The effect of hadron irradiation on the electrical properties of particle detectors made from various silicon materials

Les detecteurs au silicium, dont l'utilisation est prevue dans les futures experiences de physique des hautes energies (lhc au cern) devront soutenir un tres haut niveau de radiation. La defaillance des detecteurs plus exposes est attendue apres quelques annees d'operations. Un grand interet est pourtant devolue a l'etude des changements provoques par les radiations dans les detecteurs et a l'amelioration de la resistance aux radiations de ceux-ci. L'introduction d'impuretes dans le cristal de silicium peut influencer la tenue aux radiations. Les impuretes forment des complexes avec les defauts primaires induits par les radiations. Ces complexes peuvent etre electriquement actifs ou inactifs. Dans ce dernier cas, les defauts n'affectent pas les proprietes electriques du detecteur. Une grande concentration d'impuretes qui forment des complexes inactifs peut reduire la vitesse de degradation des detecteurs. Les plus importants parametres electriques qui changent en fonction de la fluence sont la densite effective de dopage, le courant inverse et l'efficacite de collection de charge. Cette these presente une etude detaillee des changements de ces parametres en fonction de la fluence hadronique et du temps apres les irradiations, pour des cristaux de silicium contenant differentes teneurs en impuretes. Le role de l'o, c et sn sur la tenue aux radiations est evalue. L'etude a ete faite en utilisant comme detecteur de simples diodes (p#+-n-n#+). Certains changements des caracteristiques electriques de ces diodes apres des forts niveaux d'irradiation ne peuvent pas etre expliques par la theorie de la jonction p-n d'un semi-conducteur. Un modele de distribution du champ electrique est propose pour expliquer les proprietes de collection de charge des detecteurs irradies.