Conception d'un nouveau circuit de lecture pour un détecteur hybride à forte densité

Design of a new readout circuit for highly dense hybrid detector

• Auteur / Autrice : Hani Boulfani
• Direction : Olivier Limousin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Astrophysique Instrumentation Modélisation
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Micro- électronique analogique numérique mixte

Instrumentation pour la physique

Physique des détecteurs semi- conducteurs

Technologies d'assemblage de microélectronique

Micro-electronics analog digital mixed

Instrumentation for physics

Physics of semiconductor detectors

Microelectronics assembly technologies

Résumé

Notre façon d'observer le ciel a changé avec l'émergence de l'astronomie multi-messagers. Afin de détecter efficacement les contreparties électromagnétiques des ondes gravitationnelles provenant des objets les plus compacts, nous devons développer de nouveaux instruments repoussant les limites de sensibilité et de résolution angulaire dans le domaine des rayons X durs pour une détection rapide avec une faible confusion des sources. Pour suivre les progrès de l'optique des rayons X, de nouveaux systèmes de détection spatiale finement pixélisés et de grande surface doivent être inventés. De même, l'exploration du système solaire, que ce soit pour la météorologie spatiale ou pour l'intensification de l'exploration martienne et lunaire, bénéficiera de détecteurs miniatures de rayons X/gamma. Un tel défi doit d'abord être résolu au niveau de l'électronique frontale et de ses interconnexions avec les capteurs. Cette thèse consiste à développer un nouveau circuit microélectronique (ASIC) à interconnecter avec un détecteur semi-conducteur (CdTe ou Si). Ce circuit a pour objectif d'être une matrice de 32 x 32 pixels de 250 x 250 μm² embarquant chacun un système de lecture de charge complète.

Our way to observe the sky have changed with the emergence of the multi-messenger astronomy. In order to efficiently detect electromagnetic counterparts of gravitational waves coming from the most compact objects, we need to develop new instruments pushing back limitations in sensitivity and angular resolution in the hard X-ray domain for a quick detection with low source confusion. To follow progress in X-ray optics, new fine-pitch large area space detector systems shall be invented. In a similar way, the exploration of the solar system, whether for space weather or for the intensification of the Martian and Lunar exploration will benefit from miniature X/gamma-ray detectors. Such a challenge has to be firstly solved at the level of the front-end electronics and its interconnects with sensors. This thesis consists in the development of a new microelectronics circuit (ASIC) to be interconnected with a semiconductor detector (CdTe or Si). This circuit aims to be a matrix of 32 x 32 pixels with 250 x 250 μm² size each of them embedding a full charge readout system.