用于单片硅传感器优化与表征的瞬态蒙特卡洛模拟
仪器与探测器
2022-04-06 v2 高能物理 - 实验
摘要
对高性能硅传感器日益增长的需求需要复杂的传感器设计，这给仿真和建模带来挑战。静电有限元模拟与瞬态蒙特卡洛方法的结合可同时实现精确的传感器建模和高统计量。高模拟统计量使得包含朗道涨落和次级粒子产生成为可能，从而提供真实的仿真场景。瞬态模拟方法是实现传感器精确时间分辨描述的重要工具，面对具有日益精确计时能力的新型探测器原型时这一点至关重要。可监测和评估作为工作参数函数的模拟时间分辨率以及完整瞬态脉冲，这为硅传感器的优化与表征提供了新视角。在本文中，针对具有小收集二极管、以高度不均匀复杂电场为特征的单片CMOS像素传感器，展示了使用3D TCAD的静电有限元模拟与Allpix Squared框架的瞬态蒙特卡洛模拟的结合。结果与瞬态3D TCAD模拟进行了比较，后者可提供瞬态行为的精确模拟但计算时间长。此外，模拟与测试束数据进行了基准比对，在广泛不同操作条件下性能参数均发现良好一致。
引用
@article{arxiv.2202.03221,
title = {Transient Monte Carlo Simulations for the Optimisation and Characterisation of Monolithic Silicon Sensors},
author = {Rafael Ballabriga and Justus Braach and Eric Buschmann and Michael Campbell and Dominik Dannheim and Katharina Dort and Lennart Huth and Iraklis Kremastiotis and Jens Kröger and Lucie Linssen and Magdalena Munker and Paul Schütze and Walter Snoeys and Simon Spannagel and Tomas Vanat},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.03221},
year = {2022}
}