Characterisation of irradiated thin silicon sensors for the CMS phase II pixel upgrade

Adam, W.; Bergauer, T.; Brondolin, E.; Dragicevic, M.; Friedl, M.; Fruehwirth, R.; Hoch, M.; Hrubec, J.; Koenig, A.; Steininger, H.; Waltenberger, W.; Alderweireldt, S.; Beaumont, W.; Janssen, X.; Lauwers, J.; Van Mechelen, P.; Van Remortel, N.; Van Spilbeeck, A.; Beghin, D.; Brun, H.; Clerbaux, B.; Delannoy, H.; De Lentdecker, G.; Fasanella, G.; Favart, L.; Goldouzian, R.; Grebenyuk, A.; Karapostoli, G.; Lenzi, T. h.; Leonard, A.; Luetic, J.; Postiau, N.; Seva, T.; Vanlaer, P.; Vannerom, D.; Wang, Q.; Zhang, F.; Abu Zeid, S.; Blekman, F.; De Bruyn, I.; De Clercq, J.; D'Hondt, J.; Deroover, K.; Lowette, S.; Moortgat, S.; Moreels, L.; Python, Q.; Skovpen, K.; Van Mulders, P.; Van Parijs, I.; Bakhshiansohi, H.; Bondu, O.; Brochet, S.; Bruno, G.; Caudron, A.; Delaere, C.; Delcourt, M.; De Visscher, S.; Francois, B.; Giammanco, A.; Jafari, A.; Komm, M.; Krintiras, G.; Lemaitre, V.; Magitteri, A.; Mertens, A.; Michotte, D.; Musich, M.; Piotrzkowski, K.; Quertenmont, L.; Szilasi, N.; Marono, M. Vidal; Wertz, S.; Beliy, N.; Caebergs, T.; Daubie, E.; Hammad, G. H.; Harkonen, J.; Lampen, T.; Luukka, P.; Peltola, T.; Tuominen, E.; Tuovinen, E.; Eerola, P.; Tuuva, T.; Baulieu, G.; Boudoul, G.; Caponetto, L.; Combaret, C.; Contardo, D.; Dupasquier, T.; Gallbit, G.; Lumb, N.; Mirabito, L.; Perries, S.; Vander Donckt, M.; Viret, S.; Agram, J. -. L.; Andrea, J.; Bloch, D.; Bonnin, C.; Brom, J. -. M.; Chabert, E.; Chanon, N.; Charles, L.; Conte, E.; Fontaine, J. -Ch; Gross, L.; Hosselet, J.; Jansova, M.; Tromson, D.; Autermann, C.; Feld, L.; Karpinski, W.; Kiesel, K. M.; Klein, K.; Lipinski, M.; Ostapchuk, A.; Pierschel, G.; Preuten, M.; Rauch, M.; Schael, S.; Schomakers, C.; Schulz, J.; Schwering, G.; Wlochal, M.; Zhukov, V.; Pistone, C.; Fluegge, G.; Kuensken, A.; Pooth, O.; Stahl, A.; Aldaya, M.; Asawatangtrakuldee, C.; Beernaert, K.; Bertsche, D.; Contreras-Campana, C.; Eckerlin, G.; Eckstein, D.; Eichhorn, T.; Gallo, E.; Garcia, J. Garay; Hansen, K.; Haranko, M.; Harb, A.; Hauk, J.; Keaveney, J.; Kalogeropoulos, A.; Kleinwort, C.; Lohmann, W.; Mankel, R.; Maser, H.; Mittag, G.; Muhl, C.; Mussgiller, A.; Perrey, H.; Pitzl, D.; Reichelt, O.; Savitskyi, M.; Schuetze, P.; Spannagel, S.; Walsh, R.; Zuber, A.; Biskop, H.; Buhmann, P.; Centis-Vignali, M.; Garutti, E.; Haller, J.; Hoffmann, M.; Junkes, A.; Klanner, R.; Lapsien, T.; Matysek, M.; Perieanu, A.; Scharf, C. h.; Schleper, P.; Schmidt, A.; Schwandt, J.; Sonneveld, J.; Steinbrueck, G.; Vormwald, B.; Wellhausen, J.; Abbas, M.; Amstutz, C.; Barvich, T.; Barth, C. h.; Boegelspacher, F.; De