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采用原子层沉积氧化铝对MCz硅上AC耦合n-in-p像素探测器进行加工

DOI：10.1016/j.nima.2019.162547 期刊：Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 我们报道了在磁控直拉硅衬底上制备电容耦合（交流）n+-in-p像素探测器的研究。我们的器件采用原子层沉积（ALD）生长的氧化铝（Al2O3）薄膜作为介质和场绝缘层，替代常用的二氧化硅（SiO2）。早期研究表明，Al2O3薄膜具有高负氧化物电荷特性，因此可替代像素间的p-stop/p-spray绝缘注入层。此外，由于其高介电常数，Al2O3能提供远高于SiO2的电容密度，从而实现更高效的像素电容耦合。研究还采用金属氮化钛（TiN）偏置电阻替代穿通或poly-Si电阻。通过电容-电压、电流-电压测试以及2 MeV质子微探针对所得器件进行表征，结果显示Al2O3介质具有预期的强负电荷特性、像素大面积区域均匀的电荷收集效率以及可接受的漏电流密度。
作者： J. Ott，A. G?dda，S. Bharthuar，E. Brücken，M. Golovleva，J. H?rk?nen，M. Kalliokoski，A. Karadzhinova-Ferrer，S. Kirschenmann，V. Litichevskyi，P. Luukka，L. Martikainen，T. Naaranoja
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用原子层沉积（ALD）生长的氧化铝（Al2O3）作为介质和场绝缘层，在磁控直拉硅衬底上制备并表征电容耦合（AC）n+-in-p像素探测器。

研究成果

成功验证了将Al2O3作为场绝缘介质和表面钝化层集成到像素探测器制造工艺中的可行性。该器件表现出低漏电流、足够高的击穿电压以及均匀的电荷收集效率，显示出其在像素化探测器中运行的良好性能前景。

研究不足

该研究聚焦于未辐照器件，未涉及高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）环境下预期的高辐射水平性能表现。此外，像素探测器中较高的初始漏电流问题仍需进一步优化。

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