Radiation Hard Timing 3D Detectors for Future Colliders

Abstract

En aquesta tesi, detectors resistents a la radiació són estudiats en vista de la propera millora per el LHC d'Alta Lluminositat, i per el FCC. L'increment en lluminositat requereix que els sensors puguin aguantar nivell de radiació sense precedents. Els sensors 3D de silici són un candidat prometedor degut a la curta distancia entre elèctrodes que els proporciona resistencia a la radiació i senyals ràpides, necessari per un bona bona resolució temporal. En aquest treball, sensors 3D són caracterizats amb curves I-V i C-V, són estudiats amb un laser infraroig en l'equip experimental anomenat "Transient Current Technique" (TCT) i amb una font radioactiva d'estronci-90. A més a més, s'han dut a terme simulacions per sensors 3D especialment dissenyats per aplicacions de temps, comparant la nova geometria hexagonal amb la usual ortogonal.

En esta tesi, detectores resistentes a la radiación son estudiados en vista de la próxima mejora para el LHC de Alta Luminosidad, y para el FCC. El incremento en luminosidad requiere que los sensores puedan aguantar niveles de radiación sin precedentes. Los sensores 3D de silicio son un candidato prometedor debido a la corta distancia entre eléctrodos que les proporciona resistencia a la radiación y señales rápidas, necesario para una buena resolución temporal. En este trabajo, sensores 3D son caracterizados con curvas I-V y C-V, son estudiados con un laser infrarojo con el equipo experiment anomenado "Transient Current Technique" (TCT) y con uan fuente radioactiva de estroncio-90. Además se han realizado simulaciones para sensores 3D especialmente diseñados para amplicaciones de tiempo, comparando la nueva geometría hexagonal con la usual ortogonal.

In this thesis, radiation hard detectors are studied in view of the upcoming High-Luminosity LHC upgrade and the Future Circular Collider. The increase in luminosity requires sensors to withstand unprecedented radiation levels. 3D silicon sensors are a promising candidate due to the short inter-electrode distance which yield high radiation hardness and fast signals, required for good timing performance. In this work, 3D sensors are characterized with I-V and C-V curves, studied with infrared laser in a Transient Current Technique (TCT) setup, and with a strontium-90 source setup. Moreover, simulations have been performed for 3D sensors designed for timing applications, comparing a novel hexagonal geometry with the common orthogonal one.