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应用螺旋型分压器的硅漂移室探测器电学特性仿真

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 半导体硅漂移室探测器简介

1.3 半导体硅漂移室探测器的研发过程

1.4 研究内容

1.5 研究意义及其应用

第2章 传统的螺旋型硅漂移室探测器的仿真研究

2.1仿真工具Sentaurus TCAD软件简要说明

2.2 输入电压约束

2.3 螺旋型硅漂移室探测器的仿真

2.4 本章小结

第3章 应用螺旋型分压器的硅漂移室探测器的仿真

3.1 引言

3.2 ηSBA=ηSDD=η=0.8的仿真

3.3 ηSBA=0.6,ηSDD=0.8 的仿真

3.4 本章小结

第4章 在二维硅漂移室结构中模拟重离子入射

4.1 在重离子入射的条件下,硅漂移室中载流子的漂移情况

4.2 重离子入射产生的诱导电流

4.3 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

附录A 应用螺旋形分压器的硅漂移室探测器结构代码

附录B 电学仿真代码

附录C 重离子入射仿真代码

个人简历

攻读硕士学位期间发表论文目录

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摘要

硅漂移室探测器,基于侧向耗尽原理,由E. Gatti和P.Rehak两位科学家在1983年首先提出来的。首先只是把它作为二维位置灵敏的探测器提出的。后来,把它应用到了高分辨 X射线光谱学中,发现这种探测器的位置分辨力和能量灵敏度都非常高,因此,它逐渐的取代了传统的Si-PIN类探测器,在X光谱仪中被广泛的应用,在航空航天、宇宙探索方面的应用也越来越重要,取得的成就也越来越多。
  硅漂移室探测器,基于平面工艺技术,由于只有一个阳极在探测器上表面的中心,而且阳极的面积可以非常小,整个探测器的灵敏区体积比较大,电容小,灵敏度高,能量分辨率好,还有二维位置分辨能力。因为有这些特点,自提出来以后,有许许多多的科学家投入到硅漂移室探测器的研究中去,后来硅漂移探测器主要形成了两大分支:线性几何形状的硅漂移室探测器和圆形的硅漂移室探测器。这篇文章中所研究的应用螺旋形分压器的硅漂移室探测器属于圆形的硅漂移室探测器。根据形状的不同,应用螺旋形分压器的硅漂移室探测器可以分为四棱柱形的、六棱柱形的和圆柱形的。
  本文是以四棱柱形的应用螺旋形分压器的硅漂移室探测器为主要研究对象,借助半导体器件仿真软件Sentaurus TCAD对它和传统的螺旋型硅漂移室探测器进行电学特性仿真,并对比了它们的电学特性,得出了在能够保持较好的性能的基础上还能解决传统螺旋型硅漂移室不能做成大阵列的局限性问题。我们所做的是对应用螺旋形分压器的硅漂移室探测器进行三维器件仿真。这样的结构在2014年才被提出了,主要是对它进行理论研究,还没有对它进行三维仿真过,因此,我们做的工作是首次的。在这篇文章中,我们主要是仿真了它的电势分布、电场分布以及电子浓度分布,通过这些电学特性可以知道该探测器在它的内部会形成一条电子漂移轨道。应用重离子入射模型,我们还动态的看到了电子在探测器内部的漂移情况。

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