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Thèses et Mémoire de l'Université de Strasbourg

Développement de capteurs à pixels résistants aux rayonnements intenses pour la détection de particules chargées

KOZIEL, Michal (2011) Développement de capteurs à pixels résistants aux rayonnements intenses pour la détection de particules chargées. Thèses de doctorat, Université de Strasbourg.

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Résumé

Les capteurs CMOS sont développés depuis une décennie en vue d’équiper les détecteurs de vertex des expériences de physique des particules à venir, avec les avantages d’un faible budget de matière et de bas coûts de production. Les caractéristiques recherchées sont un temps de lecture court, une granularité élevée et une bonne radiorésistance. Cette thèse est principalement consacrée à l’optimisation de ce dernier point. Pour diminuer le temps de cycle vers les 10 microsecondes, la lecture des pixels en parallèle dans chaque colonne a été implémentée, associée à une logique de suppression d’information des pixels sans signal. Les pixels sont devenus plus complexes et plus sensibles aux rayonnements ionisants. L’optimisation de l’architecture des pixels, par des techniques standard de durcissement aux rayonnements, a porté la limite à 300 krad (quelques Mrad attendus) pour le procédé de fabrication à 0,35-um utilisé jusque-là. L’amélioration de la tenue aux rayonnements ionisants passe par l’utilisation de technologies de taille inférieure à 0,35-um, naturellement plus radio-résistantes. Ceci facilitant de plus l’intégration de tous les composants dans un pixel. Un autre aspect abordé dans cette thèse concerne la tolérance aux rayonnements non ionisants. Différentes technologies CMOS améliorant la collecte de charges ont été testées. L’utilisation d’une couche de détection de haute résistivité a porté la tenue à ces rayonnements à 3·1013 neq/cm2, conforme à l’objectif fixé. Ce résultat marque une étape importante pour les capteurs CMOS qui devraient rapidement satisfaire le cahier des charges d’expériences particulièrement contraignantes telles que CBM par exemple.

Type d'EPrint:Thèse de doctorat
Discipline de la thèse / mémoire / rapport :Physique
Mots-clés libres:CMOS ; sensor ; tolerance ; hardness ; radiation ; CBM ; STAR ; ILC
Sujets:UNERA Classification UNERA > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-9 Electronique, automatique, électrotechnique, génie électrique
UNERA Classification UNERA > DISC Discipline UNERA > DISC-20 Physique, chimie, matériaux
CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 500 Sciences de la nature et mathématiques > 530 Physique > 539 Physique moderne > 539.7 Physique atomique et nucléaire
Classification Thèses Unistra > Sciences, technologies > Sciences de la nature et mathématiques > 530 Physique > 539 Physique moderne > 539.7 Physique atomique et nucléaire
Code ID:2460
Déposé le :19 Juin 2012

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