Разработка, создание и применение кремниевых детектров в физике высоких энергий и физике космических лучей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.23, доктор физико-математических наук Меркин, Михаил Моисеевич

• Меркин, Михаил Моисеевич
• доктор физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Меркин, Михаил Моисеевич

Введение.

Глава 1. Кремниевые детекторы. Принципы работы. Технология.

1.1. Принципы работы полупроводниковых детекторов с р+п- переходом.

1.2. Элементы технологии кремниевых детекторов.

1.3. Проектирование детекторов.

1.4. Моделирование переноса заряда в кремниевых детекторах.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка, создание и применение кремниевых детектров в физике высоких энергий и физике космических лучей»

Актуальность темы.

Еще чуть более 30 лет назад полупроводниковые детекторы были едва известны в физике высоких энергий (ФВЭ) и физике космических лучей (ФКЛ), в то время как сегодня это уже очень широко применяемые приборы, используемые для определения координат, энергии, типа и заряда частиц. Интенсивное развитие многоканальной высокочувствительной электроники считывания, т.н. front-end, привело к тому, что сегодня электрические сигналы с полупроводниковых детекторов могут быть относительно легко обработаны и записаны системами сбора информации для непосредственного или последующего анализа.

Полупроводниковые детекторы сегодня обеспечивают наилучшую точность определения координаты частицы в больших детектирующих системах, способны работать в очень высоких магнитных полях и в достаточно жестких радиационных условиях. Что особенно важно для масштабных экспериментов по изучению редких процессов, таких как, например, эксперименты на коллайдере «ТЭВАТРОН» (CDF и DO) и эксперименты на большом адроном коллайдере (БАК/LHC).

Следует отметить, что все современные экспериментальные установки включают в себя, как правило, кремниевую систему как основной и наиболее точный инструмент.

Практически все современные полупроводниковые детекторы, используемые в ФВЭ и ФКЛ, изготавливаются на пластинах монокристаллического кремния по технологиям, применяемым в микроэлектронике, и это определяет их широкое применение благодаря высокой степени разработанности технологий и повторяемости результатов.

Развитие физических экспериментов с использованием коллайдеров (LHC - большой адронный коллайдер, ILC - международный линейный коллайдер, 8ЬНС - сверхбольшой адронный коллайдер, ЯН1С - коллайдер тяжелых ионов), а также экспериментов с ионными пучками, требует создания очень больших систем с максимально возможной гранулярностью, что связано с огромными потоками частиц, образующихся в результате взаимодействия. Например, для эксперимента СВМ при интенсивности пучка до 109 ионов золота в секунду, число взаимодействий в мишени

5 7 определяется как 10 -^10 1/сек при средней множественности процессов около 800 вторичных частиц. Из существующих и разрабатываемых приборов только полупроводниковые детекторы способны обеспечить регистрацию частиц, восстановление их треков и вторичных вершин распада при высокой скорости отклика. Пожалуй, единственной альтернативой полупроводниковым детекторам являются детекторы на основе искусственного алмаза, однако технологии выращивания материала и собственно изготовления детекторов еще не дают возможности использовать эти приборы в реальных установках.

С другой стороны, в физике космических лучей, где, казалось бы, радиационные загрузки на несколько порядков меньше и необходимые скорости считывания всего до десятков событий в секунду (в некоторых случаях сотен), все же существует ряд задач, требующих очень высоких или даже уникальных параметров регистрирующих приборов. Особенно это касается координатного разрешения при экстремально высокой множественности процессов. Кроме того, для ФКЛ чрезвычайно актуальна задача определения химического состава космических лучей, вплоть до ионов железа и даже более тяжелых ионов. Динамический диапазон кремниевых детекторов практически не ограничен, что позволяет использовать их в системах определения заряда.

Настоящая работа посвящена актуальной проблеме разработки кремниевых детекторов для физики высоких энергий и физики космических лучей.

В России работы по созданию кремниевых детекторов начались в конце 80-х годов в НИИЯФ МГУ, в рамках разработки детектирующих систем для строившегося Ускорительно-Накопительного Комплекса (УНК). Было ясно, что современный коллайдер, запуск которого планировался в конце 90-х годов, требует самых передовых в технологическом отношении экспериментальных установок и использования качественно новых технологий регистрации частиц. В начале 90-х годов были получены первые образцы кремниевых детекторов для электромагнитного калориметра УНК. Работы по созданию этих детекторов проводились совместно с НИИ космического приборостроения (НИИКП), НИИ Микроэлектроники (НИИМЭ) и НИИ Материаловедения (НИИМВ).

Отдельной проблемой было создание производства высокочистого кремния бестигельной зонной плавки (БЗП). К сожалению, достичь мирового уровня в производстве и обработке БЗП кремния не удалось; в большой степени это было связано с прекращением финансирования проекта УНК и с чисто экономическими соображениями; разработка производства БЗП кремния оказалась не целесообразной из-за ограниченного спроса на этот материал. Эта тенденция прослеживается и в мире. Производством такого типа кремния занимаются всего две фирмы: «Wacker Siltronic», Германия и «Topsil», Швеция (и они практически полностью покрывают всю мировую потребность в этом материале).

Предлагаемая к защите диссертация охватывает цикл работ, проведенных за последние 20 лет. В работе рассмотрены и обобщены следующие результаты, выполненные непосредственно автором и при его определяющем вкладе:

• технологическая и топологическая разработки кремниевых детекторов;

• методики измерений параметров и анализа качества кремниевых детекторов;

• разработка и применение кремниевых детекторов для ряда экспериментов в ФВЭ: адрон-электронный сепаратор эксперимента ZEUS, DESY, Германия; трековая система (SMT) эксперимента DO, ФермиЛаб, Батавия, США; вершинный детектор эксперимента СВД-2, Протвино; передний калориметр эксперимента PHENIX, Брукхевен, США; прототип электромагнитного калориметра для будущего линейного коллайдера ILC; ряд прототипов детекторов для задач калориметрии и трековых систем;

• разработка и применение кремниевых детекторов для ФКЛ: кремниевая матрица для баллонного антарктического эксперимента ATIC; зарядовая и трековая системы спутникового эксперимента НУКЛОН.

