[ca] Aquesta tesi presenta el desenvolupament de detectors de baixa amplificació per avalanxa (LGAD) a l'Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM). El treball se centra principalment en el disseny, l'optimització i la fabricació de sensors LGAD per a experiments de física d'altes energies (HEP) i, específicament, per a experiments del Gran Col·lisionador d'Hadrons d'alta lluminositat (HL-LHC) al CERN. El HL-LHC té com a objectiu una actualització en els propers anys, augmentant la seva lluminositat per permetre la recopilació de més dades en períodes de temps més curts, la qual cosa, alhora, incrementarà la probabilitat de descobrir noves partícules. Com a conseqüència, els detectors de silici utilitzats en els experiments del HL-LHC han de demostrar una tolerància excepcional a la radiació, així com un rendiment excel·lent de seguiment i temporització per evitar els efectes de superposició (pile-up), sent els LGAD un candidat excel·lent per a complir aquesta tasca ambiciosa. Tot i que el desenvolupament principal dels LGAD s'ha enfocat en experiments de HEP, aquests detectors també ofereixen aplicacions potencials més enllà d'aquest camp. Concretament, els LGAD tenen un gran potencial per a la detecció de partícules de baixa penetració en silici. Per tal d'adaptar-se a aquestes aplicacions, va ser necessari un redisseny dels LGAD, ja que originalment estaven optimitzats exclusivament per a experiments de HEP. Com a resultat, es va desenvolupar el nLGAD a l'IMB-CNM, el qual manté el rendiment excel·lent dels dispositius LGAD tradicionals, però optimitzat específicament per a la detecció de partícules de baixa penetració. El disseny, l'optimització i la fabricació de sensors nLGAD de l'IMB-CNM representen un aspecte significatiu d'aquesta tesi. A més, un LGAD o nLGAD es pot personalitzar tecnològicament per assolir un factor d'ompliment del 100 %, fet que és crucial per a aplicacions que requereixen una sensibilitat millorada dels detectors de silici. Aquesta tesi tractarà específicament el potencial del Trench iLGAD (TiLGAD) per assolir aquest objectiu. En conjunt, aquest treball cobrirà el disseny, la simulació, l'optimització, la fabricació i la caracterització dels sensors LGAD de l'IMB-CNM en diverses configuracions tecnològiques, cadascuna adaptada per abordar qüestions clau en l'àmbit de la detecció de partícules.

[es] Esta tesis presenta el desarrollo de detectores de baja ganancia por avalancha (LGAD) en el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM). El trabajo se centra principalmente en el diseño, optimización y fabricación de sensores LGAD para experimentos de física de altas energías (HEP) y, específicamente, para experimentos del Gran Colisionador de Hadrones de Alta Luminosidad (HL-LHC) en el CERN. El HL-LHC tiene como objetivo una actualización en los próximos años, aumentando su luminosidad para permitir la recopilación de más datos en periodos de tiempo más cortos, lo que, a su vez, incrementará la probabilidad de descubrir nuevas partículas. Como consecuencia, los detectores de silicio utilizados en los experimentos del HL-LHC deben demostrar una tolerancia excepcional a la radiación, así como un rendimiento sobresaliente en términos de seguimiento y temporización para evitar los efectos de superposición, siendo el LGAD un excelente candidato para cumplir con esta ambiciosa tarea. Aunque el desarrollo principal de los LGAD se ha enfocado en experimentos de HEP, estos detectores también ofrecen aplicaciones potenciales más allá de este campo. Concretamente, los LGAD tienen gran potencial para la detección de partículas de baja penetración en silicio. Para acomodar estas aplicaciones, fue necesario rediseñar el LGAD, ya que originalmente estaba optimizado exclusivamente para los experimentos de HEP. Como resultado, se desarrolló el nLGAD en el IMB-CNM, que mantiene el excelente rendimiento de los dispositivos LGAD tradicionales, pero optimizado específicamente para la detección de partículas de baja penetración. El diseño, optimización y fabricación de sensores nLGAD del IMB-CNM representan un aspecto significativo de esta tesis. Además, un LGAD o nLGAD puede personalizarse tecnológicamente para lograr un factor de llenado del 100 %, lo cual es crucial para aplicaciones que requieren una mayor sensibilidad en los detectores de silicio. Esta tesis abordará específicamente el potencial del Trench iLGAD (TiLGAD) para alcanzar este objetivo. En conjunto, este trabajo abarcará el diseño, simulación, optimización, fabricación y caracterización de los sensores LGAD del IMB-CNM en diversas configuraciones tecnológicas, cada una adaptada para abordar cuestiones clave en el ámbito de la detección de partículas.