近日，中國科學(xué)院高能物理研究所科研團(tuán)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(jī)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