Characterisation of irradiated thin silicon sensors for the CMS phase II pixel upgrade

W. Adam, T. Bergauer, E. Brondolin, M. Dragicevic, M. Friedl, R. Frühwirth, M. Hoch, J. Hrubec, A. König, H. Steininger, W. Waltenberger, S. Alderweireldt, W. Beaumont, X. Janssen, J. Lauwers, P. Van Mechelen, N. Van Remortel, A. Van Spilbeeck, D. Beghin, H. BrunB. Clerbaux, H. Delannoy, G. De Lentdecker, G. Fasanella, L. Favart, R. Goldouzian, A. Grebenyuk, G. Karapostoli, Th Lenzi, A. Léonard, J. Luetic, N. Postiau, T. Seva, P. Vanlaer, D. Vannerom, Q. Wang, F. Zhang, S. Abu Zeid, F. Blekman, I. De Bruyn, J. De Clercq, J. D’Hondt, K. Deroover, S. Lowette, S. Moortgat, L. Moreels, Q. Python, K. Skovpen, P. Van Mulders, I. Van Parijs, H. Bakhshiansohi, O. Bondu, S. Brochet, G. Bruno, A. Caudron, C. Delaere, M. Delcourt, S. De Visscher, B. Francois, A. Giammanco, A. Jafari, M. Komm, G. Krintiras, V. Lemaitre, A. Magitteri, A. Mertens, D. Michotte, M. Musich, K. Piotrzkowski, L. Quertenmont, N. Szilasi, M. Vidal Marono, S. Wertz, N. Beliy, T. Caebergs, E. Daubie, G. H. Hammad, J. Härkönen, T. Lampén, P. Luukka, T. Peltola, E. Tuominen, E. Tuovinen, P. Eerola, T. Tuuva, G. Baulieu, G. Boudoul, L. Caponetto, C. Combaret, D. Contardo, T. Dupasquier, G. Gallbit, N. Lumb, L. Mirabito, S. Perries, M. Vander Donckt, S. Viret, J. L. Agram, J. Andrea, D. Bloch, C. Bonnin, J. M. Brom, E. Chabert, N. Chanon, L. Charles, E. Conte, J. Ch Fontaine, L. Gross, J. Hosselet, M. Jansova, D. Tromson, C. Autermann, L. Feld, W. Karpinski, K. M. Kiesel, K. Klein, M. Lipinski, A. Ostapchuk, G. Pierschel, M. Preuten, M. Rauch, S. Schael, C. Schomakers, J. Schulz, G. Schwering, M. Wlochal, V. Zhukov, C. Pistone, G. Fluegge, A. Kuensken, O. Pooth, A. Stahl, M. Aldaya, C. Asawatangtrakuldee, K. Beernaert, D. Bertsche, C. Contreras-Campana, G. Eckerlin, D. Eckstein, T. Eichhorn, E. Gallo, J. Garay Garcia, K. Hansen, M. Haranko, A. Harb, J. Hauk, J. Keaveney, A. Kalogeropoulos, C. Kleinwort, W. Lohmann, R. Mankel, H. Maser, G. Mittag, C. Muhl, A. Mussgiller, H. Perrey, D. Pitzl, O. Reichelt, M. Savitskyi, P. Schuetze, S. Spannagel, R. Walsh, A. Zuber, H. Biskop, P. Buhmann, M. Centis-Vignali, E. Garutti, J. Haller, M. Hoffmann, A. Junkes, R. Klanner, T. Lapsien, M. Matysek, A. Perieanu, Ch Scharf, P. Schleper, A. Schmidt, J. Schwandt, J. Sonneveld, G. Steinbrück, B. Vormwald, J. Wellhausen, M. Abbas, C. Amstutz, T. Barvich, Ch Barth, F. Boegelspacher, W. De Boer, E. Butz, M. Casele, F. Colombo, A. Dierlamm, B. Freund, F. Hartmann, S. Heindl, U. Husemann, A. Kornmeyer, S. Kudella, Th Muller, H. J. Simonis, P. Steck, M. Weber, Th Weiler, G. Anagnostou, P. Asenov, P. Assiouras, G. Daskalakis, A. Kyriakis, D. Loukas, L. Paspalaki, F. Siklér, V. Veszprémi, A. Bhardwaj, R. Dalal, G. Jain, K. Ranjan, H. Bakhshiansohl, H. Behnamian, M. Khakzad, M. Naseri, P. Cariola, D. Creanza, M. De Palma, G. De Robertis, L. Fiore, M. Franco, F. Loddo, G. Sala, L. Silvestris, G. Maggi, S. My, G. Selvaggi, S. Albergo, G. Cappello, M. Chiorboli, S. Costa, A. Di Mattia, F. Giordano, R. Potenza, M. A. Saizu, A. Tricomi, C. Tuve, G. Barbagli, M. Brianzi, R. Ciaranfi, V. Ciulli, C. Civinini, R. D’Alessandro, E. Focardi, G. Latino, P. Lenzi, M. Meschini, S. Paoletti, L. Russo, E. Scarlini, G. Sguazzoni, D. Strom, L. Viliani, F. Ferro, M. Lo Vetere, E. Robutti, M. E. Dinardo, S. Fiorendi, S. Gennai, S. Malvezzi, R. A. Manzoni, D. Menasce, L. Moroni, D. Pedrini, P. Azzi, N. Bacchetta, D. Bisello, M. Dall’Osso, N. Pozzobon, M. Tosi, F. De Canio, L. Gaioni, M. Manghisoni, B. Nodari, E. Riceputi, V. Re, G. Traversi, D. Comotti, L. Ratti, L. Alunni Solestizi, M. Biasini, G. M. Bilei, C. Cecchi, B. Checcucci, D. Ciangottini, L. Fanò, C. Gentsos, M. Ionica, R. Leonardi, E. Manoni, G. Mantovani, S. Marconi, V. Mariani, M. Menichelli, A. Modak, A. Morozzi, F. Moscatelli, D. Passeri, P. Placidi, V. Postolache, A. Rossi, A. Saha, A. Santocchia, L. Storchi, D. Spiga, K. Androsov, P. Azzurri, S. Arezzini, G. Bagliesi, A. Basti, T. Boccali, L. Borrello, F. Bosi, R. Castaldi, A. Ciampa, M. A. Ciocci, R. Dell’Orso, S. Donato, G. Fedi, A. Giassi, M. T. Grippo, F. Ligabue, T. Lomtadze, G. Magazzu, L. Martini, E. Mazzoni, A. Messineo, A. Moggi, F. Morsani, F. Palla, F. Palmonari, F. Raffaelli, A. Rizzi, A. Savoy-Navarro, P. Spagnolo, R. Tenchini, G. Tonelli, A. Venturi, P. G. Verdini, R. Bellan, M. Costa, R. Covarelli, M. Da