近日，中科院高能所团队研制出的目前世界上抗辐照性能最好的硅超快传感器。该传感器基于低增益雪崩放大二极管（Low-Gain Avalanche Diode, LGAD)。经过ATLAS合作组与RD50合作组的测试，该传感器是目前抗辐照性能最好的LGAD硅超快传感器，达到ATLAS实验高颗粒度高时间分辨探测器项目（High Granularity Timing Detector，HGTD）的要求，其结果已经在CERN的探测器讲座（CERN detector seminar）和欧洲核子中心（CERN）的实验新闻（EP Newsletter）上公布【1】【2】。
本项目研究的关键是在原有LGAD硅超快传感器工艺上增加了碳掺杂工艺，降低了辐照引起硅传感器中硼掺杂的移除速率，大大提高抗辐照性能。在经过高亮度LHC要求的超高辐照量（2.5×1015/cm2/s等效中子通量）后，仍能实现30-40皮秒的时间分辨率，并且可以工作在300-400V的较低电压下。经CERN束流测试验证，低工作电压避免了由单粒子击穿导致的辐照损伤。该LGAD硅超快传感器是中科院高能所与中科院微电子所合作研制，高能所负责版图设计、工艺设计与测试，微电子所负责流片。
ATLAS合作组的HGTD项目是大型强子对撞机高亮度II期升级（LHC Phase-II）升级的一部分。其目标是研制6.4平方米的抗辐照超快硅探测器，利用高精度的时间信息来区分空间上距离较近的对撞事例，从而提高探测器物理性能。该项目所研发的硅超快传感器，超快读出芯片和大面积超快探测器集成等都是国际前沿的全新技术。
以高能所为主体的中国组将承担HGTD项目超过1/3的传感器研制，近一半的探测器模块研制，与全部的前端电路板研制。另外，高能所HGTD团队也担任了HGTD项目的多个重要的管理职务，其中包括HGTD项目的项目经理。
HGTD项目受到基金委、核探测与核电子学国家重点实验室等经费支持。
高能所组在HGTD项目中承担了重要的管理组织工作。Joao Guimaraes da Costa今年3月担任ATLAS国际合作组HGTD项目经理。这是中国组成员首次担任ATLAS实验子探测器的项目经理（ATLAS合作组Level-1的核心管理职务）。梁志均担任HGTD的探测器模块组的Level-2召集人；张照茹担任HGTD风险管理召集人；赵梅担任传感器测试Level-3召集人；张杰担任HGTD的前端外围电路与探测器模块电路板的Level-3召集人；樊磊担任高压电路Level-3召集人。
【1】欧洲核子中心（CERN）的探测器讲座（Detector Seminar）， LGADs for timing detectors at HL-LHC， https://indico.cern.ch/event/1088953/
【2】欧洲核子中心（CERN）的实验新闻（EP Newsletter），High granularity timing detector for ATLAS phase II upgrade，https://ep-news.web.cern.ch/content/high-granularity-timing-detector-atlas-phase-ii-upgrade
硅超快传感器