2020 Fiscal Year Annual Research Report
Realisation of 4D Semiconductor Tracker with Fine Spatial and Time Resolutions
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19H04393
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
原 和彦 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20218613)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 浩二 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (00554479)
海野 義信 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 名誉教授 (40151956)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 4次元検出器 / AC-LGAD / シリコン検出器 / アバランシェ増幅 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
位置分解能にすぐれたシリコン半導体検出器に、アバランシェ増幅機能を加えることで時間分解能にも優れたAC-LGAD検出器を開発している。これにより将来の高輝度加速器実験で予想される煩雑な粒子密度の状況下でも飛跡検出を可能とする4次元飛跡検出を構築することが研究の最終目標である。AC-LGADは増幅層である濃いpn接合部と信号読み出し電極とを酸化膜で隔てた新しいタイプの検出器で、増幅は一様性な増幅層で行われるため、一様な増幅、ひいては一様な時間分解能が期待できる。
2020年度は前年末に納品された試作センサーの評価をすすめた。パッド型とストリップ型のセンサーに対してベータ線を用いた増幅度評価と時間分解能評価を進めた。パッド型は従来のLGADと同等の優れた性能を示し、AC-LGADが機能することを実証できた。ストリップ型はパッド型に比べ波高が1/3程度になり、試作した増幅層の濃度条件では、一定割合の信号がAC読出し電極にピックアップされないことを明確にした。TCADシミュレーションを用いて、増幅層のインプラント濃度や酸化膜厚の依存性を測定結果と比較し、増幅層インプラント濃度条件を変えて2度目の試作を行った。
放射線耐性の試験のためにサンプルを東北大学CYRICで陽子線照射し、合わせて評価を行っている。読出しアンプとして16chの表面実装型のものを試作し、ノイズを低減することに成功した。このアンプを上記の試験に使っている。
初期の評価結果はVERTEX国際会議および日本物理学会で報告した。また、第29回国際Vertex検出器研究会Vertex2020を主催し、本科研費を一部の補助に用いた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1回目の試作品を順調に評価でき、ストリップ型での問題点を明らかにすることで2回目の試作を行えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2度目の試作品の評価をすすめる。放射線耐性の評価もすすめて、必要な改善点を明らかにし放射線耐性にも優れたセンサーの製造をめざす。また海外の研究グループとも協力して、時間測定まで（一部）可能な読み出しエレクトロニクスの開発を行う。
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