Abstract
The response of n+p silicon strip sensors to electrons from a 90Sr source was measured using a multi-channel read-out system with 25 ns sampling time. The measurements were performed over a period of several weeks, during which the operating conditions were varied. The sensors were fabricated by Hamamatsu Photonics on 200 μm thick float-zone and magnetic-Czochralski silicon. Their pitch was 80 μm, and both p-stop and p-spray isolation of the n+ strips were studied. The electrons from the 90Sr source were collimated to a spot with a full-width-at-half-maximum of 2 mm at the sensor surface, and the dose rate in the SiO2 at the maximum was about 50 Gy(SiO2)/d. After only a few hours of making measurements, significant changes in charge collection and charge sharing were observed. Annealing studies, with temperatures up to 80 °C and annealing times of 18 h showed that the changes can only be partially annealed. The observations can be qualitatively explained by the increase of the positive oxide-charge density due to the ionization of the SiO2 by the radiation from the β source. TCAD simulations of the electric field in the sensor for different oxide-charge densities and different boundary conditions at the sensor surface support this explanation. The relevance of the measurements for the design of n+p strip sensors is discussed.
| Original language | English (US) |
|---|---|
| Pages (from-to) | 100-112 |
| Number of pages | 13 |
| Journal | Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment |
| Volume | 803 |
| DOIs | |
| State | Published - Dec 11 2015 |
Bibliographical note
Publisher Copyright:© 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.
Keywords
- Charge collection
- Radiation damage
- Silicon strip sensors
- Surface damage
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Dive into the research topics of 'Impact of low-dose electron irradiation on n+p silicon strip sensors'. Together they form a unique fingerprint.Cite this
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In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 803, 11.12.2015, p. 100-112.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
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TY - JOUR
T1 - Impact of low-dose electron irradiation on n+p silicon strip sensors
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N1 - Publisher Copyright: © 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.
PY - 2015/12/11
Y1 - 2015/12/11
N2 - The response of n+p silicon strip sensors to electrons from a 90Sr source was measured using a multi-channel read-out system with 25 ns sampling time. The measurements were performed over a period of several weeks, during which the operating conditions were varied. The sensors were fabricated by Hamamatsu Photonics on 200 μm thick float-zone and magnetic-Czochralski silicon. Their pitch was 80 μm, and both p-stop and p-spray isolation of the n+ strips were studied. The electrons from the 90Sr source were collimated to a spot with a full-width-at-half-maximum of 2 mm at the sensor surface, and the dose rate in the SiO2 at the maximum was about 50 Gy(SiO2)/d. After only a few hours of making measurements, significant changes in charge collection and charge sharing were observed. Annealing studies, with temperatures up to 80 °C and annealing times of 18 h showed that the changes can only be partially annealed. The observations can be qualitatively explained by the increase of the positive oxide-charge density due to the ionization of the SiO2 by the radiation from the β source. TCAD simulations of the electric field in the sensor for different oxide-charge densities and different boundary conditions at the sensor surface support this explanation. The relevance of the measurements for the design of n+p strip sensors is discussed.
AB - The response of n+p silicon strip sensors to electrons from a 90Sr source was measured using a multi-channel read-out system with 25 ns sampling time. The measurements were performed over a period of several weeks, during which the operating conditions were varied. The sensors were fabricated by Hamamatsu Photonics on 200 μm thick float-zone and magnetic-Czochralski silicon. Their pitch was 80 μm, and both p-stop and p-spray isolation of the n+ strips were studied. The electrons from the 90Sr source were collimated to a spot with a full-width-at-half-maximum of 2 mm at the sensor surface, and the dose rate in the SiO2 at the maximum was about 50 Gy(SiO2)/d. After only a few hours of making measurements, significant changes in charge collection and charge sharing were observed. Annealing studies, with temperatures up to 80 °C and annealing times of 18 h showed that the changes can only be partially annealed. The observations can be qualitatively explained by the increase of the positive oxide-charge density due to the ionization of the SiO2 by the radiation from the β source. TCAD simulations of the electric field in the sensor for different oxide-charge densities and different boundary conditions at the sensor surface support this explanation. The relevance of the measurements for the design of n+p strip sensors is discussed.
KW - Charge collection
KW - Radiation damage
KW - Silicon strip sensors
KW - Surface damage
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=84944042416&partnerID=8YFLogxK
UR - http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=84944042416&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.1016/j.nima.2015.08.026
DO - 10.1016/j.nima.2015.08.026
M3 - Article
AN - SCOPUS:84944042416
SN - 0168-9002
VL - 803
SP - 100
EP - 112
JO - Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
JF - Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
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