Göttingen 2012 – wissenschaftliches Programm
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T: Fachverband Teilchenphysik
T 64: Halbleiterdetektoren: Forschung und Entwicklung 2
T 64.5: Vortrag
Dienstag, 28. Februar 2012, 17:45–18:00, ZHG 001
Charakterisierung von HV-MAPS — •Ann-Kathrin Perrevoort1, Ivan Peric2 und Dirk Wiedner1 — 1Physikalisches Institut, Heidelberg — 2ZITI, Mannheim
Im MU3E-Experiment soll der leptonzahlverletzende Zerfall des Muons in drei Elektronen mit einer um vier Größenordnungen verbesserten Sensitivität gegenüber dem Vorgängerexperiment gemessen werden.
Hierfür wird ein Detektor mit hoher Impuls- und Vertexauflösung benötigt. Wesentlicher Bestandteil des Spurdetektors bilden HV-MAPS (high voltage monolithic active pixel sensors). Diese Silizium-Pixel-Sensoren besitzen integrierte Elektronik und Null-Unterdrückung. Durch Anlegen einer Hochspannung (∼60 V) bildet sich eine Verarmungszone aus. Ein einfallendes Teilchen erzeugt durch Ionisation Elektron-Loch-Paare. Diese Ladungen werden in der Verarmungszone durch Drift aufgesammelt. Dieser Prozess ist relativ schnell (O(µs)) und erlaubt somit einen Detektorbetrieb bei hohen Raten. Da sich die Verarmungszonen zweier benachbarter Pixel berühren, haben die HV-MAPS einen Füllfaktor von nahezu 100%. Zudem ist es möglich, das Substrat der HV-MAPS zu dünnen, da die aktive Region des Sensors weniger als 30 µm dick ist. Somit kann die Menge an Material im Detektor und dadurch die Vielfachstreuung verringert werden.
Es werden hier Messungen an einem im neuen 180nm-HV-CMOS-Prozess hergestellten Prototypen vorgestellt sowie Studien zu Signal-zu-Untergrundverhältnis, Energie- und Doppelpulsauflösung und Pixel-zu-Pixel-Variationen gezeigt.