Trapping in irradiated p-on-n silicon sensors at fluences anticipated at the HL-LHC outer tracker

W. Adam T. Bergauer M. Dragicevic M. Friedl R. Fruehwirth M. Hoch J. Hrubec M. Krammer W. Treberspurg W. Waltenberger S. Alderweireldt W. Beaumont X. Janssen S. Luyckx P. van Mechelen N. van Remortel A. van Spilbeeck P. Barria C. Caillol B. Clerbaux G. de Lentdecker D. Dobur L. Favart A. Grebenyuk Th. Lenzi A. Léonard Th. Maerschalk A. Mohammadi L. Perniè A. Randle-Conde T. Reis T. Seva L. Thomas C. Vander Velde P. Vanlaer J. Wang F. Zenoni S. Abu Zeid F. Blekman I. de Bruyn J. d'Hondt N. Daci K. Deroover N. Heracleous J. Keaveney S. Lowette L. Moreels A. Olbrechts Q. Python S. Tavernier P. van Mulders G. van Onsem I. van Parijs D. A. Strom A. Caudron L. Ceard B. de Callatay C. Delaere T. Du Pree L. Forthomme A. Giammanco J. Hollar P. Jez D. Michotte C. Nuttens L. Perrini D. Pagano L. Quertenmont M. Selvaggi M. Vidal Marono N. Beliy T. Caebergs E. Daubie G. H. Hammad J. Härkönen T. Lampén P. -R. Luukka T. Mäenpää T. Peltola E. Tuominen E. Tuovinen P. Eerola T. Tuuva G. Baulieu 1 G. Boudoul 1 C. Combaret 1 D. Contardo 1 G. Gallbit 1 N. Lumb 1 H. Mathez 1 L. Mirabito 1 S. Perries 1 D. Sabes 1 M. Vander Donckt 1 P. Verdier 1 S. Viret 1 Y. Zoccarato 1 J. -L. Agram E. Conte J. -Ch. Fontaine J. Andrea D. Bloch C. Bonnin J. -M. Brom E. Chabert L. Charles Ch. Goetzmann L. Gross J. Hosselet C. Mathieu M. Richer K. Skovpen C. Autermann M. Edelhoff H. Esser L. Feld W. Karpinski K. Klein M. Lipinski A. Ostapchuk G. Pierschel M. Preuten F. Raupach J. Sammet S. Schael G. Schwering B. Wittmer M. Wlochal V. Zhukov C. Pistone G. Fluegge A. Kuensken M. Geisler O. Pooth A. Stahl N. Bartosik J. Behr A. Burgmeier L. Calligaris G. Dolinska G. Eckerlin D. Eckstein T. Eichhorn G. Fluke J. Garay Garcia A. Gizhko K. Hansen A. Harb J. Hauk A. Kalogeropoulos C. Kleinwort I. Korol W. Lange W. Lohmann R. Mankel H. Maser G. Mittag C. Muhl A. Mussgiller A. Nayak E. Ntomari H. Perrey D. Pitzl M. Schroeder C. Seitz S. Spannagel A. Zuber H. Biskop V. Blobel P. Buhmann M. Centis-Vignali A. -R. Draeger J. Erfle E. Garutti J. Haller M. Hoffmann A. Junkes T. Lapsien S. Mättig M. Matysek A. Perieanu J. Poehlsen T. Poehlsen Ch. Scharf P. Schleper A. Schmidt V. Sola G. Steinbrück J. Wellhausen T. Barvich Ch. Barth F. Boegelspacher W. de Boer E. Butz M. Casele F. Colombo A. Dierlamm R. Eber B. Freund F. Hartmann Th. Hauth S. Heindl K. -H. Hoffmann U. Husemann A. Kornmeyer S. Mallows Th. Muller A. Nuernberg M. Printz H. J. Simonis P. Steck M. Weber Th. Weiler A. Bhardwaj A. Kumar K. Ranjan H. Bakhshiansohl H. Behnamian M. Khakzad M. Naseri P. Cariola G. de Robertis L. Fiore M. Franco F. Loddo G. Sala L. Silvestris D. Creanza M. de Palma G. Maggi S. My G. Selvaggi S. Albergo G. Cappello M. Chiorboli Stéphane Costa F. Giordano A. Di Mattia R. Potenza M. A. Saizu A. Tricomi C. Tuvè G. Barbagli M. Brianzi R. Ciaranfi C. Civinini E. Gallo M. Meschini S. Paoletti G. Sguazzoni V. Ciulli R. d'Alessandro S. Gonzi V. Gori E. Focardi P. Lenzi E. Scarlini A. Tropiano L. Viliani F. Ferro E. Robutti M. Lo Vetere S. Gennai S. Malvezzi D. Menasce L. Moroni D. Pedrini M. Dinardo S. Fiorendi R. A. Manzoni P. Azzi N. Bacchetta D. Bisello M. Dall'Osso T. Dorigo P. Giubilato N. Pozzobon