Quality assurance and quality control of the $$26~\text {m}^2$$ SiPM production for the DarkSide-20k dark matter experiment

Acerbi, F.; Adhikari, P.; Agnes, P.; Ahmad, I.; Albergo, S.; Albuquerque, I. F.; Alexander, T.; Alton, A. K.; Amaudruz, P.; Angiolilli, M.; Aprile, E.; Atzori Corona, M.; Auty, D. J.; Ave, M.; Avetisov, I. C.; Azzolini, O.; Back, H. O.; Balmforth, Z.; Barrado Olmedo, A.; Barrillon, P.; Batignani, G.; Bhowmick, P.; Bloem, M.; Blua, S.; Bocci, V.; Bonivento, W.; Bottino, B.; Boulay, M. G.; Buchowicz, A.; Bussino, S.; Busto, J.; Cadeddu, M.; Cadoni, M.; Calabrese, R.; Camillo, V.; Caminata, A.; Canci, N.; Capra, A.; Caravati, M.; Cardenas-Montes, M.; Cargioli, N.; Carlini, M.; Castello, P.; Cavalcante, P.; Cebrian, S.; Cela Ruiz, J.; Chashin, S.; Chepurnov, A.; Cifarelli, L.; Cintas, D.; Cleveland, B.; Coadou, Y.; Cocco, V.; Colaiuda, D.; Conde Vilda, E.; Consiglio, L.; Costa, B. S.; Czubak, M.; D'Auria, S.; Da Rocha Rolo, M. D.; Darbo, G.; Davini, S.; De As Mundis, R.; De Cecco, S.; Dellacasa, G.; Derbin, A. V.; Capua, F. Di; Noto, L. Di; Stefano, P. Di; Dias, L. K.; Dionisi, C.; Dolganov, G.; Dordei, F.; Dronik, V.; Elersich, A.; Ellingwood, E.; Erjavec, T.; Fearon, N.; Fernandez Diaz, M.; Ficorella, A.; Fiorillo, G.; Franchini, P.; Franco, D.; Frandini Gatti, H.; Frolov, E.; Gabriele, F.; Gahan, D.; Galbiati, C.; Galiski, G.; Gallina, G.; Gallus, G.; Garbini, M.; Garcia Abia, P.; Gawdzik, A.; Gendotti, A.; Giovanetti, G. K.; Goicoechea Casanueva, V.; Gola, A.; Grandi, L.; Grauso, G.; Grilli Di Cortona, G.; Grobov, A.; Gromov, M.; Gulino, M.; Guo, C.; Hackett, B. R.; Hallin, A.; Hamer, A.; Haranczyk, M.; Hessel, T.; Horikawa, S.; Hu, J.; Hubaut, F.; Hucker, J.; Hugues, T.; Hungerford, E. V.; Ianni, A.; Ippoliti, G.; Ippolito, V.; Jamil, A.; Jillings, C.; Keloth, R.; Kemmerich, N.; Kemp, A.; Kester, Carlos E.; Kimura, M.; Kondo, K.; Korga, G.; Kotsiopoulou, L.; Koulosousas, S.; Kubankin, A.; Kunze, P.; Kuss, M.; Kuźniak, M.; Kuzwa, M.; La Commara, M.; Lai, M.; Le Guirriec, E.; Leason, E.; Leoni, A.; Lidey, L.; Lissia, M.; Luzzi, L.; Lychagina, O.; Macfadyen, O.; Machulin, I. N.; Manecki, S.; Manthos, I.; Marasciulli, A.; Margutti, G.; Mari, S. M.; Mariani, C.; Maricic, J.; Martinez, M.; Martoff, C. J.; Matteucci, G.; Mavrokoridis, K.; Mazza, E.; Mcdonald, A. B.; Merzi, S.; Messina, A.; Milincic, R.; Minutoli, S.; Mitra, A.; Monroe, J.; Moretti, E.; Morrocchi, M.; Mroz, T.; Muratova, V. N.; Murphy, M.; Murra, M.; Muscas, C.; Musico, P.; Nania, R.; Nessi, M.; Nieradka, G.; Nikolopoulos, K.; Nikoloudaki, E.; Nowak, J.; Olchanski, K.; Oleinik, A.; Oleynikov, V.; Organtini, P.; Ortiz De Solrzano, A.; Pallavicini, M.; Pandola, L.; Pantic, E.; Paoloni, E.; Papi, D.; Pastuszak, G.; Paternoster, G.; Pegoraro, P. A.; Pelczar, K.; Perez, R.; Pesudo, V.; Piacentini, S.; Pino, N.; Plante, G.; Pocar, A.; Poehlmann, M.; Pordes, S.; Pralavorio, P.; Preosti, E.; Price, D.; Puglia, S.; Queiroga