Lecture de capteurs AC-LGAD pour EIC – ROAD_4_EIC

A l’horizon 2030 une nouvelle machine dédiée à l’étude de la structure des nucléons et des noyaux verra le jour : le futur Collisionneur Electron-Ion (EIC). La contribution technique qu’adresse ce projet de R&D (conception d’un ASIC de grande taille dédié à la lecture de capteurs AC-LGAD) est ambitieuse et nécessite plusieurs itérations d’ASICs. Ce projet ouvre la voie à de nombreuses applications au sein de la collaboration EIC, en physique des particules, et a vocation à donner à la communauté française une position très forte et visible à l’international.
Les processus diffractifs et les réactions exclusives qui permettront de sonder le contenu en gluons des noyaux atomiques à EIC requièrent la détection de particules à très petit angle solide (<5mrad) avec une résolution spatiale de l’ordre de 50 um et en temps de l’ordre de 30 ps. Aucun détecteur compact peut à ce jour fournir des mesures 4D (position et temps) avec ces résolutions. Cependant, de nouveaux capteurs dits LGAD (Low Gain Avalanche Diodes) avec un couplage capacitif (AC) offrent une voie très prometteuse. De nombreux détecteurs d’EIC prévoient l’emploi d’AC-LGADs, dont les Roman Pots placés très à l’avant pour la détection à très petits angles.
Les performances de ce type de capteurs couplés à une micro-électronique complexe doivent être évaluées. Le but de ce projet est de développer un ASIC de lecture (32x32 voies) dédié aux AC-LGAD et de caractériser l’ensemble capteur+ASIC dans un environnement proche des conditions expérimentales.
Notre consortium est composé d’experts reconnus internationalement en micro-électronique et en caractérisation de détecteurs semi-conducteurs. En s’appuyant sur une équipe de BNL, qui nous fournit des AC-LGADs, nous disposons de toutes les compétences requises pour une maîtrise complète de l’ensemble «capteur+ASIC».
Un tel développement, au-delà des applications à EIC est particulièrement intéressant en vue des futures expériences auprès de collisionneurs (FCC, ILC..)