Radiation Hardness Studies of Monolithic Active Pixel Sensors ...

Leakage current [fA]
5.2. AUSHEILUNG VON STRAHLENSCHÄDEN 75
Leakage current [fA]
350
300
250
200
150
100
50
X-ray radiation
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
350
300
250
200
150
100
50
Annealing time at +80°C [h]
Funktion: I leakage =I 0 e -t Anneal +I stabil
I0 Istabil = (182±6) fA
= (119±3) fA
= (11±1) h
(a) Röntgenbestrahlung
Combined radiation
Funktion: I =I e leakage 0 -tAnneal
+Istabil I = (166±6) fA
0
I = (150±4) fA
stabil
= (11±1) h
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Annealing time at +80°C [h]
(c) Kombinierte Bestrahlung
Leakage current [fA]
45
44
43
42
41
40
39
38
37
36
Neutron radiation
Funktion: I =I e leakage 0 -tAnneal
+Istabil I = (3,2±0,4) fA
0
I = (39±0,3) fA
stabil
= (22±7) h
35
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Annealing time at +80°C [h]
(b) Neutronenbestrahlung
Abbildung 5.12: An Abbildung 5.10
angepasster Fit nach Gleichung 5.4. Es
wird eine stabile Komponente Istabil
und eine auf die Ausheilung zurückzuführende
Komponente I0 identifiziert.
geringen Betrag, der innerhalb des Bereichs der Produktionsstreuung der Dioden bleibt. Der
direkte Vergleich zweier dieser Verteilungen, die vor und nach dem Ausheilvorgang aufgenommen
wurden, zeigt, dass der Abfall statistisch signifikant ist. Mit einem Wert von 3,9 fA oder
9% bleibt er jedoch für die Praxis irrelevant. Damit ist die Ausheilung positiv. Das in [Mol99]
beschriebene negative Ausheilen wird innerhalb der untersuchten Ausheilzeit nicht beobachtet.
Über die Ausheilung im Zeitraum zwischen Neutronenbestrahlung und der ersten Messung kann
keine Aussage gemacht werden.
Abbildung 5.12 zeigt den exponentiellen Fit, durchgeführt für den Leckstrom nach einer Aufheizung
auf T = +80 ◦ C nach a) Röntgenbestrahlung, b) Neutronenbestrahlung und c) kombinierter
Bestrahlung. Die Zeitkonstante unterscheiden sich für die Röntgen- und kombinierte Bestrahlung
nicht signifikant und liegen bei (11 ± 1) h. Die Zeitkonstante der Ausheilung nach der
separaten Neutronenbestrahlung ist dagegen mit (22 ± 7) h deutlich größer. Damit liegt es
nahe, dass im gewählten Zeitraum und den gewählten Ausheiltemperaturen hauptsächlich nur