Fachbereich Halbleiterdetektoren

Ein Mitarbeiter des Fachbereichs im Reinraum beim Arbeiten an der Bondingmaschine.

Der Fachbereich "Halbleiterdetektoren" arbeitet an der Entwicklung von Spur- und Vertexdetektoren aus Halbleitermaterialien. Diese werden vorwiegend in Beschleunigerexperimenten an großen Forschungszentren wie zum Beispiel am CERN eingesetzt. Der Fachbereich war maßgeblich an der Entwicklung des Delphi Spurdetektors am LEP Beschleuniger sowie am Spurdetektor des CMS Experiments am LHC Beschleuniger beteiligt.

Zukünftige Entwicklungen werden in Hinblick auf den Linear Collider und dem Upgrade des CMS Experiments für SLHC getätigt.

Das Know-How des Fachbereichs umfasst das Design (Maskendesign), die elektrische und (Elektronen-)mikroskopische Charakterisierung von Siliziumsensoren, den Bau und das Wire-Bonden von Detektormodulen, sowie den Test von fertigen Modulen im Haus als auch bei Teststrahlen.

Kontakt für Anfragen: Thomas Bergauer


Aktuelle Experimente

Belle SVD Upgrade

Belle Silicon Vertex Detector

Der Silicon Vetex Detector (abgekürzt SVD) ist der innere Spurdetektor des Belle Experiments am Forschungszentrum KEK in Japan. Das Experiment läuft seit 1998 mit dem Ziel, CP-Verletzung zu untersuchen. Das HEPHY ist seit einigen Jahren mit Datenauswertung und Elektronik an dem Experiment beteiligt.

Für die nähere Zukunft (bis 2014) ist es geplant, die Luminosität des Beschleunigers signifikant zu erhöhen. Daher müssen im SVD grössere Umbau- und Verbesserungsarbeiten durchgeführt werden. Der Fachbereich Halbleiterdetektoren ist daher seit kurzem ebenfalls Mitglied der Belle-Gruppe und wird mit Sensordesign, Characterisierung und Modulbau wesentlich am Upgrade des Silizium Vertex Detektors beitragen.

Der HL-LHC

Einzelnes Event bei unterschiedlicher Luminosität. Rechts unten ist die Situation im HL-LHC gezeigt.

Nach einiger Laufzeit von 10 Jahren des LHC Beschleunigers wird es sinnvoll sein, die Luminosität des Beschleunigers zu erhöhen. Nur so führt ein weiterer Betrieb des High Luminosity LHC (HL-LHC) und der Experimente zu sinnvollen physikalischen Ergebnissen im Sinne einer weiteren Verbesserung der Statistik.

Momentan ist eine Erhöhung der Luminosität in mehreren Stufen auf das mehrfache des ursprünglichen Wertes (von 1034 auf ca. 5 x 1034 cm-2s-1) geplant. Das führt nicht nur zu einer Erhöhung der Okkupanz (Auslastung der Auslesekanäle) des Trackers sondern auch zu einer gesteigerten Strahlenbelastung. Es wird daher notwendig sein die Detektormodule des Trackers auszutauschen und die hierfür notwendigen Halbleitermaterialen mit höherer Strahlenresistenz zu entwickeln und dabei gleichzeitig die Granularität zu steigern.

 

Der CMS Inner Tracker

Der CMS Inner Tracker beim Einbau in das CMS Experiment (15.12.2007).

Der CMS Inner Tracker ist der Innere Spurdetektor des CMS Experiments am LHC.

Der Fachbereich Halbleiterdetektoren war an der Forschung und Entwicklung der Siliziumstreifensensoren sowie den Detektormodulen des CMS Trackers beteiligt. Die Qualitätssicherung der ca. 25.000 Sensoren wurde massgeblich mitbestimmt wärend die Leitung des Baus der Module fuer die Endkappen (ca. 6500 Module) vollständig übernommen wurde. Zusätzlich wurden ungefähr 700 Module im Haus hergestellt und getestet.

Der International Linear Collider

Eine TESLA Beschleunigungskavität.

Der International Linear Collider (ILC) ist ein Linearbeschleuniger fuer Elektronen/Positronen mit einer Energie von 500GeV bis 1TeV. Mehrere unterschiedliche Detektorkonzepte sind in Planung, jedoch beinhalten alle einen mit Siliziumsensoren ausgestatteten Teil. Der Fachbereich arbeitet unter anderem gemeinsam mit der SiLC (Silicon for the Linear Collider) Kollaboration am Design und der Realisierung von Detektormodulen mit höchster Auflösung bei geringem Materialaufwand.