[實用新型]一種具有低電容、簡化加壓方式的硅像素探測器

有效

• 申請號: 202022841683.7
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN213546326U
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 李正;王雪
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/115;H01L27/146
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 劉加

本實用新型公開一種具有低電容、簡化加壓方式的硅像素探測器，包括n×n個像素單元；像素單元包括硅體，硅體其中一端中間設有中心陰極電極，中心陰極電極外圍有間隔的設有兩個同心方形環陰極電極，中心陰極電極和兩個同心方形環陰極電極外面均包有陰極電極表面外的電極金屬層；陰極電極表面外的電極金屬層兩兩之間設置有二氧化硅保護層；連接部電極金屬層通過連接中心陰極電極和兩個同心方形環陰極電極外的陰極電極表面的電極金屬層，將中心陰極電極和兩個同心方形環陰極電極連接起來；硅體另一端設置有下表面陽極電極，下表面陽極電極外面包有陽極電極表面外的電極金屬層。本實用新型減小了探測器電容，簡化了加壓方式，降低了讀電路的難度。

技術領域

本實用新型屬于高能物理和天體物理領域，特別是涉及一種具有低電容、簡化加壓方式的硅像素探測器。

背景技術

大型強子對撞機(Large Hadron Collider,LHC)是粒子物理科學家為了探索新的粒子和微觀量化粒子的“新物理”機制設備，是一種將質子加速對撞的高能物理設備。歐洲大型強子對撞機是現在世界上最大、能量最高的粒子加速器。在位于歐洲核子研究中心(Conseil Européenn pour la Recherche Nucléaire，CERN)大型強子對撞機(LHC)的探測器中，主頂點表示初始硬度交互的位置，次頂點是粒子衰變發生的點，通常反映重離子(底夸克，輕子)的存在。

在大型強子對撞機(LHC)的ATLAS試驗中，像素探測器作為最靠近粒子對撞點的粒子徑跡探測器，所承受的輻射強度極大。很強的抗輻射能力也是像素探測器的一個特點，在高能物理實驗領域像素探測器的應用已越來越成熟，像素探測器的模塊也越來越經得起極端環境的考驗。但是傳統像素探測器是通過直接耦合讀出芯片的電流信號的，所以在將探測器連接到芯片之前偏置以及測試傳感器的特性是困難的。且傳統硅像素探測器單元的有效面積與像素單元的上表面面積一致，由于有效面積越大探測器電容越大，而電容是檢驗探測器性能的一個重要指標，減小電容，會相應的減小噪聲，提高信噪比，從而提高探測器的位置分辨率和能量分辨率。電容在硅半導體探測器中是一個敏感因素，它直接影響探測器工作的噪聲和串擾。為了優化像素探測器的信噪比，必須在頻率響應和電容的限制下，尋找最小化電容、最小化漏電流。而攻克小電容的設計和制備技術是亟待解決的問題。一旦小電容像素探測器單元的設計與制造技術瓶頸攻破，對于中國探測器的發展和使用探測器的各個領域均會得到極大發展。

實用新型內容

本實用新型實施例的目的在于提供一種具有低電容及簡化加壓方式的硅像素探測器，解決了傳統硅像素探測器位置分辨率和能量分辨率低，讀取電路數據難度高的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是，

一種具有低電容、簡化加壓方式的硅像素探測器，包括n×n個硅像素探測器的像素單元；

其中硅像素探測器的像素單元包括硅體，硅體其中一端的中間設置有中心陰極電極，中心陰極電極外圍有間隔的設置有兩個同心方形環陰極電極，依次是第一層方形環陰極電極和第二層方形環陰極電極，中心陰極電極、第一層方形環陰極電極和第二層方形環陰極電極外面均包有陰極電極表面外的電極金屬層；陰極電極表面外的電極金屬層兩兩之間設置有二氧化硅保護層；連接部電極金屬層通過連接中心陰極電極、第一層方形環陰極電極、第二層方形環陰極電極外包裹的陰極電極表面外的電極金屬層，從而將中心陰極電極、第一層方形環陰極電極、第二層方形環陰極電極連接起來；使得加壓時只需在三個陰極中的其中一個上加壓；硅體另一端設置有下表面陽極電極，下表面陽極電極外面包有陽極電極表面外的電極金屬層。

進一步的，所述硅體摻雜方式為輕摻雜n。

進一步的，所述中心陰極電極、第一層方形環陰極電極和第二層方形環陰極電極摻雜方式為重摻雜p+。

進一步的，所述下表面陽極電極摻雜方式為n+。

進一步的，所述二氧化硅保護層厚度與電極金屬層等厚。