Dreidimensionale Bauelementesimulationen verschiedener Prototyp-Designs für den ATLAS-Pixelsensor

Abstract

Im Rahmen dieser Diplomarbeit sind die Pixelsensoren, die für das im Jahr 2005 geplante Hochenergieexperiment ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) am LHC (Large Hadron Collider) in Genf gebaut werden, mit Hilfe der Bauelementesimulation untersucht worden. Um die ATLAS Pixelsensoren wirklichkeitsgetreu zu simulieren, ist in dieser Diplomarbeit der Schritt von zweidimensionalen Simulationen zu dreidimensionalen Simulationen gemacht worden. In dieser Arbeit ist zunächst die GCD Struktur untersucht worden, um die Vorhersagekraft des verwendeten kommerziellen Programmpaketes ISE TCAD festzustellen. Darüberhinaus sind strahleninduzierte Veränderungen des Detektorverhaltens mit Hilfe von bekannten Defektniveaus, die durch DLTS und TSCMessungen bestimmt worden sind, erstmalig simuliert worden. Wegen des hohen Arbeitsspeicherbedarfs dreidimensionaler Simulationen ist die Oxidschicht durch ein geeignetes Modell, welches im Rahmen des Simulationspaketes einsetzbar ist, zu ersetzen und damit den benötigten Arbeitsspeicher zu reduzieren. Zwischen den drei im Rahmen dieser Diplomarbeit entwickelten Modellen ist eine klare Auswahl getroffen worden. Bei der dreidimensionalen Simulation der ATLAS Pixelsensor Prototypen konnten die Potentiale der floatenden Implantationen des Tile1Designs und des Tile3Designs bestimmt werden. Bei dem Vergleich mit zweidimensionalen Simulationen ist eine gute Übereinstimmung festgestellt worden. Insgesamt ist gezeigt worden, daß dreidimensionale Simulationen der ATLAS Pixelsensoren mit Hilfe des Programmpaketes ISE TCAD erfolgreich durchgeführt werden können. In Zukunft werden dreidimensionale Simulationen wegen der Weiterentwicklung der Computer sicherlich Standard werden. Die Arbeit ist die elektronische Version der Diplomarbeit Bartsch, Valeria: Dreidimensionale Bauelementesimulationen verschiedener Prototyp-Designs für den ATLAS-Pixelsensor".