Radiation Hardness Studies of Monolithic Active Pixel Sensors ...

Kapitel 6
Zusammenfassung der Masterarbeit
In dieser Masterarbeit wurde die thermische Ausheilung von Strahlenschäden in Monolithic
Active Pixel Sensoren (MAPS) untersucht. Die Fragestellung war, ob die thermische Ausheilung
eine Option ist, die Lebensdauer bestrahlter Sensoren zu erhöhen.
Die Hypothese wird bestätigt. Es wurden positive Ausheilungseffekte beobachtet. Dagegen
wurden keine negativen Ausheileffekte an bestrahlten Monolithic Active Pixel Sensoren (MAPS)
festgestellt. Damit wird die thermische Ausheilung eines auf MAPS basierten Vertexdetektors
als Option nahegelegt, die Leistungsverluste durch Strahlenschäden abzumildern und damit die
Lebensdauer zu verlängern.
Für die Beantwortung der Fragestellung wurde im ersten Teil das Verhalten kombiniert bestrahlter
Sensoren im Vergleich zu Sensoren mit jeweils nur Volumen- oder Oberflächenschäden
untersucht. Im zweiten Teil wurde die Ausheilstudie durchgeführt, in der die Sensoren in regelmäßigen
Abständen nach einer Lagerung bei Raumtemperatur beziehungsweise T = +80 ◦ C
vermessen wurden.
Vor der eigentlichen Ausheilstudie wurden separat mit Röntgenlicht und Neutronen bestrahlte
Sensoren mit einer Kombination aus beiden bestrahlte Sensoren verglichen. Wie erwartet wurde
festgestellt, dass bei den Strahlungsdosen von 200 kRad und 1,3 · 10 13 neq
cm 2 Oberflächenschäden
das Rauschen erhöhen und Volumenschäden die Ladungssammlungseffizienz verringern. Zusätzliche
Volumenschäden beziehungsweise zusätzliche Oberflächenschäden beeinflussen das
Rauschen beziehungsweise die Ladungssammlungseffizienz in einem kombiniert bestrahlten
MAPS nicht signifikant. Die Strahlenschäden addieren sich damit im Wesentlichen.
Der Leckstrom ist bei den gewählten Dosen in der gleichen Größenordnung, weshalb sich dieser
für den kombiniert bestrahlten Sensor im Detail analysieren lässt. Dabei wurde ein signifikanter
positiver Beitrag in einem kombiniert bestrahlten Sensor identifiziert. Dieser geht vermutlich
auf eine Wechselwirkung zwischen beiden Bestrahlungen zurück. In praktischen Anwendungen
spielt diese zusätzliche Leckstromkomponente wahrscheinlich keine Rolle.
Als Schlussfolgerung dieser Studie wurde keine Verschlechterung aller untersuchter Eigenschaften
der Sensoren nach kombinierter Bestrahlung, Größenordnungen über den separaten
Bestrahlungen, beobachtet.
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