Esperimenti

Rivelatori di particelle basati sul diamante

Il diamante è un materiale ideale per rivelatori di particelle, soprattutto a causa della sua resistenza alle radiazioni, e sta ora assumendo un ruolo importante per l’upgrade degli strati più interni di tracking presso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN. In questo contesto abbiamo sviluppato due tecniche complementari, basate su diamanti. Uno è l’incollaggio laser tra silicio e un wafer di diamante, che costituisce un cosiddetto rilevatore silicio su diamante (SOD) [1,2]. Questo materiale composito è il primo passo verso la realizzazione di nuovi rivelatori di particelle, in cui le particelle ionizzanti inducono cariche libere nel lato del diamante, che vengono successivamente manipolate dall’elettronica front end costruita sul lato silicio. L’altra tecnica è la realizzazione di architetture conduttive 3D nel diamante, necessarie per raccogliere cariche libere indotte dalla radiazione [3,4].

REFERENCES
[1] S. Lagomarsino, G. Parrini, S. Sciortino, M. Santoro, M. Citroni, M. Vannoni, A. Fossati, F. A. Gorelli, G. Molesini, and A. Scorzoni, Appl. Phys. Lett. 96, 031901 (2010).
[2] M. Citroni, S. Lagomarsino, G. Parrini, M. Santoro, S. Sciortino, M. Vannoni, G. Ferrari, A. Fossati, F. Gorelli, G. Molesini, G. Piani, and A. Scorzoni, Diamond and Related Materials 19, 950 (2010).
[3] S. Lagomarsino, M. Bellini, C. Corsi, F. Gorelli, G. Parrini, M. Santoro, and S. Sciortino, 3D Diamond detectors: charge collection efficiency of graphitic electrodes, Appl. Phys. Lett. 103, 233507 (2013).
[4] S. Lagomarsino, M. Bellini, C. Corsi, S. Fanetti, F. Gorelli, I. Liontos, G. Parrini, M. Santoro, S. Sciortino, Diamond Relat. Mater. 43, 23 (2014).

Immagini SEM di un wafer di silicio (lato destro) saldato ad un wafer di diamante (lato sinistro). (a) sezione trasversa di un campione; (b) dettaglio ingrandito.

struttura 3D, 1×1 mm^2, consistente in 61 fili grafitici verticali e sfalsati lunghi 500 micron, ottenuti in seno ad un wafer di diamante e connessi ad un pettine grafitico interdigitato.