Radiation Hardness Studies of Monolithic Active Pixel Sensors ...

84 KAPITEL 5. DIE STRAHLENHÄRTESTUDIE
Zur Ausheilung von Oberflächenschäden konnten die explorativ ermittelten Ergebnisse von
[Dep02] reproduziert werden. Wie erwartet, verringerte sich der Leckstrom kurz nach der Bestrahlung
durch Lagerung bei Raumtemperatur. Eine kontrollierte Aufheizung auf T = +80 ◦ C
beschleunigte den Ausheilprozess.
Darüber hinaus wurden Ausheileffekte von Oberflächenschäden in Anwesenheit von Volumenschäden
durch Untersuchungen eines kombiniert bestrahlten Sensors studiert. Es zeigte sich,
dass der Leckstrom sich auch bei Anwesenheit von Volumenschäden mit der gleichen Zeitkonstante
von (11 ± 1) h verringerte. Besonders groß war die Ausheilung des Leckstromes aus
Oberflächenschäden in den ersten 15 h Lagerung bei T = +80 ◦ C. Hier ließ sich der Leckstrom
um 35 % verringern.
Wie schon in Abschnitt 5.1.3 bei den gewählten Dosen für das Rauschen festgestellt, überwiegen
die durch Oberflächenschäden generierten Leckströme die durch Volumenschäden hervorgerufenen
Leckströme kurz nach der Röntgenbestrahlung. Im Vergleich zu Volumenschäden können
diese durch Aufheizen sehr stark verringert werden. Der Leckstrom aus Volumenschäden scheint
von der Ausheilung nahezu unbeeinflusst zu bleiben. Damit relativiert sich der dominierende
Einfluss der Oberflächenschäden mit der Ausheilung, so dass sich der Beitrag der aus den
Volumenschäden generierten Leckströme am Ende der Ausheilung separieren lässt.
Auch im Rauschen wurde nach der Röntgenbestrahlung und Ausheilung bei T = +80 ◦ C die
gleiche Ausheilsignatur beobachtet. Damit liegt es nahe, dass das durch die Bestrahlung erhöhte
Rauschen auf den Anstieg des Leckstromes zurückzuführen und damit das Rauschen als Schrotrauschen
zu identifizieren ist.
In Bezug auf die Verstärkung stellten vorherige Studien, die in einem größeren zeitlichen Abstand
nach einer Röntgenbestrahlung durchgeführt wurden, keine signifikante Änderung der
Verstärkung durch Röntgenbestrahlung fest. Die Untersuchung der Verstärkung kurz nach der
Röntgenbestrahlung und während der einsetzenden Ausheilung brachte eine Verfeinerung der
Aussage. Es wurde eine Verringerung der Verstärkung durch die Röntgenbestrahlung beobachtet,
die sich im Rahmen der Ausheilstudie nahezu vollständig restaurierte. Aus diesem Grund wurde
in der vorherigen Studie kein signifikanter Einfluss der Röntgenbestrahlung festgestellt.
Bekannt war, dass sich die Verstärkung durch Neutronenbestrahlung in einigem zeitlichen
Abstand zur Bestrahlung nicht signifikant ändert. Naheliegend wäre damit eine Verringerung der
Verstärkung eines vorher mit Neutronen bestrahlten Sensors nach einer zusätzlichen Röntgenbestrahlung
in der gleichen Größenordnung wie nach einer Röntgenbestrahlung. Die Untersuchung
der Verstärkung eines kombiniert bestrahlten Sensors brachte dann ein unerwartetes Ergebnis.
Die Verstärkung verringerte sich im Vergleich zur separaten Röntgenbestrahlung noch einmal
signifikant beziehungsweise die nachfolgende Restaurierung der Verstärkung fand im Vergleich
zur separaten Röntgenbestrahlung offensichtlich verlangsamt statt.
Die von [Mol99] festgestellten negativen Ausheileffekte von Volumenschäden wurden an MAPS