Цель работы и задачи исследования.

К началу работы в литературе появилось достаточно большое количество публикаций по разработке и применению первых образцов кремниевых детекторов в физике высоких энергий, в частности, работы коллаборации DELPHI по использованию кремниевой трековой системы на коллайдере LEP. Появились также первые идеи по использованию кремниевых детекторов в электромагнитной и адронной калориметрии. С 1990 года начались интенсивные разработка и использование кремниевых детекторов в экспериментах физики высоких энергий. Целью настоящей работы является обобщение результатов по исследованиям, разработке, технологии и применению кремниевых детекторов, полученных непосредственно автором, под его руководством или при его участии.

Основные новые результаты, полученные в диссертации:

1. Доказана возможность и разработаны способы управления параметрами и свойствами кремниевых детекторов топологическими и технологическими методами. Разработаны методы геттерирования пластин, существенно (до 10 раз) увеличивающие время жизни неосновных носителей в цикле производства. Что, соответственно, значительно улучшает токовые и шумовые характеристики Л кремниевых детекторов. Получены детекторы с площадями до 40 см и предельно низкими токами утечки, менее 1 нА/см . Разработанная методика увеличения времени жизни носителей заряда, что позволила получить эффективность сбора заряда не менее 99%.

2. Разработаны и апробированы топологии структуры охранных колец кремниевых детекторов, учитывающие толщину пластины, геометрию детекторов и условия их применения. Получена оптимальная для данной технологии топология охранных колец для детекторов экспериментов: ZEUS, PHENIX, ATIC, НУКЛОН, DO, СВД-2, CLAS12. Топология обеспечивает плавное снижение потенциала от активной области к краю детектора и позволяет получить приборы с рабочим напряжением более 1000 В. В разработанной топологии значительно снижено влияние краевых нарушенных областей детектора на его активную часть.

3. Создана кластерная модель радиационных нарушений в кремниевых детекторах, описывающая деградацию параметров детекторов в процессе облучения и эволюцию дефектов после облучения, объясняющая процессы быстрого, медленного и обратного отжига. Модель основана на учете влияния сложных структурных дефектов. Показана принципиальная разница в структуре радиационных дефектов при облучении гамма-квантами и электронами от дефектов, создаваемых в результате нейтронного, протонного и другого облучения относительно тяжелыми частицами. Доказано, что основное влияние ионизирующего излучения на параметры детекторов, надежность их работы, степень деградации и зависимость параметров от интегральной дозы облучения определяется дефектообразующей компонентой.

Разработаны топологические методы повышения радиационной стойкости детекторов, обеспечивающие повышение допустимого рабочего напряжения смещения детектора за счет использования разработанной системы охранных колец (с учетом изменения режимов работы детектора в процессе облучения). Проведена оптимизация профиля легирования р+-области детектора, в результате которой практически исключается возникновение микропробоев по границам стрипов и на их концах. При применении сложного многоступенчатого профиля легирования возникновение микропробоев возможно только в случае нарушений в технологическом процессе или дефектов фотолитографии.

Разработаны радиационно-стойкие детекторы на основе оксидированного п-кремния, сохраняющие работоспособность до интегральных доз 10 МРад(81). Применение технологии насыщения кислородом пластин кремния перед проведением технологического процесса приводит к уменьшению вдвое скорости роста напряжения полного обеднения при больших дозах дефектообразующего излучения.

Разработаны методы контроля параметров кремниевых детекторов и проведен анализ их корреляции с параметрами экспериментальных установок. Данный метод анализа детекторов позволяет определить проблемные места в технологическом процессе и провести «точную настройку» технологических процессов для конкретного типа детекторов и условий их применения. Разработанная методика позволяет определить минимально необходимый набор измеряемых параметров и число измерений на детекторе или партии детекторов при массовом производстве этих приборов для больших систем, при полном контроле качества, гарантирующем соответствие параметров детекторов требованиям физического эксперимента.

5. Разработаны системы измерения заряда релятивистских ионов (в частности, состава космических лучей) с помощью кремниевых детекторов. Экспериментально показано, что используя кремниевые детекторы можно провести идентификацию ионов в диапазоне зарядов Z, по крайней мере, от Z=1 до Z=26. Основные ограничения на диапазон накладываются параметрами существующей электроники считывания, а не свойствами и параметрами детекторов. Этот метод был экспериментально подтвержден на тестовом пучке в CERN и нашел широкомасштабное применение в экспериментах по исследованию состава космических лучей ATIC и НУКЛОН.

6. Разработано более 20 типов детекторов для различных экспериментальных установок, как для физики высоких энергий и ядерной физики, так и для исследований энергетического спектра и состава космических лучей: падовые, с размером чувствительной области от 0.13 до 25 см ; достигнут уровень токов утечки менее 1 нА/см ; в частности: детекторы для адрон-электронного сепаратора эксперимента ZEUS, plug-калориметра эксперимента Hl (DESY) , переднего калориметра эксперимента PHENIX, экспериментов по исследованию космических лучей ATIC и НУКЛОН, прототипа электромагнитного калориметра проектируемого линейного коллайдера; стриповые детекторы, как с гальваническим, так и с емкостным съемом сигнала с шагом стрипов от 0.2 до 1 мм: система измерения энергии и миникалориметр эксперимента НУКЛОН и активная мишень эксперимента СВД-2, ядерно-физический эксперимент на накопительном кольце CELCIUM; микростриповые детекторы с емкостным съемом сигнала и интегрированными резисторами смещения; шаг стрипов от 25 до 150 мкм: передняя трековая система эксперимента DO (Н-disks), пучковый телескоп и вершинный детектор эксперимента СВД-2, кремниевый вершинный трекер эксперимента CLAS12, детекторы трековой системы эксперимента СВМ.

