Mainz 2004 – wissenschaftliches Programm

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T: Teilchenphysik

T 203: Halbleiterdetektoren III

T 203.1: Vortrag

Dienstag, 30. März 2004, 14:00–14:15, HS I

Strahlenhärte dünner epitaktischer Siliziumdetektoren — •Devis Contarato¹, E. Fretwurst¹, G. Kramberger^2,3, G. Lindström¹, I. Pintilie^1,4, R. Röder⁵, A. Schramm¹ und J. Stahl¹ — ¹Universität Hamburg, Institut für Experimentalphysik, Hamburg (Deutschland) — ²Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Hamburg (Deutschland) — ³Jožef Stefan Institute, Ljubljana (Slovenia) — ⁴National Institute for Materials Physics, Bucharest-Magurele (Romania) — ⁵CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH, Erfurt (Deutschland)

Für einen geplanten Ausbau des LHC mit einer um den Faktor 10 erhölten Luminosität wird die Strahlenbelastung der ersten Lage eines Silizium-Vertex-Detektors im Bereich von 10¹⁶ π/cm² liegen. Es wird gezeigt, dass dünne epitaktische Siliziumdetektoren eine mögliche Lösung dieser extremen Herausforderung hinsichtlich der Strahlentoleranz darstellen. Erste Untersuchungen ergaben, dass bei Schädigung durch geladene Hadronen (24 GeV/c und 10 MeV Protonen, 58 MeV Li-Ionen) bis zu äquivalenten Fluenzen von 10¹⁶ cm⁻² keine Inversion des Raumladungsvorzeichens auftritt und die Ladungssammlungseffizienz noch 75% beträgt. Eine mögliche Erklärung dieser hohen Strahlentoleranz bezüglich der Änderung der effektiven Raumladungsdichte bzw. der Verarmungsspannung liegt darin, dass es zu einer Kompensation der strahleninduzierten tiefen Akzeptoren durch die Erzeugung von Donatoren kommt. Ferner werden Ausheilexperimente bei 60^∘C und 80^∘C vorgestellt und die sich daraus ergebenden Auswirkungen auf den Betrieb der Detektoren unter LHC-Bedingungen diskutiert.