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高能所和微电所联合研发抗辐射超快硅传感器 为HGTD项目中传感器的一部分

        中国科学院高能物理研究所和微电子研究所的研究团队,在近期联合研发出了一款具有良好抗辐射性能的超快响应速度的硅传感器。其中,高能所负责电路图和工艺的设计与测试,微电子所负责流片。


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        该传感器采用了低增益雪崩二极管。经过专业性能测试,抗辐射性能在所有低增益雪崩二极管超快响应硅传感器中,表现最好,达到了实验室高颗粒度、高时间分辨探测器(High Granularity Timing Detector,简称HGTD)项目的要求,具体的测试结果已经公布在了EP Newsletter(欧洲核子中心实验新闻)和CERN detector seminar(欧洲核子研究组织的探测器讲座)上。


        为了提高传感器的抗辐射性能,该研究团队在原先的工艺之中添加了碳掺杂工艺,降低了辐射引起的传感器中硼掺杂的移除速率,从而提高了抗辐射性能。在高亮度大型强子对撞机要求的超高辐射量条件下,该低增益雪崩二极管超快响应硅传感器依然能达到30至40皮秒的时间分辨率,并且可以在300至400V的较低电压下正常工作。在欧洲核子研究组织的束流测试中,低工作电压还能避免由单粒子击穿所导致的辐射损伤。


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大型强子对撞机


        高颗粒度、高时间分辨探测器项目是大型强子对撞机高亮度二期升级的一部分,目的是为了研制出6.4㎡抗辐射超快响应硅探测器,利用高精度的时间信息,来区分空间上距离较近的对撞事例,进而提高探测器的物理性能。


        高颗粒度、高时间分辨探测器项目研发的硅超快响应速度传感器,具备了国际领先的超快读取芯片功能和大面积超快探测器集成等技术。


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        中国科学院高能物理研究所和微电子研究所将承担高颗粒度、高时间分辨探测器项目中,全部的前端电路板研制、近一半的探测器模块研制,和超过三分之一的传感器研制。目前,该项目已经得到了核探测与核电子学国家重点实验室和国家自然科学基金委员会等机构的支持。