CERN LARGE HADRON COLLIDER PROJECTS TO IMPROVE THE RADIATION HARDNESS OF IONIZING RADIATION DETECTORS: THE ROLE AND CONTROL OF DEFECTS IN Si AND POTENTIAL OF GaN
J. Vaitkus^a, A. Blue^b, W. Cunningham^b, E. Gaubas^a, J. Grant^b, K. Jarašiūnas^a, A. Kadys^a, V. Kalendra^a, V. Kažukauskas^a, P. Pobedinskas^a, V. O’Shea^b, K. Smith^b, J. Storasta^a, and A. Žukauskas^a
aInstitute of Materials Science and Applied Research, Vilnius University, Saulėtekio 10, LT-10223 Vilnius, Lithuania
E-mail: juozas.vaitkus@ff.vu.lt
^bDepartment of Physics and Astronomy, University of Glasgow, Glasgow G12 8QQ, Scotland, UK

Received 14 November 2005

We review recent contributions of Vilnius University teams in collaboration with others participating in the CERN RD39 and RD50 collaborations. These address detector technologies suitable for the proposed Super-LHC facility, capable of withstanding radiation levels arising from a luminosity of 10³⁵ cm⁻²·s⁻¹ which will present severe challenges to current tracking detector technologies. Candidates among those technologies for use as particle tracking detectors are cryogenic operation and/or defect engineering of Si detectors and GaN – a new semiconductor material for use as a particle tracking detector. The use of advanced methods for material characterization and the investigation of semi-insulating GaN are described in this paper. Peculiarities related to trap recognition in the temperature dependence of photoconductivity kinetics and recombination parameters in highly irradiated Si are presented, together with an overview of the promise of GaN as a radiation hard material.

CERN’O DIDŽIOJO HADRONŲ KOLAIDERIO PROJEKTAI, SIEKIANT PAGERINTI JONIZUOJANČIOS SPINDULIUOTĖS DETEKTORIŲ RADIACINĮ ATSPARUMĄ: DEFEKTŲ SILICIO KRISTALUOSE VAIDMUO BEI JO KONTROLĖ IR GaN – NAUJA MEDŽIAGA DETEKTORIAMS
J. Vaitkus^a, A. Blue^b, W. Cunningham^b, E. Gaubas^a, J. Grant^b, K. Jarašiūnas^a, A. Kadys^a, V. Kalendra^a, V. Kažukauskas^a, P. Pobedinskas^a, V. O’Shea^b, K. Smith^b, J. Storasta^a, A. Žukauskas^a
aVilniaus universiteto Medžiagotyros ir taikomųjų mokslų institutas, Vilnius, Lietuva
^bGlazgo universitetas, Glazgas, Jungtinė Karalystė

Apžvelgiamas pastarųjų metų Vilniaus universiteto mokslininkų indėlis į tarptautinio bendradarbiavimo programas, skirtas Didžiojo hadronų kolaiderio (LHC) modifikavimo problemoms spręsti. Tai Europos branduolinių tyrimų centro CERN programos: kriogeniniai spinduliuotės detektoriai (CERN-RD39) ir spinduliuotei atsparūs detektoriai didelio šviesingumo kolaideriams (CERN-RD50). Kuriami detektoriai turi patenkinti naujos kartos kolaiderio Super-LHC reikalavimus, numatančius galimybę dirbti didelės radiacijos, kurią iššauks didelės energijos dalelių srautas, siekiantis 1035 cm−2s−1, fone. Šiandieninės technologijos detektoriams tai kol kas neįmanoma. Si detektoriai žemoje temperatūroje, detektoriai, pagaminti panaudojant defektų reakcijas Si kristaluose ir naujos medžiagos – GaN pritaikymas jonizuojančios spinduliuotės detektoriams yra keliai, kuriais ieškomi būdai sukurti tinkamus eksperimentams detektorius. Pateikiami modernizuoti puslaidininkių charakterizavimo metodai, pagrįsti nepusiausvirių krūvininkų relaksacijos tyrimu, ir nauji rezultatai, gauti tiriant pusiau izoliuojantį GaN. Krūvininkų prilipimo ir rekombinacijos ypatumai aptikti, tiriant temperatūrines fotolaidumo kinetikos priklausomybes, bei ištirta krūvininkų gyvavimo trukmė stipriai apšvitintame Si. Apžvelgta dabartinė būklė ir perspektyva sukurti spinduliuotei atsparius GaN detektorius.