Home » Actualités » Soutenance de thèse de Thibault Pichon sur les détecteurs de tests d’ALFA

Soutenance de thèse de Thibault Pichon sur les détecteurs de tests d’ALFA

Olivier Gravrand du CEA-LETI annonce que la soutenance de thèse de Thibault Pichon sur la « modélisation et caractérisation expérimentale du phénomène de luminescence induit par l’irradiation de protons dans les détecteurs IR en environnement spatial » dirigée par O. Limousin (DAp) et O. Gravrand (Leti) se tiendra le 2 décembre 2020 à 14h. Un lien zoom sera communiqué sur la liste de diffusion FOCUS.


Modélisation et caractérisation expérimentale du phénomène de luminescence induit par l’irradiation de protons dans les détecteurs IR en environnement spatial

Thibault Pichon

le 2 décembre 2020 à 14h

Cette soutenance de thèse présente le travail de thèse effectué dans le cadre de la préparation à la spatialisation des détecteurs infrarouges ALFA (Astronomical Large Format Array) : des détecteurs matriciels 2048 × 2048 pixels au pas de 15 µm composés d’un matériau absorbant en HgCdTe crû sur un substrat de CdZnTe. L’étude se porte en particulier sur le produit de l’interaction des protons avec le substrat de CdZnTe à l’origine de la pollution des images sous irradiation. Bien que le retrait complet du substrat résolve radicalement le problème, c’est une étape délicate dans la fabrication des détecteurs. L’objectif de ma thèse est d’étudier la réponse sous irradiation de détecteurs HgCdTe dont le substrat n’est pas complètement retiré.

La présentation sera organisée en trois étapes. La première concerne la description du modèle développé, allant de la modélisation du dépôt d’énergie au transport des porteurs dans la structure du détecteur, mêlant des méthodes Monte Carlo, analytiques et d’éléments finis.
La seconde étape concerne la description des mesures de propriétés matériaux du CdZnTe absentes de la littérature aux températures cryogéniques de fonctionnement des détecteurs infrarouges étudiés dans cette thèse (80 K et 100 K). Ces propriétés matériaux sont ensuite utilisées comme paramètres dans l’application du modèle.

Enfin, la dernière partie de la présentation, décrit la campagne d’irradiation préparée et effectuée dans cette thèse. Lors de cette campagne deux détecteurs de technologie similaire à ALFA de plus petit format et ayant des épaisseurs de substrat différentes (50 µm et 800 µm de substrat) ont été irradiés. Les conclusions issues de l’expérimence sont en bon accord avec les conclusions issues de l’application du modèle. L’étude des évènements transitoires, rendues possible grâce à l’irradiation sous faible flux de protons, a révélé que le nombre de pixels affectés par un proton avec l’augmentation de l’épaisseur du substrat. Cette importante pollution, prédite par le modèle, est attribuée à l’émission de photons dans le substrat dont l’énergie est inférieure à l’énergie de gap du CdZnTe.

Cartographie de courant noir mesuré à 80K pendant l’irradiation Protons sur un détecteur SWIR SFD du LETI