近日，中國科學(xué)院高能物理研究所科研團隊研制出具有良好抗輻照性能的硅超快傳感器。該傳感器基于低增益雪崩放大二極管（Low-Gain Avalanche Diode, LGAD)。經(jīng)ATLAS合作組與RD50合作組測試，該傳感器是目前抗輻照性能最好的LGAD硅超快傳感器，達(dá)到ATLAS實驗高顆粒度高時間分辨探測器項目（High Granularity Timing Detector，HGTD）的要求，其結(jié)果已在CERN的探測器講座（CERN detector seminar）和歐洲核子中心（CERN）的實驗新聞（EP Newsletter）上公布。

該研究在原有LGAD硅超快傳感器工藝上增加了碳摻雜工藝，降低了輻照引起硅傳感器中硼摻雜的移除速率，提高了抗輻照性能。在經(jīng)過高亮度LHC要求的超高輻照量（2.5×1015/cm2/s等效中子通量）后，仍能實現(xiàn)30-40皮秒的時間分辨率，并且可以工作在300-400V的較低電壓下。經(jīng)CERN束流測試驗證，低工作電壓避免了由單粒子擊穿導(dǎo)致的輻照損傷。該LGAD硅超快傳感器由中科院高能所與微電子研究所合作研制。

ATLAS合作組的HGTD項目是大型強子對撞機高亮度II期升級（LHC Phase-II）升級的一部分。其目標(biāo)是研制6.4平方米的抗輻照超快硅探測器，利用高精度的時間信息來區(qū)分空間上距離較近的對撞事例，從而提高探測器物理性能。該項目研發(fā)的硅超快傳感器，超快讀出芯片和大面積超快探測器集成等均是國際前沿的新技術(shù)。以高能所為主體的中國組將承擔(dān)HGTD項目超過1/3的傳感器研制，近一半的探測器模塊研制，與全部的前端電路板研制。

HGTD項目得到國家自然科學(xué)基金委員會、核探測與核電子學(xué)國家重點實驗室等的支持。

硅超快傳感器