Thèse soutenue

Conception et caractérisation de capteurs CMOS pour détecteur pixel en physique des particules
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Auteur / Autrice : Siddharth Bhat
Direction : Marlon BarberoAlexandre Rozanov
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique des Particules et Astroparticules
Date : Soutenance le 03/09/2019
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de physique des particules de Marseille (CPPM)
Jury : Président / Présidente : Cristinel Diaconu
Examinateurs / Examinatrices : Malte Backhaus, Pierre Barillon, Patrick Pangaud
Rapporteurs / Rapporteuses : Petra Riedler, Jérôme Baudot

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Mots clés libres

Résumé

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L’expérience ATLAS commencera à fonctionner avec l’accélérateur LHC à hauteluminosité (HL-LHC) en 2026 pour augmenter la probabilité de nouvelles découvertes. La technologie du détecteur de pixels monolithiques en "depleted" CMOS a été une des options envisagées pour la couche externe du détecteur pixel d’ATLAS mis a niveau et est une technologie à fort potentiel pour les futurs détecteurs a pixels. Dans cette thèse, plusieurs prototypes ont été développés utilisant différentes technologies CMOS appauvries, par exemple, LFoundry (LF) 150 nm, TowerJazz (TJ) à 180 nm et Austriamicrosystems AG (AMS) à 180 nm. Dans un environnement à haute énergie, tel que HL-LHC, les événements uniques (SEU), qui deviennent un sujet de préoccupation pour le bon fonctionnement des circuits. Plusieurs puces de test dans les technologies AMS, TowerJazz et LFoundry avec différentes structures tolérantes au SEU ont été prototypées et testées. Un schéma d’alimentation alternatif appelé schéma d’alimentation série est prévu pour le futur détecteur Inner Tracker (ITk) de l’expérience ATLAS. Pour répondre aux exigences de l’expérience ATLAS concernant l’environnement d’une couche pixélisée dans un environnement de collisionneur à rayonnement élevé, de nouveaux développements avec des capteurs "depleted" CMOS ont été développés dans le régulateur Shunt-LDO et la polarisation de capteur conçus dans la technologie d’imagerie CMOS TowerJazz 0,18 um modifiée. Dans le processus TowerJazz modifié, deux niveaux de tension différents sont utilisés pour l'épuisement du capteur. Polarisation les tensions sont générées à l'aide d'un circuit de pompe à charge négative.