Title

Fabrication of a hydrogenated amorphous silicon detector in 3-d geometry and preliminary test on planar prototypes

Authors

Mauro Menichelli, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Marco Bizzarri, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Maurizio Boscardin, TIPFA
Mirco Caprai, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Anna Paola Caricato, Universita del Salento
Giuseppe Antonio Pablo Cirrone, INFN - Laboratori Nazionali del Sud
Michele Crivellari, Bruno Kessler Foundation
Ilaria Cupparo, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Firenze
Giacomo Cuttone, INFN - Laboratori Nazionali del Sud
Silvain Dunand, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Livio Fanò, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Omar Hammad Alì, Bruno Kessler Foundation
Maria Ionica, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Keida Kanxheri, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Matthew Large, University of Wollongong
Giuseppe Maruccio, Universita del Salento
Anna Grazia Monteduro, Universita del Salento
Francesco Moscatelli, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Arianna Morozzi, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Andrea Papi, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Daniele Passeri, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Marco Petasecca, University of Wollongong
Silvia Rizzato, Universita del Salento
Alessandro Rossi, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Andrea Scorzoni, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Leonello Servoli, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Cinzia Talamonti, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Firenze
Giovanni Verzellesi, TIPFA
Nicolas Wyrsch, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne

Publication Name

Instruments

Abstract

Hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) can be produced by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of SiH4 (silane) mixed with hydrogen. The resulting material shows outstanding radiation hardness properties and can be deposited on a wide variety of substrates. Devices employing a-Si:H technologies have been used to detect many different kinds of radiation, namely, minimum ionizing particles (MIPs), X-rays, neutrons, and ions, as well as low-energy protons and alphas. However, the detection of MIPs using planar a-Si:H diodes has proven difficult due to their unsatisfactory S/N ratio arising from a combination of high leakage current, high capacitance, and limited charge collection efficiency (50% at best for a 30 µm planar diode). To overcome these limitations, the 3D-SiAm collaboration proposes employing a 3D detector geometry. The use of vertical electrodes allows for a small collection distance to be maintained while preserving a large detector thickness for charge generation. The depletion voltage in this configuration can be kept below 400 V with a consequent reduction in the leakage current. In this paper, following a detailed description of the fabrication process, the results of the tests performed on the planar p-i-n structures made with ion implantation of the dopants and with carrier selective contacts are illustrated.

Open Access Status

This publication may be available as open access

Volume

5

Issue

4

Article Number

32

Funding Number

2019.0245

Funding Sponsor

Instituto Nazionale di Fisica Nucleare

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COinS
 

Link to publisher version (DOI)

http://dx.doi.org/10.3390/instruments5040032