本項目研究的關(guān)鍵是在原有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，大大提高抗輻照性能。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硅超快傳感器是中科院高能所與中科院微電子所合作研制，高能所負責(zé)版圖設(shè)計、工藝設(shè)計與測試，微電子所負責(zé)流片。
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。該項目所研發(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都是國際前沿的全新技術(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。另外，高能所HGTD團隊也擔(dān)任了HGTD項目的多個重要的管理職務(wù)，其中包括HGTD項目的項目經(jīng)理。
HGTD項目受到基金委、核探測與核電子學(xué)國家重點實驗室等經(jīng)費支持。
高能所組在HGTD項目中承擔(dān)了重要的管理組織工作。Joao Guimaraes da Costa今年3月?lián)蜛TLAS國際合作組HGTD項目經(jīng)理。這是中國組成員首次擔(dān)任ATLAS實驗子探測器的項目經(jīng)理(ATLAS合作組Level-1的核心管理職務(wù))。梁志均擔(dān)任HGTD的探測器模塊組的Level-2召集人;張照茹擔(dān)任HGTD風(fēng)險管理召集人;趙梅擔(dān)任傳感器測試Level-3召集人;張杰擔(dān)任HGTD的前端外圍電路與探測器模塊電路板的Level-3召集人;樊磊擔(dān)任高壓電路Level-3召集人。
【1】歐洲核子中心(CERN)的探測器講座(Detector Seminar)，LGADs for timing detectors at HL-LHC， https://indico.cern.ch/event/1088953/
【2】歐洲核子中心(CERN)的實驗新聞(EP Newsletter)，High granularity timing detector for ATLAS phase II upgrade，https://ep-news.web.cern.ch/content/high-granularity-timing-detector-atlas-phase-ii-upgrade
硅超快傳感器
