Détecteurs semi-conducteurs Journée instrumentation, 23 novembre 2015.

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1 Détecteurs semi-conducteurs Journée instrumentation, 23 novembre 2015

2 Fonctionnement du réseau Réseau semi-conducteurs Journée instrumentation novembre 2015  Regroupe 12 labos IN2P3/IRFU  Réunions (au moins téléphoniques) tous les 2 mois environ  On essaie de tourner entre les labos  Une journée thématique par an  Juin 2015 : Electronique FE associée aux détecteurs semi-conducteurs  2016 : Durcissement aux radiations ?  Inventaire du matériel par labo fait cette année  Ecole de simulation détecteurs (organisation LPNHE) ré- éditée en 2016 2

3 Activités des labos (participants au réseau) Réseau semi-conducteurs Journée instrumentation novembre 2015

4 Trackers pour physique des particules (Capteurs) Réseau semi-conducteurs Journée instrumentation novembre 2015  Détecteurs silicium évolués (LPNHE)  R & D sur capteurs planaires à bord actifs (Atlas upgrade phase 2)  Plusieurs design à l’étude et en production  Test d’efficacité de collection sur les bords  Irradiation, test en faisceau, sources  Activité allant de la simulation (détecteurs irradiés) à la caractérisation sous pointes et à froid 4

5 Trackers pour physique des particules (Capteurs II) Réseau semi-conducteurs Journée instrumentation novembre 2015  Diamant 5 Réalisation de détecteurs de tests sur monocristaux par LSPM Comparaison avec structures faites par industrie Paramètres de fabrication (contenu N2) et de finition de surface (polissage, RIE…) Etudes métallisations MONODIAM-HE Monocristaux de diamants CVD de grande surface pour les trajectographes du LHC à haute luminosité (ANR- 12-BS05-0014) Résultats - Distance de collection de charge correcte (300 µ, induisant 10 000 e - par MIP) - Influence des défauts prépondérante

6 Trackers pour la physique des particules (Capteurs III) Réseau semi-conducteurs Journée instrumentation novembre 2015  Pixels CMOS et HVCMOS 6 Développements pour l'upgrade de l'ITS d'ALICE FSBB (Full Scale Building Block) 05/2014 160 kpixels matrix 22 x 33 µm² T RO = 40 µs Bruit: TN ~0.87 mV, FPN ~0.55 mV @ 30°C Efficiency >99.5% (Validated @BT 10/2014)  s.p. ~ 5 µm Address ALICE ITS requirements MISTRAL-O designed for 4 outer-layers of ITS 3x1,5 cm² - Prêt à être soumis Pixels HV-CMOS collés sur électronique digitale pour l’upgrade d’ATLAS Réduction des coûts Plusieurs modules testés sous irradiation

7 Trackers pour la physique des particules (intégration) Réseau semi-conducteurs Journée instrumentation novembre 2015  Réduction du budget matière  Refroidissement au moyen de CO 2 circulant dans des micro- canaux gravés dans le silicium  En collaboration avec l’IEF (Orsay) et FBL (Trento)  REFLECS et REFLECS 2, défi instrumentation aux limites 2014 et 2015 de la Mission pour l’interdisciplinarité-CNRS) 7 Echelle double-face équipée de 12 MIMOSA 26 amincis à 50µm 0.35% de X0 Mesure de mini-vecteurs (direction des particules) Installation sur BEAST II Phase 2 (Q1 2017) @ KEK -Japan

8 Germanium Réseau semi-conducteurs Journée instrumentation novembre 2015 8 Reconstruire la direction et l’énergie des gammas par comparaison de la forme d’impulsion avec celles d’une base de données Développement d’ASIC de lecture des détecteurs Ge

9 Télescopes faisceau Réseau semi-conducteurs Journée instrumentation novembre 2015 Strips diamants et carte de lecture (ETC) Identification des fragments par forme de signal dans un détecteur (projet Fazia) 9

10 Spatial (I) Réseau semi-conducteurs Journée instrumentation novembre 2015 10 Caractérisation de CDD pour la cosmologie – (poursuite du projet LSST) Développement d’électronique de lecture et de contrôle (DAMIC) CCD pour DAMIC Caractérisation des détecteurs IR d’Euclid Banc de test, software, irradiations

11 Spatial (II) Réseau semi-conducteurs Journée instrumentation novembre 2015 11 R&T Compton (Cocote): Développement de DSSD silicium épais (1,5mm) pour trajectographie et mesure énergie de gammas (de 100keV à 10MeV) Conception (SILVACO) et caractérisations

12 Spatial (III) Réseau semi-conducteurs Journée instrumentation novembre 2015 12 Fabrication et test des modèles de vol des spectromètres CALISTE SO (95 échantillons) Montage et opération de DSD en CdTe lus par des ASICs IDeF-X (ASTRO-H) Prototypage d’une chaîne complète de spectro-imagerie X avec un détecteur de type pn-CCD (SVOM)

13 Rayons X, imagerie,.. Réseau semi-conducteurs Journée instrumentation novembre 2015 13 Mise en service d’un détecteur pixel hybride à capteurs CdTe pour rayons X de grande surface (80*80 mm) Capteurs CMOS pour R X de basse énergie (mimosa 22SX) Pixels CMOS pour la neuro-imagerie Production de détecteurs (Si/ barrière de surface) à l’IPNO

14 Perspectives Réseau semi-conducteurs Journée instrumentation novembre 2015  Détecteurs pour tracker :  Convergence de plus en plus marqué entre pixels hybrides et CMOS : Emergence des HVCMOS pour les environnements radiatifs  R & D toujours vivante sur le diamant  Intégration : Electronique 3D et détecteurs à géométrie évoluée  Pas mal de travaux associant les formes de signaux à l’identification de particules ou à la détermination d’énergie  Acquisition rapide de signaux, comparaison avec base de données  Beaucoup de travaux pour détecteurs spatiaux IR et X 14