Boer, W.; Butz, E.; Casele, M.; Colombo, F.; Dierlamm, A.; Freund, B.; Hartmann, F.; Heindl, S.; Husemann, U.; Kornmeyer, A.; Kudella, S.; Muller, T. h.; Simonis, H. J.; Steck, P.; Weber, M.; Weiler, T. h.; Anagnostou, G.; Asenov, P.; Assiouras, P.; Daskalakis, G.; Kyriakis, A.; Loukas, D.; Paspalaki, L.; Sikler, F.; Veszpremi, V.; Bhardwaj, A.; Dalal, R.; Jain, G.; Ranjan, K.; Bakhshiansohl, H.; Behnamian, H.; Khakzad, M.; Naseri, M.; Cariola, P.; Creanza, D.; De Palma, M.; De Robertis, G.; Fiore, L.; Franco, M.; Loddo, F.; Sala, G.; Silvestris, L.; Maggi, G.; My, S.; Selvaggi, G.; Albergo, S.; Cappello, G.; Chiorboli, M.; Costa, S.; Di Mattia, A.; Giordano, F.; Potenza, R.; Saizu, M. A.; Tricomi, A.; Tuve, C.; Barbagli, G.; Brianzi, M.; Ciaranfi, R.; Ciulli, V.; Civinini, C.; D'Alessandro, R.; Focardi, E.; Latino, G.; Lenzi, P.; Meschini, M.; Paoletti, S.; Russo, L.; Scarlini, E.; Sguazzoni, G.; Strom, D.; Viliani, L.; Ferro, F.; Lo Vetere, M.; Robutti, E.; Dinardo, M. E.; Fiorendi, S.; Gennai, S.; Malvezzi, S.; Manzoni, R. A.; Menasce, D.; Moroni, L.; Pedrini, D.; Azzi, P.; Bacchetta, N.; Bisello, D.; Dall'Osso, M.; Pozzobon, N.; Tosi, M.; De Canio, F.; Gaioni, L.; Manghisoni, M.; Nodari, B.; Riceputi, E.; Re, V.; Traversi, G.; Comotti, D.; Ratti, L.; Solestizi, L. Alunni; Biasini, M.; Bilei, G. M.; Cecchi, C.; Checcucci, B.; Ciangottini, D.; Fano, L.; Gentsos, C.; Ionica, M.; Leonardi, R.; Manoni, E.; Mantovani, G.; Marconi, S.; Mariani, V.; Menichelli, M.; Modak, A.; Morozzi, A.; Moscatelli, F.; Passeri, D.; Placidi, P.; Postolache, V.; Rossi, A.; Saha, A.; Santocchia, A.; Storchi, L.; Spiga, D.; Androsov, K.; Azzurri, P.; Arezzini, S.; Bagliesi, G.; Basti, A.; Boccali, T.; Borrello, L.; Bosi, F.; Castaldi, R.; Ciampa, A.; Ciocci, M. A.; Dell'Orso, R.; Donato, S.; Fedi, G.; Giassi, A.; Grippo, M. T.; Ligabue, F.; Lomtadze, T.; Magazzu, G.; Martini, L.; Mazzoni, E.; Messineo, A.; Moggi, A.; Morsani, F.; Palla, F.; Palmonari, F.; Raffaelli, F.; Rizzi, A.; Savoy-Navarro, A.; Spagnolo, P.; Tenchini, R.; Tonelli, G.; Venturi, A.; Verdini, P. G.; Bellan, R.; Costa, M.; Covarelli, R.; Rolo, M. Da Rocha; Demaria, N.; Rivetti, A.; Dellacasa, G.; Mazza, G.; Migliore, E.; Monteil, E.; Pacher, L.; Ravera, F.; Solano, A.; Fernandez, M.; Gomez, G.; Jaramillo Echeverria, R.; Moya, D.; Gonzalez