硅4D径迹探测器的真实蒙特卡洛模拟

模拟引导的设计对旨在实现高性能粒子探测、识别和追踪的现代半导体器件的发展做出了基础性贡献，并构成了新探测器研发路线图的战略要素。与此同时，微电子结构及相关探测系统的复杂性正在急剧增加，这也得益于设计规则随工艺技术的不断微缩。由于能够在器件级框架中嵌入对电离机制的详细描述，并捕捉信号形成的随机性质，蒙特卡洛（MC）方法已成为在束流实验等真实环境中实现对粒子探测器动态特性可靠预测的最推荐策略。本文概述了表征MC工具的关键方面，特别强调了Garfield++模拟工具包。为此，将分析一些与当前和未来高能物理实验中用于定时和4D追踪的硅粒子探测器设计相关的具体案例研究，展示测量与模拟品质因数的比较，并突出此方法的优势与待解决的挑战。这些示例特意选自单片有源像素传感器家族，因为它们代表了粒子探测领域一些最有前景和最重要的进展，并且因为CMOS单片集成提供了测试数值设计鲁棒性的最通用平台。