Prototyp eines Reachthrough-Siliziumphotomultipliers

Abstract:
Gegenwärtig werden im CiS Silizium-Photomultiplier (SiPM) für medizinische PET und MR-PET Anwendungen sowie für Fluoreszenzmessungen weiterentwickelt. Im Rahmen eines Innokomprojektes wurden Prototyp-SiPM erfolgreich realisiert. Um die Photodetektionseffizienz (PDE) der SiPMs zuverlässig zu erhöhen, werden gegenwärtig neue SiPM mit Reachthrough-Technologie entwickelt. In der neuen Struktur wird das Hochfeldgebiet durch eine vergrabene n- Zone vergrößert. Weil die Raumladungszone die innere n+-Zone erreicht, funktionieren die SiPMs im Reachthrough-Mechanismus. Im Vergleich zum konventionellen SiPM ist eine wesentliche höhere PDE zu erwarten. Die SiPM-Chips haben eine Fläche von 1 mm² mit bis zu 1024 Mikrozellen. Jede Mikrozelle ist mit einem Polysiliziumwiderstand verbunden und arbeitet im Geiger-Lawinen-Modus, so dass die SiPM interne Verstärkung besitzen und sich die Mikrozellen automatisch erholen. Eine Antireflexschicht mit einem spektralen Fenster bei 420nm ist eingefügt, um eine bessere PDE für PET Anwendungen zu erreichen. Systematische Messungen zur Evaluierung (I/V-Kennlinie, Gain, Dunkelrate, Photodetektionseffizienz, Photonelektronenspektrum) sind in Vorbereitung. Eine Frontendschaltung ist in der Entwicklung und eine direkte Anwendung in der Positronen-Emissions-Tomographie wird erprobt.