Sanchez, F. J.; Vila, I.; Virto, A. L.; Abbaneo, D.; Ahmed, I.; Albert, E.; Auzinger, G.; Berruti, G.; Bianchi, G.; Blanchot, G.; Bonnaud, J.; Caratelli, A.; Ceresa, D.; Christiansen, J.; Cichy, K.; Daguin, J.; D'Auria, A.; Detraz, S.; Deyrail, D.; Dondelewski, O.; Faccio, F.; Frank, N.; Gadek, T.; Gill, K.; Honma, A.; Hugo, G.; Casas, L. M. Jara; Kaplon, J.; Kornmayer, A.; Kottelat, L.; Kovacs, M.; Krammer, M.; Lenoir, P.; Mannelli, M.; Marchioro, A.; Marconi, S.; Mersi, S.; Martina, S.; Michelis, S.; Moll, M.; Onnela, A.; Orfanelli, S.; Pavis, S.; Peisert, A.; Pernot, J. -. F.; Petagna, P.; Petrucciani, G.; Postema, H.; Rose, P.; Tropea, P.; Troska, J.; Tsirou, A.; Vasey, F.; Vichoudis, P.; Verlaat, B.; Zwalinski, L.; Bachmair, F.; Becker, R.; di Calafiori, D.; Casal, B.; Berger, P.; Djambazov, L.; Donega, M.; Grab, C.; Hits, D.; Hoss, J.; Kasieczka, G.; Lustermann, W.; Mangano, B.; Marionneau, M.; del Arbol, P. Martinez Ruiz; Masciovecchio, M.; Meinhard, M.; Perozzi, L.; Roeser, U.; Starodumov, A.; Tavolaro, V.; Wallny, R.; Zhu, D.; Amsler, C.; Bosiger, K.; Caminada, L.; Canelli, F.; Chiochia, V.; de Cosa, A.; Galloni, C.; Hreus, T.; Kilminster, B.; Lange, C.; Maier, R.; Ngadiuba, J.; Pinna, D.; Robmann, P.; Taroni, S.; Yang, Y.; Bertl, W.; Deiters, K.; Erdmann, W.; Horisberger, R.; Kaestli, H. -. C.; Kotlinski, D.; Langenegger, U.; Meier, B.; Rohe, T.; Streuli, S.; Chen, P. -. H.; Dietz, C.; Grundler, U.; Hou, W. -. S.; R. -. S., Lu; Moya, M.; Cussans, D.; Flacher, H.; Goldstein, J.; Grimes, M.; Jacob, J.; El Nasr-Storey, S. Seif; Cole, J.; Hoad, C.; Hobson, P.; Morton, A.; Reid, I. D.; Auzinger, G.; Bainbridge, R.; Dauncey, P.; Hall, G.; James, T.; Magnan, A. -. M.; Pesaresi, M.; Raymond, D. M.; Uchida, K.; Coughlan, J. A.; Harder, K.; Ilic, J.; Tomalin, I. R.; Garabedian, A.; Heintz, U.; Narain, M.; Nelson, J.; Sagir, S.; Speer, T.; Swanson, J.; Tersegno, D.; Watson-Daniels, J.; Chertok, M.; Conway, J.; Conway, R.; Flores, C.; Lander, R.; Pellett, D.; Ricci-Tam, F.; Squires, M.; Thomson, J.; Yohay, R.; Burt, K.; Ellison, J.; Hanson, G.; Olmedo, M.; Si, W.; Yates, B. R.; Gerosa, R.; Sharma, V.; Vartak, A.; Yagil, A.; Della Porta, G. Zevi; Dutta, V.; Gouskos, L.; Incandela, J.; Kyre, S.; Mullin, S.; Patterson, A.; Qu, H.; White, D.; Dominguez, A.; Bartek, R.; Cumalat, J. P.; Ford, W. T.; Jensen, F.; Johnson, A.; Krohn, M.; Leontsinis, S.; Mulholland, T.; Stenson, K.; Wagner, S. R.; Apresyan, A.; Bolla, G.; Burkett, K.; Butler, J. N.; Canepa, A.; Cheung, H. W. K.; Chramowicz, J.; Christian, D.; Cooper, W. E.; Deptuch, G.; Derylo, G.; Gingu, C.; Grunendahl, S.; Hasegawa, S.; Hoff, J.; Howell, J.; Hrycyk, M.; Jindariani, S.; Johnson, M.; Kahlid, F.; Lei, C. M.; Lipton, R.; De