Bazetto, M.; Ragusa, F.; Ramachers, Y.; Ramirez, A.; Ravinthiran, S.; Razeti, M.; Renshaw, A. L.; Rescigno, M.; Resconi, S.; Retiere, F.; Rignanese, L. P.; Rivetti, A.; Roberts, A.; Roberts, C.; Rogers, G.; Romero, L.; Rossi, M.; Rubbia, A.; Rudik, D.; Sabia, M.; Salomone, P.; Samoylov, O.; Sanfilippo, S.; Santone, D.; Santorelli, R.; Santos, E. Moura; Savarese, C.; Scapparone, E.; Schuckman, F. G.; Scioli, G.; Semenov, D. A.; Sheshukov, A.; Simeone, M.; Skensved, P.; Skorokhvatov, M. D.; Smirnov, O.; Smirnova, T.; Smith, B.; Sotnikov, A.; Spadoni, F.; Spangenberg, M.; Stefanizzi, R.; Steri, A.; Stornelli, V.; Stracka, S.; Sulis, S.; Sung, A.; Sunny, C.; Suvorov, Y.; Szelc, A. M.; Taborda, O.; Tartaglia, R.; Taylor, A.; Taylor, J.; Testera, G.; Thieme, K.; Thompson, A.; Torres-Lara, S.; Tricomi, A.; Unzhakov, E. V.; Van Uffelen, M.; Viant, T.; Viel, S.; Vishneva, A.; Vogelaar, R. B.; Vossebeld, J.; Vyas, B.; Wada, M.; Walczak, M.; Wang, Y.; Wang, H.; Westerdale, S.; Williams, L.; Wojaczyski, R.; Wojcik, M. M.; Wojcik, M.; Wright, T.; Xie, Y.; Yang, C.; Yin, J.; Zabihi, A.; Zakhary, P.; Zani, A.; Zhang, Y.; Zhu, T.; Zichichi, A.; Zuzel, G.; Zykova, M. P.; Null, Null

doi:10.1140/epjc/s10052-025-14196-9

DarkSide-20k is a novel liquid argon dark mat- ter detector currently under construction at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) of the Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) that will push the sensitivity for Weakly Interacting Massive Particle (WIMP) detec- tion into the neutrino fog. The core of the apparatus is a dual-phase Time Projection Chamber (TPC), filled with 50 tonnes of low radioactivity underground argon (UAr) act- ing as the WIMP target. NUV-HD-cryo Silicon Photomulti- pliers (SiPM)s designed by Fondazione Bruno Kessler (FBK) (Trento, Italy) were selected as the photon sensors cover- ing two 10.5 m2 Optical Planes, one at each end of the TPC, and a total of 5 m2 photosensitive surface for the liq- uid argon veto detectors. This paper describes the Quality Assurance and Quality Control (QA/QC) plan and proce- dures accompanying the production of FBK NUV-HD-cryo SiPM wafers manufactured by LFoundry s.r.l. (Avezzano, AQ, Italy). SiPM characteristics are measured at 77 K at the wafer level with a custom-designed probe station. As of March 2025, 1314 of the 1400 production wafers (94% of the total) for DarkSide-20k were tested. The wafer yield is 93.2 ± 2.5%, which exceeds the 80% specification defined in the original DarkSide-20k production plan.

Quality assurance and quality control of the $$26~\text {m}^2$$ SiPM production for the DarkSide-20k dark matter experiment / Acerbi, F.; Adhikari, P.; Agnes, P.; Ahmad, I.; Albergo, S.; Albuquerque, I. F.; Alexander, T.; Alton, A. K.; Amaudruz, P.; Angiolilli, M.; Aprile, E.; Atzori Corona, M.; Auty, D. J.; Ave, M.; Avetisov, I. C.; Azzolini, O.; Back, H. O.; Balmforth, Z.; Barrado Olmedo, A.; Barrillon, P.; Batignani, G.; Bhowmick, P.; Bloem, M.; Blua, S.; Bocci, V.; Bonivento, W.; Bottino, B.; Boulay, M. G.; Buchowicz, A.; Bussino, S.; Busto, J.; Cadeddu, M.; Cadoni, M.; Calabrese, R.; Camillo, V.; Caminata, A.; Canci, N.; Capra, A.; Caravati, M.; Cardenas-Montes, M.; Cargioli, N.; Carlini, M.; Castello, P.; Cavalcante, P.; Cebrian, S.; Cela Ruiz, J.; Chashin, S.; Chepurnov, A.; Cifarelli, L.; Cintas, D.; Cleveland, B.; Coadou, Y.; Cocco, V.; Colaiuda, D.; Conde Vilda, E.; Consiglio, L.; Costa, B. S.; Czubak, M.; D'Auria, S.; Da Rocha Rolo, M. D.; Darbo, G.; Davini, S.; De As Mundis, R.; De