Streifendetektoren und PAD-Detektoren
Siliziumstreifendetektoren waren die ersten Bauelemente, die die lithografischen Möglichkeiten der Mikroelektronik nutzten, um einen Detektor mit hoher Positionsauflösung herzustellen. Ein Streifendetektor ist eine Anordnung von streifenförmigen Dotierungen, die als ladungssammelnde Elektroden dienen. Auf einer niedrig dotierten, vollständig verarmten Siliziumscheibe bilden diese eine eindimensionale Anordnung von Dioden.
Indem jeder der metallisierten Streifen mit einem ladungsempfindlichen Verstärker verbunden wird, entsteht ein positionsempfindlicher Detektor. Zweidimensionale Positionsmessungen können durch Aufbringen einer zusätzlichen streifenförmigen Dotierung auf der Rückseite des Wafers mit Hilfe einer doppelseitigen Technologie erreicht werden.
Streifendetektoren haben in der Regel nahezu "wafergroße" Formate. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus können einseitige Sensoren kostengünstig in automatisierten Produktionslinien auf 150- und 200-mm-Wafern hergestellt werden.
ie wichtigsten Projekte in den neunziger Jahren waren die Entwicklung von Detektoren, die der harten Strahlungsumgebung am Large Hadron Collider (LHC) am CERN in Genf standhalten können. Am LHC werden Protonen mit einer Schwerpunktsenergie von 14 TeV zur Kollision gebracht. Bei dieser hohen Energie könnten neue Teilchen erzeugt werden, die Licht in eines der letzten Rätsel der Teilchenphysik bringen werden: Den Ursprung der Masse. Der ATLAS-Detektor ist einer der beiden großen Detektoren am LHC, der solche Teilchen aufspürt.
Die Arbeit an Streifendetektoren knüpft nahtlos an frühere Arbeiten unserer Gruppe an, die die Einführung von Streifendetektoren in die HEP, die ersten doppelseitigen Streifendetektoren, eine neue Methode zur Spannungsversorgung zur kapazitiv gekoppelte Streifenauslesung und Schutzringstrukturen zur Vermeidung elektrischer Durchschläge umfasste.
Das MPG HLL war maßgeblich am ALTAS-Projekt beteiligt, und zwar am inneren Detektor mit seinem Silizium-Tracker (SCT), der auf Silizium-Streifendetektoren basiert, und am Vertex-Detektor, der auf hybriden Pixeldetektoren basiert.
Die Ergebnisse der Detektorentwicklung am MPG HLL hatten einen wesentlichen Einfluss auf die Detektorentscheidungen für ATLAS SCT und ATLAS Pixel. Die Verwendung von Detektoren, die in unserem Labor entworfen und hergestellt wurden, zeigte, dass die geforderten Eigenschaften tatsächlich erfüllt werden können. Nach dieser Demonstration entschieden sich beide ATLAS-Subdetektoren für die von uns vorgeschlagenen Konzepte.
Die neuartigen ATLAS-Pixelsensoren verwenden eine n-in-n-Technologie (n+-dotierte Auslesepads in n-dotiertem Substrat) und wurden mit einer neuen, vom MPG HLL entwickelten und patentierten p-Spray-Isolationstechnologie hergestellt.