M. Tosi A. Zucchetta F. de Canio L. Gaioni M. Manghisoni B. Nodari V. Re G. Traversi D. Comotti L. Ratti G. M. Bilei L. Bissi B. Checcucci D. Magalotti M. Menichelli A. Saha L. Servoli L. Storchi M. Biasini E. Conti D. Ciangottini L. Fanò P. Lariccia G. Mantovani D. Passeri P. Placidi M. Salvatore A. Santocchia L. A. Solestizi A. Spiezia K. Androsov P. Azzurri S. Arezzini G. Bagliesi A. Basti T. Boccali F. Bosi R. Castaldi A. Ciampa M. A. Cioccid R. Dell'Orso G. Fedi A. Giassi M. T. Grippod T. Lomtadze G. Magazzu E. Mazzoni M. Minuti A. Moggi C. S. Moond F. Morsani F. Palla F. Palmonari F. Raffaelli A. Savoy-Navarro A. T. Serban P. Spagnolo R. Tenchini A. Venturi P. G. Verdini L. Martini A. Messineo A. Rizzi G. Tonelli F. Calzolari S. Donato F. Fiori F. Ligabue C. Vernieri N. Demaria A. Rivetti R. Bellan S. Casasso M. Costa R. Covarelli E. Migliore E. Monteil M. Musich L. Pacher F. Ravera A. Romero A. Solano P. Trapani R. Jaramillo Echeverria M. Fernandez G. Gomez D. Moya F. J. Gonzalez Sanchez F. J. Munoz Sanchez I. Vila A. L. Virto D. Abbaneo I. Ahmed E. Albert G. Auzinger G. Berruti G. Bianchi G. Blanchot H. Breuker D. Ceresa J. Christiansen K. Cichy J. Daguin M. d'Alfonso A. d'Auria S. Detraz S. de Visscher D. Deyrail F. Faccio D. Felici N. Frank K. Gill D. Giordano P. Harris A. Honma J. Kaplon A. Kornmayer L. Kottelat M. Kovacs M. Mannelli A. Marchioro S. Marconi S. Martina S. Mersi S. Michelis M. Moll A. Onnela T. Pakulski S. Pavis A. Peisert J. -F. Pernot P. Petagna G. Petrucciani H. Postema P. Rose M. Rzonca M. Stoye P. Tropea J. Troska A. Tsirou F. Vasey P. Vichoudis B. Verlaat L. Zwalinski F. Bachmair R. Becker L. Bäni D. Di Calafiori B. Casal L. Djambazov M. Donega M. Dünser P. Eller C. Grab D. Hits U. Horisberger J. Hoss G. Kasieczka W. Lustermann B. Mangano M. Marionneau P. Martinez Ruiz del Arbol M. Masciovecchio L. Perrozzi U. Roeser M. Rossini A. Starodumov M. Takahashi R. Wallny C. Amsler K. Bösiger L. Caminada F. Canelli V. Chiochia A. de Cosa C. Galloni T. Hreus B. Kilminster C. Lange R. Maier J. Ngadiuba D. Pinna P. Robmann S. Taroni Y. Yang W. Bertl K. Deiters W. Erdmann R. Horisberger H. -C. Kaestli D. Kotlinski U. Langenegger B. Meier T. Rohe S. Streuli P. -H. Chen C. Dietz U. Grundler W. -S. Hou R. -S. Lu M. Moya R. Wilken D. Cussans H. Flacher J. Goldstein M. Grimes S. Seif El Nasr-Storey J. Cole P. Hobson D. Leggat I. D. Reid L. Teodorescu R. Bainbridge P. Dauncey J. Fulcher G. Hall A. -M. Magnan M. Pesaresi D. M. Raymond K. Uchida J. A. Coughlan K. Harder J. Ilic I. R. Tomalin A. Garabedian U. Heintz M. Narain J. Nelson S. Sagir T. Speer J. Swanson D. Tersegno J. Watson-Daniels M. Chertok J. Conway R. Conway C. Flores R. Lander D. Pellett F. Ricci-Tam M. Squires J. Thomson R. Yohay K. Burt J. Ellison G. Hanson M. Malberti M. Olmedo G. Cerati V. Sharma A. Vartak A. Yagil G. Zevi Della Porta V. Dutta L. Gouskos J. Incandela S. Kyre N. Mccoll S. Mullin D. White J. P. Cumalat W. T. Ford A. Gaz M. Krohn K. Stenson S. R. Wagner B. Baldin G. Bolla K. Burkett J. Butler H. Cheung J. Chramowicz D. Christian W. E. Cooper G. Deptuch G. Derylo C. Gingu S. Gruenendahl S. Hasegawa J. Hoff J. Howell M. Hrycyk S. Jindariani M. Johnson A. Jung U. Joshi F. Kahlid C. M. Lei R. Lipton T. Liu S. Los M. Matulik P. Merkel