的确定是直接的，而DLTS与TSC对LGADs的测量则强烈受增益层影响。结果显示，增益层电容的可测性表现出强烈的频率与温度依赖性，导致DLTS中电容下降及测量结果不可靠。利用TSC可很好地观测LGADs中形成的缺陷，并与硅pad二极管中形成的缺陷比较。然而，将缺陷精确归属至增益层或体区仍具挑战，且LGADs的电荷放大效应影响了缺陷浓度的精确确定。此外，我们将证明，取决于TSC测量条件，辐照LGADs中会建立起缺陷诱导的残余内建电场，影响从缺陷态发射的载流子电流信号。
引用
@article{arxiv.2209.07186,
title = {Defect characterization studies on neutron irradiated boron-doped silicon pad diodes and Low Gain Avalanche Detectors},
author = {Anja Himmerlich and Nuria Castello-Mor and Esteban Curras Rivera and Yana Gurimskaya and Vendula Maulerova-Subert and Michael Moll and Ioana Pintilie and Eckhart Fretwurst and Chuan Liao and Jorn Schwandt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.07186},
year = {2023}
}