7. Разработаны прототипы кремний-вольфрамовых калориметров для экспериментов PHENIX и коллаборации CALICE. Калориметр CALICE предназначен для проектируемого линейного коллайдера и является чисто электромагнитным координатно-чувствительным калориметром. Проведены испытания на пучках различных энергий, показана работоспособность прототипа и достигнута расчетная точность определения энергии.

Передний калориметр эксперимента PHENIX содержит как электромагнитную, так и адронную части. Прототип прошел испытания на пучках ускорителя У-70 (ИФВЭ). Следует отметить, что это первое применение кремниевых детекторов для адронной калориметрии.

Научная новизна.

Научная новизна работы определяется, прежде всего, новизной объекта исследований. До начала исследований, описанных в настоящей работе, в России практически не существовало ионно-имплантированных кремниевых детекторов, изготовленных по планарной технологии. В диссертации приведены результаты разработок и исследований кремниевых детекторов, изготавливаемых практически всеми современными технологическими методами: ионной имплантацией (непосредственно в кремний и через тонкий слой окисла), плазмохимическим травлением, окислением в специальной среде, геттерированием, восстановительным отжигом в атмосфере водорода; комбинированные технологии, использующие как биполярный процесс, так и МОП.

Впервые приводятся характеристики и параметры большого ряда кремниевых детекторов, разработанных автором или под его руководством.

Изучено влияние примеси кислорода на радиационную стойкость кремниевых детекторов; показано, что внесение дополнительной примеси кислорода приводит к значительному снижению напряжения полного обеднения для сильно облученных детекторов.

Утверждается, что разработанная и адаптированная для российских предприятий технология способна обеспечить параметры детекторов на уровне лучших мировых образцов.

Практическая значимость.

Практическая ценность работы и созданных автором детекторов подтверждается их успешным использованием в разработке различных систем.

Падовые детекторы большой площади (до 25 см ) были использованы для адрон-электронного сепаратора экспериментов ZEUS и Н1 на коллайдере HERA. Общая площадь кремниевых детекторов, установленных в экспериментах, более 10 м . Эксперименты завершили работу, и сейчас продолжается обработка данных.

Была разработана и построена кремниевая матрица площадью 1м для баллонного эксперимента по исследованию космических лучей ATIC. К настоящему времени эксперимент совершил три полета вокруг южного полюса и обработка данных продолжается, планируются следующие полеты.

Разработаны падовые детекторы для прототипа Si-W электромагнитного калориметра международного линейного коллайдера (ILC) и переднего конического калориметра эксперимента PHENIX.

Детекторы смонтированы со считывающей электроникой и прошли пучковые испытания.

Разработаны падовые детекторы для системы определения заряда космического эксперимента НУКЛОН. Проведены испытания детекторов на ионном пучке в ЦЕРНе.

Разработаны стриповые детекторы для системы измерения энергии эксперимента НУКЛОН, испытания детекторов прошли успешно.

Разработаны и установлены в экспериментальную установку микростриповые детекторы передней части трековой системы эксперимента DO на коллайдере ТЭВАТРОН. Система введена в эксплуатацию в 2002 году.

Набор физических данных закончен в сентябре 2011, и получены уникальные результаты по наблюдению одиночного рождения топ-кварка, B-осцилляции и уточнению массы топ-кварка.

Разработана и работает серия стриповых и микростриповых детекторов для эксперимента СВД-2 (Спектрометр с вершинным детектором). Детекторы используются в качестве активной мишени, пучкового телескопа, и собственно вершинного детектора с координатным разрешением не хуже 10 мкм.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на семинарах НИИЯФ МГУ, ИФВЭ, на рабочих совещаниях коллабораций RD2, ATLAS, DO, ZEUS, СВМ, CALICE, PHENIX, НУКЛОН, на рабочем совещании по оценке качества детекторов в ЦЕРНе (1-st Workshop on Quality Assurance Issues in Silicon Detectors, CERN, Geneva). Результаты работы были доложены на международных конференциях: 27th International Cosmic Ray Conference (ICRC 2001, Hamburg, Germany, 7-15 Aug 2001), 28th International Cosmic Ray Conferences (ICRC 2003, Tsukuba, Japan, 31 Jul - 7 Aug 2003), IEEE Nuclear Science Symposium (Rome, Italy Oct. 16-22, 2004), 12th International Conference on Calorimetry in High Energy

Physics (CALOR 06, Chicago, Illinois, 5-9 Jun 2006), 30-я Российская конференция по космическим лучам (30-я PKKJI, Санкт-Петербург, 2008), Научная конференция «Ломоносовские чтения» (Москва, Апрель 2007), Научная сессия МИФИ (Москва, 2010). За часть результатов этой работы автору была присуждена премия имени М.В. Ломоносова МГУ (2007). Результаты опубликованы в 38 печатных работах. Получено 3 Свидетельства о государственной регистрации топологии детекторов.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения и 5 глав. Объем работы составляет 285 страниц, включая 112 рисунков, 17 таблиц, 125 ссылок на литературные источники. В Приложении приведены 38 основных публикаций по теме диссертации.

Заключение диссертации по теме «Физика высоких энергий», Меркин, Михаил Моисеевич

Основные результаты исследований опубликованы в работах [3.31]-[3.36].

Глава 4. Падовые детекторы. Особенности и применение.