S. Nahn A. Prosser R. Rivera A. Shenai L. Spiegel N. Tran L. Uplegger E. Voirin H. Yin M. R. Adams D. R. Berry A. Evdokimov O. Evdokimov C. E. Gerber D. J. Hofman B. K. Kapustka C. O'Brien D. I. Sandoval Gonzalez H. Trauger P. Turner N. Parashar J. Stupak D. Bortoletto M. Bubna N. Hinton M. Jones D. H. Miller X. Shi P. Tan P. Baringer A. Bean G. Benelli J. Gray D. Majumder D. Noonan S. Sanders R. Stringer A. Ivanov M. Makouski N. Skhirtladze R. Taylor I. Anderson D. Fehling A. Gritsan P. Maksimovic C. Martin K. Nash M. Osherson M. Swartz M. Xiao J. G. Acosta L. M. Cremaldi S. Oliveros L. Perera D. Summers K. Bloom S. Bose D. R. Claes A. Dominguez C. Fangmeier R. Gonzalez Suarez F. Meier J. Monroy K. Hahn S. Sevova K. Sung M. Trovato E. Bartz D. Duggan E. Halkiadakis A. Lath M. Park S. Schnetzer R. Stone M. Walker S. Malik H. Mendez J. E. Ramirez Vargas M. Alyari J. Dolen J. George A. Godshalk I. Iashvili J. Kaisen A. Kharchilava S. Rappoccio J. Alexander J. Chaves J. Chu S. Dittmer G. Kaufman N. Mirman A. Ryd E. Salvati L. Skinnari J. Thom J. Thompson J. Tucker L. Winstrom B. Akgün K. M. Ecklund T. Nussbaum J. Zabel B. Betchart R. Demina O. Hindrichs G. Petrillo R. Eusebi I. Osipenkov A. Perloff K. A. Ulmer A. G. Delannoy P. d'Angelo W. Johns
1 IPNL - Institut de Physique Nucléaire de Lyon
Abstract : The degradation of signal in silicon sensors is studied under conditions expected at the CERN High-Luminosity LHC. 200 $\mu$m thick n-type silicon sensors are irradiated with protons of different energies to fluences of up to $3 \cdot 10^{15}$ neq/cm$^2$. Pulsed red laser light with a wavelength of 672 nm is used to generate electron-hole pairs in the sensors. The induced signals are used to determine the charge collection efficiencies separately for electrons and holes drifting through the sensor. The effective trapping rates are extracted by comparing the results to simulation. The electric field is simulated using Synopsys device simulation assuming two effective defects. The generation and drift of charge carriers are simulated in an independent simulation based on PixelAV. The effective trapping rates are determined from the measured charge collection efficiencies and the simulated and measured time-resolved current pulses are compared. The effective trapping rates determined for both electrons and holes are about 50% smaller than those obtained using standard extrapolations of studies at low fluences and suggests an improved tracker performance over initial expectations.
Type de document :
Article dans une revue
Liste complète des métadonnées
http://hal.in2p3.fr/in2p3-01326320
Contributeur : Dominique Girod <>
Soumis le : vendredi 3 juin 2016 - 14:25:46
Dernière modification le : jeudi 21 novembre 2019 - 18:32:01

Lien texte intégral

arxiv

Identifiants

Collections

IN2P3 | IPNL | CNRS | UNIV-LYON1 | IP2I | UDL

Citation

W. Adam, T. Bergauer, M. Dragicevic, M. Friedl, R. Fruehwirth, et al.. Trapping in irradiated p-on-n silicon sensors at fluences anticipated at the HL-LHC outer tracker. Journal of Instrumentation, IOP Publishing, 2016, 11, pp.P04023. ⟨10.1088/1748-0221/11/04/P04023⟩. ⟨in2p3-01326320⟩

Exporter

BibTeX TEI DC DCterms EndNote

Partager

Métriques

Consultations de la notice

201

Contact

Informations

CCSD