无内部增益层的 SiGe BiCMOS 单片硅像素探测器的辐射耐受性
仪器与探测器
2024-02-14 v1
摘要
为 MONOLITH ERC Advanced 项目制备的一款单片硅像素原型器件接受了 70 MeV 质子的辐照，注量高达 1 x 10^16 1 MeV n_eq/cm^2。该 ASIC 包含间距为 100 {\mu}m 的六边形像素阵列，由低噪声、极快的 SiGe HBT 前端电子学读出。采用电阻率为 350 {\Omega}cm、厚度为 50 {\mu}m 的外延层晶圆制备了全耗尽传感器。使用 90Sr 源进行的实验室测试表明，该探测器在辐照后工作良好。在注量高达 6 x 10^14 n_eq /cm^2 时，信噪比未见变化。信号时间抖动被估计为电压噪声与阈值处信号斜率之比。在 -35 {^\circ}C、传感器偏置电压 200 V、前端功耗 0.9 W/cm^2 条件下，对于质子注量高达 6 x 10^14 n_eq/cm^2 的最概然信号幅度，其时间抖动估计为 21 ps，在 1 x 10^16 n_eq/cm^2 时为 57 ps。将传感器偏置提高到 250 V 并将前置放大器模拟电压从 1.8 V 升至 2.0 V，可在 1 x 10^16 n_eq/cm^2 时提供 40 ps 的时间抖动。
引用
@article{arxiv.2310.19398,
title = {Radiation Tolerance of SiGe BiCMOS Monolithic Silicon Pixel Detectors without Internal Gain Layer},
author = {M. Milanesio and L. Paolozzi and T. Moretti and R. Cardella and T. Kugathasan and F. Martinelli and A. Picardi and I. Semendyaev and S. Zambito and K. Nakamura and Y. Tabuko and M. Togawa and M. Elviretti and H. Rücker and F. Cadoux and R. Cardarelli and S. Débieux and Y. Favre and C. A. Fenoglio and D. Ferrere and S. Gonzalez-Sevilla and L. Iodice and R. Kotitsa and C. Magliocca and M. Nessi and A. Pizarro-Medina and J. Sabater Iglesias and J. Saidi and M. Vicente Barreto Pinto and G. Iacobucci},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.19398},
year = {2024}
}
备注
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