В настоящей главе в первую очередь рассмотрены падовые детекторы для адрон-электронного сепаратора (HES) экспериментальной установки ZEUS (DESY, Гамбург). Исторически это были первые детекторы, разработанные автором, которые нашли применение в большом эксперименте и, именно, с этих детекторов было начато массовое производство кремниевых планарных детекторов в России. Общее количество детекторов изготовленных в 1992 - 1996 гг., - более 17000.

Или иными словами, более 12 м таких детекторов было смонтировано в установке ZEUS. Для адрон-электронного сепаратора автором и при его участии были разработаны кремниевые детекторы, гибридные предусилители, усилители-формирователи, уникальные печатные платы длиной более 5 м и другая электроника. Группа НИИЯФ МГУ отвечала за разработку полного электронного тракта считывания сигнала и мониторинга состояния адрон-электронного сепаратора (HES).

Падовые детекторы оказались наиболее простым и надежным прибором определения заряда релятивистского иона, что особенно важно при исследовании состава и энергетического спектра космических лучей. Применение таких детекторов в экспериментах ATIC и НУКЛОН рассматривается во второй и третьей частях настоящей главы.

Наиболее широкое применение падовые детекторы находят в калориметрии большей частью электромагнитной, однако, последние годы все больше внимания начинает уделяться и адронной калориметрии. В качестве примеров подобных систем приведены разработанные автором прототипы электромагнитного калориметра проектируемого Международного линейного коллайдера (ILC) и переднего калориметра эксперимента PHENIX. Последний представляет собой комбинацию кремний-вольфрамового электромагнитного и адронного калориметров.

4.1. Кремниевые детекторы адрон-электронного сепаратора HES установки ZEUS

ZEUS одна из двух экспериментальных установок на электрон-протонном коллайдере HERA (Гамбург, Германия). Энергия электронного пучка ускорителя - 30 ГэВ, протонного - 820 ГэВ, энергия в системе центра масс 314 ГэВ. Основная задача установки - изучение процессов глубоко неупругого рассеяния, фоторождения адронов и других реакций в новом диапазоне энергий. Для этого необходимо уверенно разделять адронную и электро-магнитную компоненты, рождающиеся в процессе взаимодействия, в том числе регистрировать одиночные электроны на фоне адронной струи [4.1]. Для более эффективного разделения электронов и адронов было предложено дополнить электро-магнитный калориметр установки ZEUS адрон-электронным сепаратором (HES). Сепаратор представляет собой слой из кремниевых детекторов, установленных на глубине 3 радиационные длины калориметра [4.2] (1 р.д. =0.32 см, материал калориметра - уран).

Разделение сигналов от прошедших через такую систему электрона и адрона основано на различии в продольном и поперечном сечении электромагнитного и адронного каскадов. Вероятность развития электро-магнитного каскада при взаимодействии электрона с веществом калориметра для глубины в 3 радиационных длины близка к 100% , в то время как вероятность множественного рождения частиц от адрона с энергией >1 ГэВ при такой глубине - около 3% [4.2]. Поэтому, энергия, оставленная адроном в тонком слое Si на глубине 3 радиационных длин, определяется, для большинства событий (около 98%), только потерями на ионизацию - Em¡p (как минимально ионизирующей частицей - mip), и также важно, что область ионизации локализована в узкой области вдоль его трека. С другой стороны, энергия от электрона определяется ионизационными потерями всех заряженных частиц электро-магнитного каскада и составляет около 8*Е1Шр/ГэВ [4.1], 99 % этой энергии выделяется в цилиндре с поперечным сечением - 3*Rm (Rm -Мольеровский радиус, Rm= 9.6 мм для урана - вещества калориметра).

В качестве детекторов HES были выбраны кремниевые полупроводниковые детекторы. Относительно высокая плотность кремния позволяет уверенно регистрировать сигнал от минимально ионизирующих частиц при малой толщине детекторов - 380 мкм. Малая толщина детекторов позволяет практически не менять геометрию и расчетные характеристики электро-магнитного калориметра. Размер детекторов - 3.40*3.05 см был компромиссом между требованиями повышения координатного разрешения калориметра и количеством каналов считывания. Общая площадь кремниевых детекторов сепаратора около 20 м , диаметр HES - 3 м, общее количество каналов RHES и FHES более 20 000. Половину этих детекторов изготовила фирма "Hamamatsu Photonics" (Япония), другая половина была разработана, изготовлена, протестирована и смонтирована со считывающей электроникой в НИИЯФ МГУ.

Таким образом, для сепаратора HES потребовались кремниевые

2 2 детекторы площадью около 10 см (3.40 • 3.05 см ), толщиной 380 мкм, позволяющие регистрировать ионизационные потери от 1 mip (около 120 КэВ для 380 мкм Si) при соотношении сигнал/шум не хуже 6.

По этим требованиям с учетом параметров считывающей электроники HES [4.2] и планируемых в установке ZEUS радиационных нагрузок [4.3] были разработаны и изготовлены на российских предприятиях кремниевые детекторы. Характеристики детекторов приведены в Таблице 4.1

Следует отметить, что такая площадь полупроводникового диода уже создавала весьма серьезные сложности при разработке, проектировании и изготовлении как самих детекторов, так и считывающей электроники для них.

Сложность в изготовлении падовых детекторов большой площади на микроэлектронном производстве определяется самой идеологией производства, которое, в принципе, не предназначено для изготовления

5.3. Заключение.

Разработаны и изготовлены микростриповые детекторы для экспериментов физики высоких энергий:

- передняя трековая система эксперимента DO, FermiLab (H-disks) с шагом стрипов 40 мкм и шагом считывания 80 мкм;

- пучковый телескоп и вершинный детектор эксперимента СВД-2.

