Desarrollo de detectores de radiación basados en BiSI/Carbono: Optimización de composición y tratamiento térmico

Abstract

Los detectores de semiconductores ofrecen ventajas frente a las tecnologías tradicionales como mayor sensibilidad, resolución energética y portabilidad. Además, los de semiconductores compuestos pueden operar eficientemente a temperatura ambiente. Esta investigación se centra en la fabricación de pellets de un nanocompósito de BiSI y carbono amorfo y el estudio de detectores fabricados con estos pellets. Se fabricaron pellets de nanocompósito con dos relaciones de BiSi:C, 90:10 y 75:25 sometidos a tratamiento térmico in situ (durante el prensado) y ex situ (posterior). Los materiales de partida y los pellets se caracterizaron por difracción de rayos X de polvo (DRX). Se confirmó la formación de una única fase de BiSI, estable después de ambos tratamientos térmicos. La microscopía electrónica de barrido (SEM) reveló que el polvo inicial consiste en nanovarillas de 300 nm de ancho y partículas de carbono amorfas de 5,7 μm de diámetro en promedio. Mediante SEM se observó la coalescencia de las partículas de carbono en los pellets con tratamiento térmico in situ, en la superficie y en el interior; no así para los pellets tratados ex situ. A partir de los pellets obtenidos se fabricaron prototipos de detectores. Se caracterizaron mediante curvas de corriente-voltaje (I-V), en oscuro y en exposición a fuentes de luz visible. Se obtuvieron valores de corriente oscura menores cuando la proporción de carbono es mayor, y valores de resistividad del orden de 109 -1011 Ω∙cm. La siguiente etapa consistirá en evaluar la respuesta de los dispositivos a rayos X de baja energía, con el objetivo de avanzar hacia futuras aplicaciones.