半导体像素探测器中累积辐射效应的电学建模、设计与仿真：前景与局限

自硅成为广泛使用的微/纳电子半导体材料以来，硅探测器的普及度日益提高。硅探测器既用于粒子物理，也用于基于像素的成像探测系统。在过去二十年中，大量实验工作聚焦于电离和非电离辐射对硅像素的影响。部分研究是在高亮度粒子物理实验框架下进行的，连同基本半导体器件的抗辐射性能研究。在最简单的形式中，半导体像素探测器可简化为部分或完全耗尽的 PIN 或 PN 结构，或某些 MOS 和 APD（雪崩光电二极管）结构。体缺陷或表面缺陷会显著影响自由载流子的输运。我们提出了像素设计指南，并将通过几种像素结构进行测试。该设计方法将缺陷特性纳入设计考量。电学特性被简化为参数，可引入标准仿真代码以进行预测性仿真。我们包含了一个源自等时退火实验的缺陷退火解析模型。所提出的方法可用于研究具有不同几何结构并由不同半导体材料制成的像素探测器。其目的是为最终制造探测器的繁琐且广泛的辐射测试提供一种替代方案。这对于探测器的长期可靠性及其抗辐射能力是必要的。我们引入了一种通用的像素设计方法，并将展示如何将其用于设计硅的替代品（锗）像素。