Эти детекторы послужили основой для разработки кремниевого вершинного трекера эксперимента CLAS12 - SVT и кремниевой трековой системы эксперимента СВМ (FAIR GSI).

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Меркин, Михаил Моисеевич, 2012 год

1. Dearnaley G., Northrop D.C. Semiconductor Counters for Nuclear Radiations. London: Spon, 1963.

2. Акимов Ю.К., Калинин A.M., Кушнирук В.Ф., Юнгклауссен X. Полупроводниковые детекторы ядерных частиц и их применение. М.: Атомиздат, 1967.

3. Акимов Ю.К., Игнатьев О.В., Калинин А.И., Кушнирук В.Ф. Полупроводниковые детекторы в экспериментальной физике. М.: Энергоатомиздат, 1989.

4. Акимов Ю.К., Калинин А.И., Никитин В.А. и др. Исследование р-р рассеяния с помощью полупроводникового детектора. // ЖЭТФ. 1965. Т. 48. В. 2. С. 767 - 770.

5. Акимов Ю.К. Кремниевые детекторы излучений (обзор) // Приборы и техника эксперимента. 2007. - № 1. - С. 5 - 34.

6. М. Turala Silicon tracking detectors historical overview. // Nuclear Instruments and Methods. - 2005. - V. A541. - P.l - 14

7. Heijne E.H.M., et al. A silicon surface barrier microstrip detector designed for high energy physics // Nuclear Instruments and Methods. 1980. -V.178. -P.331 - 343

8. Amendolia S.R. et al. A multi-electrode silicon detector for high energy experiments // Nuclear Instruments and Methods. 1980. - V.176. - P.457 -460.

9. Сандуковский B.T., Савельев В.И. Полупроводниковые трековые детекторы // Физика элементарных частиц и атомного ядра. 1991. - Т. 22. -Вып. 6. - С. 1347 - 1399.

10. Чилингаров А.Г. Координатные полупроводниковые детекторы в физике элементарных частиц // Физика элементарных частиц и атомного ядра. -1992. Т. 23,- Вып. 3,- С. 785 - 837.

11. Kemmer J. Fabrication of low noise silicon radiation detectors by the planar process // Nuclear Instruments and Methods. 1980. -V.169. - P.499 - 502.

12. О.Ф. Немец, Ю.В. Гофман // "Справочник по ядерной физике" Киев: Наукова думка, 1975, с. 80.

13. Н. Bichel Straggling in thin silicon detectors. // Rev. Mod. Phys. 1988. -V. 60. - P. 663 -699.

14. K. Nakamura et al. (Particle Data Group) The Review of Particle Physics // J. Phys. G. 2010. - V. 37. - P. 075021 and 2011 partial update for the 2012 edition. (URL: http://pdg.lbl.gov/)

15. C.M. Sze Physics of Semiconductor Devices. 2nd ed., New York: Wiley, 1981.

16. N.Baccetta, D.Bisello at al. A SPICE model for Si microstrip detectors and read-out electronics. // IEEE Transaction on Nuclear Science. 1996. Vol 43. P.1213-1219.

17. N.Baccetta, D.Biselo at al. HSPICE simulations of Si microstrip detectors. // Nuclear Instruments and Methods. 1998. - V. A409. - P.142-146.

18. N.Baccetta, D.Bisello at al. A SPICE model of double-sided Si microstrip detectors. // IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference. 1996. - IEEE Conference Record. - P.568 - 572.

19. Воронин А.Г., Карманов Д.Е., Меркин M.M. Стриповый сенсор. // Свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы № 2012630019. Зарегистрировано в Реестре топологий интегральных микросхем 10 января 2012 г.

20. А.Г. Воронин, М.М. Меркин, А.С. Силаев Spice модель кремниевого микрополоскового детектора. // Научная сессия МИФИ 2010. Сборник научных трудов. - 2010. - Т. 1. - С. 157 - 158.

21. Башинджагян Г.Л., Карманов Д.Е., Короткова Н.А., Мананков В.М., Меркин М.М. Моделирование диффузионно-дрейфового переноса носителей заряда в кремниевых микростриповых детекторах. // Приборы и техника эксперимента. 1999. - №2. - С. 63 - 67

22. Е. Belau, R. Klanner, G. Lutz et al. Charge collection in silicon strip detectors // Nuclear Instruments and Methods. 1983. - V. A214. - Issues 2-3. - P. 253 -260

23. Maria Teresa P. Roco Analysis of SMT Beam Tests Data // FermiLab preprint. 1998. (Препринт DO Note № 003405).

24. S. Ramo Currents Induced by Electron Motion // Proceedings of the IRE. -1939. V. 27. №9. - C. 584 - 585.

25. V. Radeka Low-Noise Techniques in Detectors // Annual Review on Nuclear and Particle Science. 1988. - V. 38. - P. 217 - 277.

26. Воронин А.Г., Карманов Д.Е., Меркин М.М. Падовый калориметрический сенсор. // Свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы № 2012630017. -Зарегистрировано в Реестре топологий интегральных микросхем 10 января 2012 г.

27. Воронин А.Г., Карманов Д.Е., Меркин М.М. Стриповый сенсор. // Свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы № 2012630019. Зарегистрировано в Реестре топологий интегральных микросхем 10 января 2012 г.

28. П.Ф. Ермолов, А.Г. Воронин, Е.Г.Зверев, Д.Е. Карманов, Е.Н.Кузнецов, А.К.Лефлат, М.М.Меркин, Е.К.Шабалина Методика массового тестирования односторонних микростриповых детекторов. // Приборы и техника эксперимента. 2002. №2, С.54 67.

