Głównym celem przedstawionej pracy były badania możliwości oferowanych przez technologie Lapis 200nm SOI w kontekście jej wykorzystania do produkcji monolitycznych pikselowych detektorów promieniowania jonizującego. Przeprowadzone badania polegały na projektowaniu detektorów jak i ich charakteryzacji. Pomiary wykazały, że badane detektory charakteryzuje wysoka rozdzielczość energetyczna, potwierdzona przez ekwiwalentny ładunek szumowy (ENC) na poziomie od 70 e- do 160 e. Badania ujawniły także słabość technologii SOI, jaką jest niska odporność radiacyjna. Jeden z detektorów napromieniowano dawką 60 krad, a jego właściwości zaczęły się pogarszać już po przekroczeniu 25 krad. W ramach przedstawionej pracy zaprojektowano również prototyp detektora dedykowany przyszłemu wykorzystaniu w układzie detekcji wierzchołka w zderzaczu liniowym CLIC. W tym wypadku wymagane było przygotowanie urządzenia potrafiącego nie tylko precyzyjnie wyznaczyć pozycje przechodzącej cząstki, ale także czas jej przybycia. Wyniki pomiarów oraz symulacji prezentowanych w niniejszej pracy pozwoliły uzyskać szeroki wgląd w potencjał technologii SOI w kontekście zastosowania jej do produkcji monolitycznych detektorów pikselowych. Przeprowadzone badania wskazują jednoznacznie na wysoki potencjał użytej technologii zarówno dla eksperymentów fizyki wysokich energii, jak i dla zastosowań w obrazowaniu.
The main goal of the presented thesis was the research and development on the capabilities of the Lapis 200nm SOI (Silicon-On-lnsulator) technology in terms of its usage for the design of monolithic detectors. The researches includes the design and characterization of different detector prototypes. All measured devices shown very good energy resolution with the equivalent noise charge (ENC) between 70 e- and 160 e. Selected device has been irradiated up to 60 krad dose, but its performance has started to significantly deteriorate after exceeding 25 krad. Moreover, a dedicated device targeting the requirements of the CLIC (Compact Linear Collider) vertex detector has been designed. Besides a precise position reconstruction it provides also the ToA (Time-of-Arrival) timing information. The performed studies show a high potential of presented technology for applications in high energy physics experiments, as well as for imaging purposes.
