2010 Fiscal Year Annual Research Report
超高頻度荷電粒子の運動量測定のためのシリコン半導体測定器技術の研究開発
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20244038
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
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, 素粒子原子核研究所, 准教授 (40151956)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺田 進 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, 講師 (70172096)
池上 陽一 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, 研究機関講師 (20222862)
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| Keywords | 素粒子実験 / デバイス設計・製造プロセス / 放射線・X線・粒子線 / 国際協力 |
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| Research Abstract |
高度耐放射線性を持つp型シリコンセンサー技術を基本的に完成させた。シリコンマイクロストリップセンサーは、平方センチ当り10**15個の積分通過粒子数の高度耐放射線性を、更にシリコンピクセルセンサー技術では、10**16レベルまでを評価。放射線損傷試験は東北大CYRIC施設を利用。p型FZ基材の空乏化電圧や、n型インプラント間を分離するp打ち込み濃度を関数とするn型インプラント間抵抗や静電容量、AC結合絶縁層保護のためのパンチスルー抵抗等の、放射線量依存性を明らかにした。p型FZ基材の空乏化電圧は1x10**15で約1kVに達する。電荷収集を測定し、放射線損傷前でもp型基材n型読み出しの特徴である半空乏化状態でも十分なシグナルが出ることを確認。1kV運転を可能とするセンサー設計を追求し、ホットエレクトロン解析・TCAD解析によりn-ストリップ分離構造と周辺部のバイアスリングの細部構造最適化により、10cmx10cm角の大面積でも照射前で耐電圧1kVを達成する設計を完成。高集積・高熱伝導・低質量の新開発のハイブリッドを設計し、次期シリコンストリップセンサー用の試験用ABCN25読み出しASICに対応するハイブリッドを製作。熱および機械強度設計を経て、新開発の10cm角センサーと新開発のハイブリッドを両面に使用する、両面読み出しモジュールを設計・製作。熱性能は熱計測モジュールで、電気特性は実センサーの両面読み出しモジュールで実使用に耐える性能であることを評価。更に4台のモジュールー体化する構造体上で電気性能を評価し、単体モジュール時と電気性能が変わらず、モジュール間に相互干渉を引き起こさないモジュール設計であることを示した。
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