29. М. Солдатов, JI. А. Тихонова, А. Г. Холоденко, Ю. П. Цюпа, Н. А. Шаланда, В. И. Якимчук Вершинный микростриповый детектор установки СВД для экспериментов на ускорителе ИФВЭ. // Приборы и техника эксперимента . -2007. -№5,- С. 75 92.

30. Воронин А.Г., Карманов Д.Е., Меркин М.М., Рогожин С.В. Первые результаты исследований электроники считывания кремниевой трековой системы для модернизации эксперимента CLAS12. // Приборы и техника эксперимента. 2010. - № 6. - С. 34 - 41.

31. Семенов Ю.Г. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. Книга 10: Контроль качества. // Москва: Высшая школа, 1990.

32. Watkins G.D. Vacancies and Interstitials in Silicon // Phys. Soc. Jpn, (Suppl. 2). -1963,- V. 18.- P. 22- 35.

33. Watkins G.D. and Corbett J.W. Defects in Irradiated Silicon: Electron Paramagnetic Resonance of the Divacancy // Phys. Rev. -1965. V. 138.-P. A543-A555.

34. Watkins G.D. and Corbett J.W. Defects in Irradiated Silicon: Electron Paramagnetic Resonance and Electron-Nuclear Double Resonance of the SiE Center // Phys. Rev. -1964. V. 134. - P. A1359-A1377 .

35. Lee Y.H. and Corbett J.W. An EPR study of a new C2 symmetry defect in neutron-irradiated silicon // Phys. Rev. 1976. - V. В13. - Issue 6. P. 2653- 2667.

36. Konozenko I.D., Semenyuk A.K. and Khivrich V.I. Disordered Regions in Semiconductors Bombarded by Fast Neutrons // Phys. Stat. Sol. -1969. V. 35.-P. 1043- 1055.

37. Vinetskii V.L. On the Statistics of Conductivity in Si Containing Divacancies // Phys. Stat. Sol. 1970. - V. 41. - P. K93 - K97.

38. Fretwurst E. et. al. Radiation hardness of silicon detectors for future colliders // Nucl. Instr. and Meth. 1993. - V. A326. - Issue 1-2. - P. 357364.

39. Lindstrôm G., Moll M., Fretwurst E., Radiation hardness of silicon detectors a challenge from high-energy physics // Nucl. Instr. and Meth. -1999.-V. A426. -Issue 1. - P. 1-15.

40. Wunstorf R. et al. Results on radiation hardness of silicon detectors up to neutron fluences of 1015 n/cm2 // Nucl. Instr and Meth. 1992. - V. A315. -Issue 1-3.-P. 149-155.

41. Ziock H.-J et al. Temperature dependence of the radiation induced change of depletion voltage in silicon PIN detectors // Nucl. Instr. and Meth. -1994.-V. A342.-Issue l.-P. 96-104.

42. Kholodar G.A. and Vinetskii V.L. Electrical properties of silicon with divacancies // Phys. Stat. Sol. 1975. - V. A30. - Issue 1.- P. 47 - 51.

43. Lugakov P.F., Lukashevich T.A. and Shusha V.V. Nature of the Defect Determining the Fermi Level Stabilization in Irradiated Silicon // Phys. Stat. Sol. 1982.- V. A74. - Issue 2. - P. 445- 456.

44. Vinetskii V.L., Eritsyan G.N. and Melkonyan R.A., On the nature of the "Limiting" Position of the fermi level in irradiated silicon // Phys. Stat. Sol. 1979. - V. A52. -Issue 2. - P. 441 - 446.

45. Wun Jung and Newell G.A. Spin-1 Centers in Neutron-Irradiated Silicon // Phys. Rev. 1963. - V. 132. - Issue 2. - P. 648 - 662.

46. Brower K.L. // Structure of multiple-vacancy (oxygen) centers in irradiated silicon. Radiation effects. 1971,- V. 8. - Issue 3-4,- P. 213- 223.

47. Lee Y.H., Kim Y.M. and Corbett J.W. Electron trapping in neutron transmutation doped silicon // Radiation effects. 1972. - V. 15. - P. 77 -85.

48. Matheson J., Robbins M., Watts S.J., Hall G. and MacEvoy B. A microscopic explanation for type inversion and the annealing behavior ofradiation damaged silicon detectors // Nucl. Instr. & Meth. -1976. V. A371. - Issue 3. - P. 575 -577.

49. MacEvoy B., Hall G. and Gill K. Defect evolution in irradiated silicon detector material // Nucl. Instr. and Meth. 1996. - V. A374. - Issue 1. -P. 12-26.

50. Daly D.F. and Noffke H.E. An EPR study of fast neutron radiation damage in silicon // Radiation effects. 1971,- V. 8. - Issue 3-4.- P. 203 - 211.

51. Barnes C.E. Absorption measurements in neutron irradiated silicon // Radiation effects. 1971.- V. 8. - Issue 3-4,- P. 224-227.

52. Gossick B.R. Disordered Regions in Semiconductors Bombarded by Fast Neutrons // J. Appl. Phys. 1959. - V.30. - Issue 8. - P. 1214- 1218.

53. Krynicki J. and Bourgoin J.C., Vassal G. Energy dependence of defect energy levels in electron irradiated silicon // Revue de physique applique.1979. V. 14. - Issue 3. - P. 481 - 484.

54. Watkins G.D. and Corbett J.W. Defects in Irradiated Silicon. I. Electron Spin Resonance of the Si-A Center // Phys. Rev. 1961. - V. 121. - Issue 4. -P. 1001-1014.

55. Larkins F.P. The Lattice Vacancy in Si and Ge // J. Phys. Chem. Solids -1971. V.32.-P. 2245 -2257.

56. Harrison W.A. Defects in Neutron Irradiated Si // The Physics of Solid State Chemistry / Ed. by J. Treusch, Festkorperprobleme, 17. 1977. - Viewig and Son, Braunschweig. P. 275 - 298.