Sa, R. Lopes; Liu, T.; Los, S.; Matulik, M.; Merkel, P.; Nahn, S.; Prosser, A.; Rivera, R.; Schneider, B.; Sellberg, G.; Shenai, A.; Spiegel, L.; Tran, N.; Uplegger, L.; Voirin, E.; Berry, D. R.; Chen, X.; Ennesser, L.; Evdokimov, A.; Evdokimov, O.; Gerber, C. E.; Hofman, D. J.; Makauda, S.; Mills, C.; Gonzalez, I. D. Sandoval; Alimena, J.; Antonelli, L. J.; Francis, B.; Hart, A.; Hill, C. S.; Parashar, N.; Stupak, J.; Bortoletto, D.; Bubna, M.; Hinton, N.; Jones, M.; Miller, D. H.; Shi, X.; Tan, P.; Baringer, P.; Bean, A.; Khalil, S.; Kropivnitskaya, A.; Majumder, D.; Wilson, G.; Ivanov, A.; Mendis, R.; Mitchell, T.; Skhirtladze, N.; Taylor, R.; Anderson, I.; Fehling, D.; Gritsan, A.; Maksimovic, P.; Martin, C.; Nash, K.; Osherson, M.; Swartz, M.; Xiao, M.; Acosta, J. G.; Cremaldi, L. M.; Oliveros, S.; Perera, L.; Summers, D.; Bloom, K.; Claes, D. R.; Fangmeier, C.; Suarez, R. Gonzalez; Monroy, J.; Siado, J.; Hahn, K.; Sevova, S.; Sung, K.; Trovato, M.; Bartz, E.; Gershtein, Y.; Halkiadakis, E.; Kyriacou, S.; Lath, A.; Nash, K.; Osherson, M.; Schnetzer, S.; Stone, R.; Walker, M.; Malik, S.; Norberg, S.; Vargas, J. E. Ramirez; Alyari, M.; Dolen, J.; Godshalk, A.; Harrington, C.; Iashvili, I.; Kharchilava, A.; Nguyen, D.; Parker, A.; Rappoccio, S.; Roozbahani, B.; Alexander, J.; Chaves, J.; Chu, J.; Dittmer, S.; Mcdermott, K.; Mirman, N.; Rinkevicius, A.; Ryd, A.; Salvati, E.; Skinnari, L.; Soffi, L.; Tao, Z.; Thom, J.; Tucker, J.; Zientek, M.; Akgun, B.; Ecklund, K. M.; Kilpatrick, M.; Nussbaum, T.; Zabel, J.; Betchart, B.; Covarelli, R.; Demina, R.; Hindrichs, O.; Petrillo, G.; Eusebi, R.; Osipenkov, I.; Perloff, A.; Ulmer, K. A.; Delannoy, A. G.; D'Angelo, P.; Johns, W.

doi:10.1140/epjc/s10052-017-5115-z

The high luminosity upgrade of the Large Hadron Collider, foreseen for 2026, necessitates the replacement of the CMS experiment's silicon tracker. The innermost layer of the new pixel detector will be exposed to severe radiation, corresponding to a 1 MeV neutron equivalent fluence of up to Phi(eq) = 2x10(16) cm(-2), and an ionising dose of approximate to 5 MGy after an integrated luminosity of 3000 fb(-1). Thin, planar silicon sensors are good candidates for this application, since the degradation of the signal produced by traversing particles is less severe than for thicker devices. In this paper, the results obtained from the characterisation of 100 and 200 mu m thick p-bulk pad diodes and strip sensors irradiated up to fluences of Phi(eq) = 1.3 x 10(16) cm(-2) are shown.