3D Sensors for the ATLAS HL-LHC Pixel Upgrade and Future Colliders

Resum

Aquesta tesi tracta el desenvolupament, la fabricació i la caracterització de detectors de silici 3D fabricats al Centre Nacional de Microelectrònica (IMB-CNM) de Barcelona. Degut a l'actualització del High Luminosity- LHC del detector ATLAS i el possible Future Circular Collider, és necessària una investigació exhaustiva dels detectors de píxels 3D, utilitzats com sensors de traça de partícules. Cal avaluar les capacitats del detector i s'ha de desenvolupar una nova generació de dispositius que sigui capaç de complir amb els estrictes requisits dels col·lisionadors més potents. Els detectors de píxels 3D, ja emprats en Inserible B-Layer (IBL) i en l'ATLAS Forward Proton (AFP) (tots dos instal·lats en el detector ATLAS), es van fabricar amb tecnologia de doble cara amb una cel·la de píxel de 50x250 μm2 i gruix de 230 μm. La nova generació de sensors 3D per al detector Inner Tracker (ITK) d'ATLAS es fabricarà en tecnologia d'una sola cara amb cel·les de píxels de 50x50 μm2 i 25x100 μm2 i un gruix de 150 μm. La disminució de la mida dels píxels ve dictada per motius d'ocupació i té com a objectiu millorar la resolució espacial. Al passar de la primera (detectors 3D fabricats amb tecnologia de doble cara) a la nova generació (detectors 3D fabricats amb tecnologia d'una sola cara), es va produir un lot de I+D amb oblies de 230 μm de gruix i amb cel·les de píxels més petites; una investigació dels detectors de silici 3D irradiats a fluències com les esperades per al ITK és el tema de el capítol 3. A continuació, els capítols 4 i 5 estan dedicats als passos més importants per a la fabricació dels detectors en tecnologia d'una sola cara que es descriu en el capítol 6. Es presenten els detectors de píxels 3D amb nou disseny i la caracterització elèctrica es realitza a nivell d'oblia. Finalment, els dispositius pertanyents a les dues generacions són irradiats a fluències extremes i es presenta una primera investigació com a possibles detectors per a futures instal·lacions de col·lisionadors més potents.

Data del Ajut	28 de set. 2021
Idioma original	Anglès
Supervisor	Sebastian Grinstein (Tutor/a)