57. Haldane F.D., Anderson P.W. Simple model of multiple charge states of transition-metal impurities in semiconductors // Phys. Rev. 1976. - V. B13.-P. 2553 -2559.

58. Lannoo M., Allan G. A Thomas-Fermi description of the screening around the vacancy in silicon : Charge state dependence // Solid State Commun.1980. V. 33. - Issue 3. - P. 293 - 297.

59. Лугаков П.Ф., Лукашевич Т.А., Шуша В.В., Стадия отрицательного отжига радиационных дефектов в кремнии п-типа // ФТП. 1979. - Т. 13. - Вып. 2.-С. 401 -404.

60. ROSE Collaboration (G. Lindstrom et al.) Radiation hard silicon detectors development by the RD48 (ROSE) Collaboration // Nucl. Instr. Meth.2001. -V. A466. P. 308 - 326.

61. ROSE Collaboration (G. Lindstrom et al.) Radiation hard silicon detectors development by the RD48 (ROSE) Collaboration // Nucl. Instr. Meth. -2000. V. A465 . - P. 60 - 69.

62. Ермолов П.Ф., Карманов Д.Е., Мананков B.M., Меркин М.М. Нейтронно-наведенные эффекты в зонном кремнии, обусловленные дивакансионными кластерами с тетравакансионным ядром // ФТП.2002.-Т. 36. №10. - С. 1194-1201.

63. Bolton Т., Carnes К., Demina R., Gray Т., Karmanov D., Kitten К., Koijenevski S., Litos M., Merkin M., Rankin A. Radiation Hardness Tests of Prototype ELMA L0 Sensors for DO Run lib. FermiLab, 2002. - 14 p. (Препринт DO Note # 004029)

64. Campabadal F., ., Merkin. M. et al. Beam tests of ATLAS SCT silicon strip detector modules // Nucl.Instrum.Meth. 2005. - V. A538. - P. 384 -407.

65. Ahmed S.N., ., Merkin M.M., et al. The DO Silicon Microstrip Tracker. // Nucl.Instrum.Meth. 2011. - V. A634. - P. 8 - 46.

66. А.А.Савин, Адрон-электронная сепарация с помощью кремниевых детекторов в калориметре установки ZEUS // Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. НИИЯФ МГУ, 1993.

67. Savin A. Prototype for the HES Readout System // DESY ZEUS Note No. 92-056,1992.

68. Mamaayezi M., Characteristics and Tolerance to Radiation of the Silicon Detectors used in the Hadron-Electron Separator of ZEUS. // PhD thesis. DESY ,1992.

69. Leflat A., Manankov V., Merkine M., Zverev E. The Estimation of Silicon Detector Characteristics Using ALPHA Particles // Moscow. 1996. p. 20 (Preprint INP MSU № 96-23/430).

70. Зи С., Физика полупроводниковых приборов // М., "Мир", 1984.

71. Guzik Т., et al. The advanced thin ionization calorimeter (ATIC) for studies of high energy cosmic rays. // Proc. 26th Int. Cosmic Ray Conf. Salt Lake City. 1999. - V. 5. - P. E9 - E12.

72. Григоров H.JI., Кахидзе Г.П., Рапопорт И.Д. и др. Спектрометр частиц первичного космического излучения высокой энергии для ИСЗ типа "Протон". // Космич. исслед. 1967. - Т. 5. - В. 3. - С.383 - 394.

73. Grigorov N.L., Mamontova N.A., Rapoport ID. et al. On iregularity in the primary cosmic ray spectrum in the 1012 energy range. // Proc. 12th Int. Cosmic Ray Conf. Tasmania. 1971. - V. 5. - P. 1752 - 1759.

74. Ryan M.G., Ormes J.F., Balasubramanyan V.K. et al. Cosmic-Ray Proton and Helium Spectra above 50 GeV // Phys. Rev. Letters. -1972. V. 28. - P. 985 - 988.

75. Cherry M.L., et al. Cosmic ray proton and helium spectra -results from JACEE // Proc. 25th Int. Cosmic Ray Conf. Durban. 1997. - V. 4. - P. 1 - 4.

76. Zatsepin V.I., et al. Energy spectra of primary protons and other nucleiin energy region 10 100 TeV/nucleus. // Proc. 23rd Int. Cosmic Ray Conf. Calgary. - 1993. - V. 2. - P. 13 - 16.

77. Apanasenko A.V., Beresovskaya V.K., Fujii M. et al. Primary cosmic ray spectra observed by RUNJOB — proton and alpha spectra.// Proc. 26th Int. Cosmic Ray Conf. Salt Lake City 1999. - V. 3. P. 163 - 166.

78. Григоров H.Jl. Изучение космических лучей высокой и сверхвысокой энергии на ИСЗ. // Ядерная физика. 1990. - Т. 51. - В. 1. - С. 157 - 164.

79. Ivanenko L.P., et al. Energy Spectra of Cosmic Rays above 2 TeV as Measured by the 'SOKOL' Apparatus. // Proc. 23rd International Cosmic Ray Conf. Calgary. -1993. V. 2. - P. 17 - 20.

80. Guzik T.G., Adams J.H., Bashindzhagyan G.L. et al. Gamma-ray and cosmic-ray detectors, techniques, and missions // SPIE The International Society for on Optical Engineering. Denver, 1996. V. 2806. P. 122 - 133.

81. Seo E.S., Adams J.H., Bashindzhagyan G.L. et al. Gamma-ray and cosmic-ray detectors, techniques, and missions // SPIE The International Society for Optical Engineering. Denver. - 1996. - V. 2806. - P. 134 - 139.

