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T: Teilchenphysik

T 211: Halbleiterdetektoren II

T 211.1: Gruppenbericht

Dienstag, 24. März 1998, 08:30–08:55, HS K

Entwicklung strahlenharter Siliziumdetektoren - Einfluß der Sauerstoff- und Phosphorkonzentration auf die Strahlenhärte — •M. Moll, H. Feick, E. Fretwurst und G. Lindström — II.Institut für Experimentalphysik, Universität Hamburg, Luruper Chaussee 149, D-22761 Hamburg

In zukünftigen Experimenten der Hochenergiephysik werden Siliziumdetektoren beim Einsatz als Vertex- und Spurendetektoren einer derart hohen Strahlenbelastung ausgesetzt sein, daß ihre Lebensdauer in unmittelbarer Umgebung des Wechselwirkungspunktes stark begrenzt und einen Austausch von Detektorkomponenten unumgänglich sein wird. Unsere Arbeitsgruppe befaßt sich daher im Rahmen der ROSE (CERN - RD48) - Kollaboration [1] mit der Entwicklung strahlenharter Siliziumdetektoren.
Um den Einfluß von Verunreinigungen auf die strahlenhärte zu untersuchen, wurde eine Reihe von Detektoren mit stark unterschiedlichem Phosphor- (1× 1012 bis 8× 1014 cm−3) und Sauerstoffgehalt (≈ 1× 1015 (Nachweisgrenze) bis 1× 1018 cm−3) mit Neutronen oder Protonen bestrahlt. Zum einen konnte unmittelbar die Auswirkung der beiden Verunreinigungen auf die makroskopischen Schädigungsparameter, wie der Veränderung der effektiven Dotierung und dem Anstieg des Generationsstromes, sowie deren zeitliche Entwicklung ermittelt werden. Zum anderen zeigte sich jedoch auch der Einfluß auf die mit Hilfe der Methoden DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy) und TSC (Thermally Stimulated Current) ermittelten Konzentrationen mikroskopischer Defekte und deren Umwandlungskinetik nach Bestrahlung. Eine Korrelation der beiden Ergebnisse läßt nun eine teilweise Zuordnung zwischen mikroskopischen Defekten und makroskopischen Schädigungsparametern zu und ermöglicht somit den Ansatz für die Verbesserung der Strahlenhärte sowie für weiterführende Untersuchungen.

[1] ROSE - R & d On Silicon for future Experiments,
http://http1.brunel.ac.uk:8080/depts/phys/rose/rose.html

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