Nome progetto

STITCHED MAPS: un nuovo sensore monolitico a pixel attivi di silicio di grande superficie, elevate velocità e tollerante al danno da radiazione per sistemi di tracciamento di particelle cariche di estrema precisione  
STITCHED MAPS: a novel large area, fast, radiation-tolerant monolithic active pixel sensor for tracking devices of unprecedented precision

Idea progettuale

Negli ultimi anni, lo sviluppo dei sensori CMOS MAPS (“Monolithic Active Pixel Sensors) ha rappresentato un eccezionale traguardo per i rivelatori al silicio. In tali dispositivi, il sensore e l’elettronica di lettura sono realizzati nello stesso substrato di silicio.  Lo stato dell’arte di questa tecnologia è rappresentato dal sensore a picxel ALPIDE, siluppato per l’esperimento ALICE ad LHC. Si tratta di un sensore di 15x30 mm2 contenente pixel di dimensioni 27x29 μm2 e con uno spessore di soli 50 m. Il progetto STITCHED-MAPS svilupperà una nuova generazione di MAPS con caratteristiche quasi ideali: grande superfice sensibile sino a 14x14 cm2, elettronica di front-end veloce da permetterne l’uso ai collider od a bersaglio fisso con frequenze d interazioni sino ad 1 MHz, buona tolleranza alla radiazione e spessore pari od inferiore ai 50 m. L’idea alla base di STITCHED-MAPS è l’impiego dello stitching, una tecnologia che permette di realizzare un sensore di “imaging” più grande del campo di visione del sistema litografico con cui viene realizzato. Con questa tecnica, sensori di dimensione arbitraria possono in principio essere realizzati, ed il limite fisico diventa la dimensione del wafer di silicio.  La possibilità di costruire sistemi di tracciamento a pixel di silicio su sensori di simili dimensioni rappresenterebbe un passo in avanti da giganti per diversi esperimenti futuri a bersaglio fisso od a collisionatori.  Inoltre, sensori a pixel di grande area e di costo contenuto sarebbero molto appetibili per applicazioni mediche o per misure di interesse astrofisico. 
 
In recent years, a tremendous achievement in silicon detectors has been the development of the CMOS Monolithic Active Pixel Sensors (MAPS), with the sensor and the frontend readout implemented on a single silicon substrate. Presently, the state of the art is the pixel sensor ALPIDE developed for the ALICE experiment at the LHC. This 15x30 mm2 sensor features a pixel size of 27x29 μm2 with a thickness of only 50 μm. STITCHED-MAPS will develop a new generation MAPS with almost ideal characteristics: very large area up to 14x14 cm2, fast front-end able to be operated even at interaction rates exceeding 1 MHz, moderate radiation tolerance, and a thickness of 50 μm or less. The key idea of STITCHED-MAPS is to use the stitching, a technology that allows an image sensor that is larger than the field of view of the lithographic equipment to be fabricated. In this way, sensors of arbitrary size can be manufactured, the only limit being the size of the wafers. The possibility to construct a silicon pixel tracker based on such large area sensors would be a breakthrough for several future fixed target and collider experiments. Furthermore, cheap large area pixel sensors might be also very attractive also for medical applications or astrophysics measurements.

Campo principale di ricerca

Fisica Sperimentale, fisica nucleare ad energie ultrarelativistiche; fisica dei rivelatori a semiconduttore Attività di didattica, di didattica integrativa e di servizio agli studenti da svolgere: 
 
Teaching activity required 
L'impegno didattico sarà svolto nell'ambito dei corsi di insegnamento di discipline appartenenti al settore FIS/01- fisica sperimentale, in base alla programmazione della didattica dipartimentale, nell’ambito dei corsi di Fisica del Politecnico di Bari nelle sedi di Bari e Taranto, e in attività di tutoraggio e di supporto agli studenti per un totale di 350 ore/anno. 
The teaching activity will be performed within the courses belonging to the Scientificdisciplinary sector FIS/01 and, in particular, will be based on the teaching plan of the physics courses of the Politecnico of Bari, held in Bari and Taranto and in tutoring and supporting activities for students for a total of 350 hours per year 

Competenze richieste 
Required competencies 
1) Avanzata conoscenza della fisica sperimentale delle interazioni adroniche, con particolare riferimento alla fisica delle interazioni tra ioni pesanti ultra-relativistici; 2) Buona conoscenza degli strumenti matematici e statistici necessari alla raccolta ed elaborazione di dati sperimentali, nonché alla simulazione con tecniche Monte Carlo degli apparati sperimentali. 3) Avanzata conoscenza dei dispositivi a pixel per la rivelazione e il tracciamento della radiazione ionizzante   
1) Advanced knowledge of the experimental physics of hadronic interactions, and in particular of ultra-relativistic heavy-ion collisions; 2) Good knowledge of mathematical and statistical tools needed for collection and processing of experimental data and simulation with Monte Carlo approach of experimental apparatuses.  3) Advanced knowledge of pixel devices for the detection and tracking of ionizing particles.

Esperienze di ricerca richieste

1) Esperienza consolidata nello sviluppo, caratterizzazione e gestione di rivelatori a pixel di silicio con particolare riferimento a rivelatori di vertice in esperimenti di fisica agli acceleratori. 2) Buona esperienza nelle analisi di fisica in collisioni tra ioni pesanti ultra-relativistici e nelle tecniche di simulazione dei relativi apparati sperimentali. 3) Esperienza di coordinamento a livello internazionale di attività sperimentale, con particolare rilievo alle tematiche dell’idea progettuale.   
1) Consolidated expertise in development, characterisation and management of silicon pixel detectors, in particular in the case of micro-vertex detectors in accelerator-based experiments.  2) Good expertise in physics analysis of ultra-relativistic heavy-ion collisions and in the simulation technique of the related experimental apparatuses  3) Expertise in coordination at international level of experimental activities related to the subject of this program. 

Competenze informatiche richieste 
Ottima conoscenza delle tecniche di programmazione object-oriented in linguaggio c++ e dell’ambiente di analisi di fisica delle particelle ROOT, nonché di software per la gestione di progetti di sviluppo software quale git 
Excellent knowledge of c++ object-oriented language and of the framework ROOT for physics analyses. Good knowledge of the “git” tool for the management of large software development projects.

Servizio agli studenti Assistenza didattica e tesi di laurea, di dottorato e tirocini 
Teaching assistance and support to thesis projects.