Rocha Rolo, N. Demaria, A. Rivetti, G. Dellacasa, G. Mazza, E. Migliore, E. Monteil, L. Pacher, F. Ravera, A. Solano, M. Fernandez, G. Gomez, R. Jaramillo Echeverria, D. Moya, F. J. Gonzalez Sanchez, I. Vila, A. L. Virto, D. Abbaneo, I. Ahmed, E. Albert, G. Auzinger, G. Berruti, G. Bianchi, G. Blanchot, J. Bonnaud, A. Caratelli, D. Ceresa, J. Christiansen, K. Cichy, J. Daguin, A. D’Auria, S. Detraz, D. Deyrail, O. Dondelewski, F. Faccio, N. Frank, T. Gadek, K. Gill, A. Honma, G. Hugo, L. M. Jara Casas, J. Kaplon, A. Kornmayer, L. Kottelat, M. Kovacs, M. Krammer, P. Lenoir, M. Mannelli, A. Marchioro, S. Marconi, S. Mersi, S. Martina, S. Michelis, M. Moll, A. Onnela, S. Orfanelli, S. Pavis, A. Peisert, J. F. Pernot, P. Petagna, G. Petrucciani, H. Postema, P. Rose, P. Tropea, J. Troska, A. Tsirou, F. Vasey, P. Vichoudis, B. Verlaat, L. Zwalinski, F. Bachmair, R. Becker, D. di Calafiori, B. Casal, P. Berger, L. Djambazov, M. Donega, C. Grab, D. Hits, J. Hoss, G. Kasieczka, W. Lustermann, B. Mangano, M. Marionneau, P. Martinez Ruiz del Arbol, M. Masciovecchio, M. Meinhard, L. Perozzi, U. Roeser, A. Starodumov, V. Tavolaro, R. Wallny, D. Zhu, C. Amsler, K. Bösiger, L. Caminada, F. Canelli, V. Chiochia, A. de Cosa, C. Galloni, T. Hreus, B. Kilminster, C. Lange, R. Maier, J. Ngadiuba, D. Pinna, P. Robmann, S. Taroni, Y. Yang, W. Bertl, K. Deiters, W. Erdmann, R. Horisberger, H. C. Kaestli, D. Kotlinski, U. Langenegger, B. Meier, T. Rohe, S. Streuli, P. H. Chen, C. Dietz, U. Grundler, W. S. Hou, R. S. Lu, M. Moya, D. Cussans, H. Flacher, J. Goldstein, M. Grimes, J. Jacob, S. Seif El Nasr-Storey, J. Cole, C. Hoad, P. Hobson, A. Morton, I. D. Reid, G. Auzinger, R. Bainbridge, P. Dauncey, G. Hall, T. James, A. M. Magnan, M. Pesaresi, D. M. Raymond, K. Uchida, J. A. Coughlan, K. Harder, J. Ilic, I. R. Tomalin, A. Garabedian, U. Heintz, M. Narain, J. Nelson, S. Sagir, T. Speer, J. Swanson, D. Tersegno, J. Watson-Daniels, M. Chertok, J. Conway, R. Conway, C. Flores, R. Lander, D. Pellett, F. Ricci-Tam, M. Squires, J. Thomson, R. Yohay, K. Burt, J. Ellison, G. Hanson, M. Olmedo, W. Si, B. R. Yates, R. Gerosa, V. Sharma, A. Vartak, A. Yagil, G. Zevi Della Porta, V. Dutta, L. Gouskos, J. Incandela, S. Kyre, S. Mullin, A. Patterson, H. Qu, D. White, A. Dominguez, R. Bartek, J. P. Cumalat, W. T. Ford, F. Jensen, A. Johnson, M. Krohn, S. Leontsinis, T. Mulholland, K. Stenson, S. R. Wagner, A. Apresyan, G. Bolla, K. Burkett, J. N. Butler, A. Canepa, H. W.K. Cheung, J. Chramowicz, D. Christian, W. E. Cooper, G. Deptuch, G. Derylo, C. Gingu, S. Grünendahl, S. Hasegawa, J. Hoff, J. Howell, M. Hrycyk, S. Jindariani, M. Johnson, F. Kahlid, C. M. Lei, R. Lipton, R. Lopes De Sá, T. Liu, S. Los, M. Matulik, P. Merkel, S. Nahn, A. Prosser, R. Rivera, B. Schneider, G. Sellberg, A. Shenai, L. Spiegel, N. Tran, L. Uplegger, E. Voirin, D. R. Berry, X. Chen, L. Ennesser, A. Evdokimov, O. Evdokimov, C. E. Gerber, D. J. Hofman, S. Makauda, C. Mills, I. D. Sandoval Gonzalez, J. Alimena, L. J. Antonelli, B. Francis, A. Hart, C. S. Hill, N. Parashar, J. Stupak, D. Bortoletto, M. Bubna, N. Hinton, M. Jones, D. H. Miller, X. Shi, P. Tan, P. Baringer, A. Bean, S. Khalil, A. Kropivnitskaya, D. Majumder, G. Wilson, A. Ivanov, R. Mendis, T. Mitchell, N. Skhirtladze, R. Taylor, I. Anderson, D. Fehling, A. Gritsan, P. Maksimovic, C. Martin, K. Nash, M. Osherson, M. Swartz, M. Xiao, J. G. Acosta, L. M. Cremaldi, S. Oliveros, L. Perera, D. Summers, K. Bloom, D. R. Claes, C. Fangmeier, R. Gonzalez Suarez, J. Monroy, J. Siado, K. Hahn, S. Sevova, K. Sung, M. Trovato, E. Bartz, Y. Gershtein, E. Halkiadakis, S. Kyriacou, A. Lath, K. Nash, M. Osherson, S. Schnetzer, R. Stone, M. Walker, S. Malik, S. Norberg, J. E. Ramirez Vargas, M. Alyari, J. Dolen, A. Godshalk, C. Harrington, I. Iashvili, A. Kharchilava, D. Nguyen, A. Parker, S. Rappoccio, B. Roozbahani, J. Alexander, J. Chaves, J. Chu, S. Dittmer, K. McDermott, N. Mirman, A. Rinkevicius, A. Ryd, E. Salvati, L. Skinnari, L. Soffi, Z. Tao, J. Thom, J. Tucker, M. Zientek, B. Akgün, K. M. Ecklund, M. Kilpatrick, T. Nussbaum, J. Zabel, B. Betchart, R. Covarelli, R. Demina, O. Hindrichs, G. Petrillo, R. Eusebi, I. Osipenkov, A. Perloff, K. A. Ulmer, A. G. Delannoy, P. D’Angelo, W. Johns

Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

2 Scopus citations

Abstract

The high luminosity upgrade of the Large Hadron Collider, foreseen for 2026, necessitates the replacement of the CMS experiment’s silicon tracker. The innermost layer of the new pixel detector will be exposed to severe radiation, corresponding to a 1 MeV neutron equivalent fluence of up to Φ e q= 2 × 10 16 cm- 2, and an ionising dose of ≈ 5 MGy after an integrated luminosity of 3000 fb- 1. Thin, planar silicon sensors are good candidates for this application, since the degradation of the signal produced by traversing particles is less severe than for thicker devices. In this paper, the results obtained from the characterisation of 100 and 200 μ m thick p-bulk pad diodes and strip sensors irradiated up to fluences of Φ e q= 1.3 × 10 16 cm- 2 are shown.

Original languageEnglish (US)
Article number567
JournalEuropean Physical Journal C
Volume77
Issue number8
DOIs
StatePublished - Aug 1 2017

Bibliographical note

Funding Information:
Acknowledgements The authors wish to thank the shifters of the test beam campaign, the students that performed the measurements on diodes, and E. Yildirim for support in the use of the read-out system. The research leading to these results has received funding from the European Commission under the FP7 Research Infrastructures project AIDA, Grant agreement no. 262025 and the PIER Ideenfonds PIF-2013-23.

Fingerprint Dive into the research topics of 'Characterisation of irradiated thin silicon sensors for the CMS phase II pixel upgrade'. Together they form a unique fingerprint.

Cite this