一种新型4H-SiC LGAD计时器件的设计与仿真
仪器与探测器
2023-06-19 v1 高能物理 - 实验
摘要
近年来，硅基快时间探测器已广泛应用于高能物理、核物理、空间探测等领域。然而，硅探测器在辐照环境下工作时往往需要复杂的低温系统，且其探测性能随辐照剂量增加而下降。与硅相比，碳化硅(SiC)具有更宽的带隙、更高的原子位移能、饱和电子漂移速度与热导率。同时，低增益雪崩探测器因其适中增益避免了高倍增带来的串扰与高噪声，从而能在不增加噪声的情况下保持高探测器信号。因此，4H-SiC粒子探测器，尤其是低增益雪崩探测器，具有在极端辐照与高温环境下探测最小电离粒子(MIPs)的潜力。本工作侧重于4H-SiC低增益雪崩探测器(LGAD)的设计，尤其是起主要作用的外延结构与平面工艺。此外，开发了仿真工具RASER(RAdiation SEmiconductoR)以仿真我们所提出的4H-SiC LGAD的电学性能与时间分辨率。通过电学性能仿真验证了LGAD的工作电压与增益有效性。该LGAD在-800 V电场下的时间分辨率为(35.0 0.2) ps，优于4H-SiC PIN探测器。
引用
@article{arxiv.2306.09576,
title = {Design and simulation of a novel 4H-SiC LGAD timing device},
author = {Keqi Wang and Tao Yang and Chenxi Fu and Li Gong and Songting Jiang and Xiaoshen Kang and Zaiyi Li and Hangrui ShiXin Shi and Weimin Song and Congcong Wang and Suyu Xiao and Zijun Xu and Xiyuan Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.09576},
year = {2023}
}