Radiation Hardness Studies of Monolithic Active Pixel Sensors ...

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58 KAPITEL 5. DIE STRAHLENHÄRTESTUDIE MIMOSA-18 als auch für MIMOSA-19 ist keine signifikante Veränderung der Ladungssammlungseffizienz nach der Röntgenbestrahlung beobachtbar. Röntgenstrahlung scheint damit, im Gegensatz zur Bestrahlung mit Neutronen, bei den gewählten Dosen die Ladungssammlungseffizienz nicht zu beeinflussen und damit wie erwartet keinen Strahlenschaden in der Epitaxieschicht zu generieren. Eingeschränkt wird die Aussage dadurch, dass Ausheileffekte nicht berücksichtigt wurden. Die Messungen fanden einige Tage nach der Röntgenbestrahlung statt. Die eventuell zwischen Bestrahlung und Messung aufgetretene Kurzzeitausheilung wurde nicht geprüft und erst in der in Abschnitt 5.2.2 diskutierten Studie zum Ausheilen von Strahlenschäden erfasst. Als gemeinsames Ergebnis beider Studien wird festgestellt, dass Röntgenbestrahlung einige Tage nach der Bestrahlung die Ladungssammlungseffizienz nicht signifikant beeinflusst. Die Resultate sind mit der Hypothese, dass sich die Wirkung der Volumenschäden und Oberflächenschäden auf die Messung der Ladungssammlungseffizienz einfach addiert, verträglich. 5.1.2 Addition der Strahlenschäden in der Observablen Leckstrom Abbildung 5.3 zeigt den Leckstrom eines MIMOSA-19 sowohl nach Röntgen- als auch nach Neutronenbestrahlung. Ergänzt wird eine Referenzmessung eines unbestrahlten Chips. Die Referenzmessung diente dazu, die Leckstromkomponente ohne Strahlenschäden von der Leckstromkomponente nach der jeweiligen Bestrahlung herauszurechnen. Die Messung des Leckstroms wurde über 8 000 Einzelmessungen gemittelt. Aus der statistischen Verteilung ergeben sich deshalb Leckströme von Bruchteilen von Elektronen. Da der Leckstrom stark von der Temperatur abhängt, wurde für die gezeigten Graphen nicht die Temperatur der Kühlflüssigkeit angenommen, sondern die Temperaturachse mit der Messung aus [Dom09] korrigiert. Die angegebene Temperatur bezieht sich deshalb auf die Temperatur des Metallblocks. Damit wurde der systematische Fehler aufgrund der Abweichung zwischen Temperatur der Kühlflüssigkeit und des Metallblocks korrigiert. Nicht herausgerechnet werden konnte der Temperaturunterschied zwischen Metallblock und Sensor, da die Temperatur des <strong>Sensors</strong> nicht gemessen wurde. Der von Defekten der Neutronenbestrahlung hervorgerufene Leckstrom steigt temperaturabhängig von (0,1422 ± 0,0006) fA bei T = −31 ◦ C auf (53,77 ± 0,09) fA bei T = +20 ◦ C. Der Leckstrom von Defekten aufgrund der Röntgenbestrahlung steigt ebenfalls temperaturabhängig von (0,661 ± 0,001) fA bei T = −31 ◦ C auf (152,6 ± 0,2) fA bei T = +20 ◦ C. Damit erhöht sich der Leckstrom temperaturabhängig sowohl durch Volumen- als auch durch Oberflächenschäden. Im nächsten Schritt wurde der mit Neutronen bestrahlte Chip nach den Messungen einer Röntgenbestrahlung ausgesetzt. Anschließend wurde der Leckstrom dieses kombiniert bestrahlten Chips bestimmt. Eine Änderung des Leckstroms nach kombinierter Bestrahlung kann durch
5.1. SEPARATE UND KOMBINIERTE BESTRAHLUNG IM VERGLEICH 59 Leakage current [fA] 100 10 1 0,1 0,01 Components: Unirradiated Non-ionizing irradiated Ionizing irradiated Combined irradiated -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 Temperature [°C] Abbildung 5.3: Der Leckstrom als Funktion der Temperatur aufgeschlüsselt für die verschiede- nen Bestrahlungen. Die Strahlendosis der Neutronen beträgt 1,3·10 13 neq cm 2 , während die Sensoren mit einer Röntgenstrahlendosis von 200 kRad bestrahlt werden.
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Eine Ausheilstudie an bestrahlten M
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B Abstract CMOS Monolithic Active P
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ii INHALTSVERZEICHNIS 4 Methoden zu
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iv ABBILDUNGSVERZEICHNIS 5.2 Ladung
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vi TABELLENVERZEICHNIS
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2 KAPITEL 1. EINLEITUNG 1.2 Fragest
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4 KAPITEL 2. MONOLITHIC ACTIVE PIXE
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6 KAPITEL 2. MONOLITHIC ACTIVE PIXE
Seite 18 und 19: 8 KAPITEL 2. MONOLITHIC ACTIVE PIXE
Seite 20 und 21: 10 KAPITEL 2. MONOLITHIC ACTIVE PIX
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Seite 30 und 31: 20 KAPITEL 3. STRAHLENSCHÄDEN Abbi
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Seite 34 und 35: 24 KAPITEL 3. STRAHLENSCHÄDEN mit
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Seite 46 und 47: ARTICLE IN PRESS on rates per atom
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Seite 66 und 67: 56 KAPITEL 5. DIE STRAHLENHÄRTESTU
Seite 96 und 97: Kapitel 6 Zusammenfassung der Maste
Seite 98 und 99: Anhang A Anhang A.1 Ergänzung Ladu
Seite 100 und 101: 90 ANHANG A. ANHANG Position of cal
Seite 102 und 103: 92 ANHANG A. ANHANG A.2 Parameter u
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Seite 106 und 107: 96 ANHANG A. ANHANG
Seite 108 und 109: 98 LITERATURVERZEICHNIS [Dep02] G D
Seite 110 und 111: 100 LITERATURVERZEICHNIS
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