Cecco, S.; Dellacasa, G.; Derbin, A. V.; Capua, F. Di; Noto, L. Di; Stefano, P. Di; Dias, L. K.; Dionisi, C.; Dolganov, G.; Dordei, F.; Dronik, V.; Elersich, A.; Ellingwood, E.; Erjavec, T.; Fearon, N.; Fernandez Diaz, M.; Ficorella, A.; Fiorillo, G.; Franchini, P.; Franco, D.; Frandini Gatti, H.; Frolov, E.; Gabriele, F.; Gahan, D.; Galbiati, C.; Galiski, G.; Gallina, G.; Gallus, G.; Garbini, M.; Garcia Abia, P.; Gawdzik, A.; Gendotti, A.; Giovanetti, G. K.; Goicoechea Casanueva, V.; Gola, A.; Grandi, L.; Grauso, G.; Grilli Di Cortona, G.; Grobov, A.; Gromov, M.; Gulino, M.; Guo, C.; Hackett, B. R.; Hallin, A.; Hamer, A.; Haranczyk, M.; Hessel, T.; Horikawa, S.; Hu, J.; Hubaut, F.; Hucker, J.; Hugues, T.; Hungerford, E. V.; Ianni, A.; Ippoliti, G.; Ippolito, V.; Jamil, A.; Jillings, C.; Keloth, R.; Kemmerich, N.; Kemp, A.; Kester, Carlos E.; Kimura, M.; Kondo, K.; Korga, G.; Kotsiopoulou, L.; Koulosousas, S.; Kubankin, A.; Kunze, P.; Kuss, M.; Kuźniak, M.; Kuzwa, M.; La Commara, M.; Lai, M.; Le Guirriec, E.; Leason, E.; Leoni, A.; Lidey, L.; Lissia, M.; Luzzi, L.; Lychagina, O.; Macfadyen, O.; Machulin, I. N.; Manecki, S.; Manthos, I.; Marasciulli, A.; Margutti, G.; Mari, S. M.; Mariani, C.; Maricic, J.; Martinez, M.; Martoff, C. J.; Matteucci, G.; Mavrokoridis, K.; Mazza, E.; Mcdonald, A. B.; Merzi, S.; Messina, A.; Milincic, R.; Minutoli, S.; Mitra, A.; Monroe, J.; Moretti, E.; Morrocchi, M.; Mroz, T.; Muratova, V. N.; Murphy, M.; Murra, M.; Muscas, C.; Musico, P.; Nania, R.; Nessi, M.; Nieradka, G.; Nikolopoulos, K.; Nikoloudaki, E.; Nowak, J.; Olchanski, K.; Oleinik, A.; Oleynikov, V.; Organtini, P.; Ortiz De Solrzano, A.; Pallavicini, M.; Pandola, L.; Pantic, E.; Paoloni, E.; Papi, D.; Pastuszak, G.; Paternoster, G.; Pegoraro, P. A.; Pelczar, K.; Perez, R.; Pesudo, V.; Piacentini, S.; Pino, N.; Plante, G.; Pocar, A.; Poehlmann, M.; Pordes, S.; Pralavorio, P.; Preosti, E.; Price, D.; Puglia, S.; Queiroga Bazetto, M.; Ragusa, F.; Ramachers, Y.; Ramirez, A.; Ravinthiran, S.; Razeti, M.; Renshaw, A. L.; Rescigno, M.; Resconi, S.; Retiere, F.; Rignanese, L. P.; Rivetti, A.; Roberts, A.; Roberts, C.; Rogers, G.; Romero, L.; Rossi, M.; Rubbia, A.; Rudik, D.; Sabia, M.; Salomone, P.; Samoylov, O.; Sanfilippo, S.; Santone, D.; Santorelli, R.; Santos, E. Moura; Savarese, C.; Scapparone, E.; Schuckman, F. G.; Scioli, G.; Semenov, D. A.; Sheshukov, A.; Simeone, M.; Skensved, P.; Skorokhvatov, M. D.; Smirnov, O.; Smirnova, T.; Smith, B.; Sotnikov, A.; Spadoni, F.; Spangenberg, M.; Stefanizzi, R.; Steri, A.; Stornelli, V.; Stracka, S.; Sulis, S.; Sung, A.; Sunny, C.; Suvorov, Y.; Szelc, A. M.; Taborda, O.; Tartaglia, R.; Taylor, A.; Taylor, J.; Testera, G.; Thieme, K.; Thompson, A.; Torres-Lara, S.; Tricomi, A.; Unzhakov, E. V.; Van Uffelen, M.; Viant, T.; Viel, S.; Vishneva, A.; Vogelaar, R. B.; Vossebeld, J.; Vyas, B.; Wada, M.; Walczak, M.; Wang, Y.; Wang, H.; Westerdale, S.; Williams, L.; Wojaczyski, R.; Wojcik, M. M.; Wojcik, M.; Wright, T.; Xie, Y.; Yang, C.; Yin, J.; Zabihi, A.; Zakhary, P.; Zani, A.; Zhang, Y.; Zhu, T.; Zichichi, A.; Zuzel, G.; Zykova, M. P.; Null, Null. - In: EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS. - ISSN 1434-6052. - 85:5(2025). [10.1140/epjc/s10052-025-14196-9]