82. Wang J.Z., Seo E.S., Adams J.H. et al. Cosmic-ray shower simulation and reconstruction for the ATIC experiment. // Proc. 25th Int. Cosmic Ray Conf., Durban. 1997. - V. 5. - P. 5 - 8.

83. J.H. Adams Jr., Г.Л.Башинджагян, В.И. Зацепин, M.M. Меркин, М.И Панасюк, Г.А. Самсонов, Н.В. Сокольская, JI.A. Хейн Матрица кремниевых детекторов как детектор заряда в эксперименте ATIC. // Приборы и техника эксперимента. 2001. - №4.- С.38-44.

84. Brun R., BruyantF., Maire M„ McPherson A. // GEANT Users Manual. CERN DD/EE/84-1. Geneva, 1984.

85. Aarino P.A. // Fluka user's guide. TIS-RP-190. CERN, 1987.

86. Engelmann J.J. et al. Charge composition and energy spectra of cosmic-ray nuclei for elements from Be to N1 Results from HEAO-3-C2. // Astron. Astrophys. - 1990. - V. 233. - P. 96 - 111.

87. The ATIC Collaboration. The advanced thin ionization calorimeter (ATIC) for studies of high-energy cosmic rays. // Proc. 26th Int. Cosmic Ray Conf. Salt Lake City. -1999. V. 7. - P. 433 -437.

88. Swordy S.P., L'Heureux J., Meyer P., Muller D. Elemental abundances in the local cosmic rays at high energies. // Astrophys. Journ. 1993. - V.403. -P.658 - 662.

89. Адаме Дж., Башинджагян Г.Л., Башинджагян П.Г. и др. Новый подход к определению энергии протонов и ядер первичного космического излучения высоких энергий // Изв. РАН. Сер. физ. 2001. - Т. 65. - №3. -С. 430 -432.

90. Zatsepin V.I., Adams J.H., Ahn H.S. et al. The silicon matrix as a charge detector in the ATIC experiment// Nucl. Instrum. And Methods. 2004. - V. A524. - P. 195 -207.

91. Короткова H.A., Подорожный Д.М., Постников Е.Б. и др. Новый метод определения энергии ядер первичного космического излучения.// Ядерная физика. 2002. - Т. 65.- №5. - С. 884 - 892.

92. GEANT User's Guide. CERN DD/EE/83/1. Geneva, 1983.

93. Калмыков H.H., Остапченко C.C. Сравнение характеристик взаимодействия ядро-ядро в модели кварк-глюонных струн и модели суперпозиции. // М. 1998. - 24 с. (Препринт НИИЯФ МГУ № 9836/537).

94. Kalmykov N.N., Ostapchenko S.S., Pavlov A.I. Quark-gluon-string model and EAS simulation problems at ultra-high energies // Nucl. Phys. В (Proc. Suppl.). 1997,- V. 52B. P. 17 -23.

95. V. Bonvicini, A. Vacchi, V. Dzhordzhadze, R. Seto , E. Kistenev , J. Lajoie , M. Merkine Silicon-tungsten calorimeter for the forward direction in the PHENIX experiment at RHIC. // IEEE Trans.Nucl.Sci. 2005. V.52: - P. 874-878,

96. E. O'Brien, V. Dzhordzhadze, D. Karmanov, E. Kistenev, Z. Li, A. Litvinenko, M. Merkin, I. Nakagawa, V. Peresedov, R. Seto, A. Taketani, A.

97. C. Adloff , ., M.M.Merkin, et.al. Response of the CALICE Si-W electromagnetic calorimeter physics prototype to electrons. // Nuclear Instruments and Methods. 2009. - V. A608. - P.3 72-383.

98. Abazov V.M., ., Merkin M.M., et al The Upgraded DO detector.// Nucl.Instrum.Meth. 2006. - V. A565, - P. 463-537.

99. Ahmed S.N., ., Merkin M.M., et al. The DO Silicon Microstrip Tracker. // Nucl.Instrum.Meth. 2011. - V. A634. - P. 8 - 46.

100. Ермолов П.Ф., Воронин А.Г., Зверев Е.Г., Карманов Д.Е., Кузнецов Е.Н., Лефлат А.К., Меркин М.М., Шабалина Е.К. Методика массового тестирования односторонних микростриповых детекторов. // Приборы и техника эксперимента. 2002. - №2. - С.54 - 63.

101. Ermolov P., Egorov N., Karmanov D., Leflat A., Merkin M., Shabalina E. Design and performance of the forward H-disks of DO silicon tracker // M. -1997. 25 с. (Препринт НИИЯФ МГУ: 22/473)

102. Ardashev E. et al. Proposal. An Experiment for Studying Mechanisms of Charmed Particle Production and Decays in pA-Interactions at 70 GeV/c. Протвино,- 1996.- 50 с. (Препринт ИФВЭ: IFVE 96-98)

103. Ардашев Е. Н., ., Меркин М.М. и др. Вершинный микростриповый детектор установки СВД для экспериментов на ускорителе ИФВЭ. // Приборы и техника эксперимента. 2007. - №5. С. 72 - 84.

104. Воробьев А.П., ., Меркин М.М. и др. Исследование прототипов полупроводниковой активной мишени. Протвино.- 1997.- 13 с. (Препринт ИФВЭ: ИФВЭ ОНФ 97-10)

105. Афонин А.Г.,. Меркин М.М. и др. Флуктуации числа нейтральных пионов при большой множественности в рр-взаимодествиях при 50 ГэВ/с // Ядерная физика. 2012. - Т. 75. - в печати.

106. Алеев А.Н., . Меркин М.М. и др. Наблюдение узкого барионного резонанса, распадающегося по каналу рК° в рА-взаимодействиях при 70 ГэВ/с на установке СВД-2 // Ядерная физика. 2005. - Т. 68. - № 6. -С. 1012-1019.