Influência de defeitos e da qualidade superficial no desempenho do cristal de iodeto de mercúrio aplicado como detector de radiação - Martins, João Francisco Trencher (2015)
Os compostos semicondutores com alto número atômico e energia de banda proibida larga vêm sendo pesquisados como detectores de radiação X e gama, com alta resolução energética, operando à temperatura ambiente. O denominador comum dos materiais semicondutores, que operam à temperatura ambiente, é a dificuldade em crescer cristais com pureza química elevada e boa estequiometria. O desenvolvimento deste tipo de detectores semicondutores de radiação é ainda um desafio tecnológico e tem deparado com muitos fatores limitantes, tais como: material de partida com qualidade compatível para o uso no crescimento de cristal, baixa estabilidade do detector ao longo do tempo, oxidação superficial e outras dificuldades relatadas na literatura, que limitam o seu uso. Neste trabalho, estabeleceu-se a metodologia de transporte físico de vapor (PVT) para a purificação e crescimento do cristal semicondutor de Iodeto de Mercúrio (HgI2). Cristais de HgI2 com orientação cristalina, estequiometria e morfologia da superfície adequadas foram obtidos por essa técnica. Uma redução nítida de impurezas após a purificação pode ser observada e o nível de impureza presente nos cristais não interferiu nas suas estruturas cristalinas. Uma boa morfologia com uniformidade nas camadas da superfície foi encontrada nos cristais, indicando uma boa orientação na estrutura cristalina. Um estudo inédito foi realizado no Laboratório da University of Freiburg, sob a coordenação do Prof. Michael Fiederle, com o intuito de aumentar a estabilidade do detector de HgI2 ao longo do tempo. A aplicação de diferentes tipos de resina polimérica para encapsulamento dos detectores HgI2 foi realizada e estudada, no intuito de proteger o cristal de HgI2 das reações com os gases atmosféricos e isolar eletricamente a superfície dos cristais. Quatro resinas poliméricas foram analisadas, cujas composições são: Resina n 1: 50% - 100% de heptano, 10% - 25% metilcicloexano, <1% de ciclo-hexano; Resina n2: 25% - 50% de etanol, 25% - 50% de acetona, <2,5% de acetato de etilo; Resina n3: 50% - 100% de acetato de metilo, 5% - 10% de n-butilo e Resina 4: 50% - 100% de etil-2- cianoacrilato. A influência dos tipos de resina polimérica utilizada na espectroscopia de desempenho do detector semicondutor HgI2 é, claramente, demonstrada. O melhor resultado foi encontrado para o detector encapsulado com resina n3. Um aumento de até 26 vezes no tempo de estabilidade, como detector de radiação, foi observado para os detectores encapsulados com resina em comparação com o detector não encapsulado, exposto à atmosfera.