Influencia de la irradiación con neutrones de películas de Óxido de Tungsteno dopadas con boro en sus propiedades eléctricas

Abstract

En el presente trabajo se ha investigado la influencia de la irradiación neutrónica sobre películas de óxido de tungsteno dopadas con boro, respecto a sus propiedades eléctricas. Las películas delgadas de WO3:B, con B en el rango del 1 al 14% (% atómico), fueron fabricadas por la técnica de rociado pirolítico sobre sustratos de vidrio con recubrimiento conductor (Sn02:F) y sobre sustratos de alúmina. La solución precursora utilizada es una solución acuosa de ácido túngstico (H2W04), al cual se añaden diferentes cantidades de boro ((Et3NH)2 10B12H12) y se calienta a 80 °C aproximadamente con agitación hasta la disolución total. La estructura cristalina fue analizada por difracción de rayos X y la morfología por microscopia electrónica de barrido. Las películas delgadas de WO3:B con % B at. de hasta 9% poseen una estructura cristalina correspondiente al tritóxido de tungsteno hidratado (WO3 (H20) 0.33), en la fase ortorrómbica, y una estructura cristalina de W25OO73 en la fase monoclínica. Mientras que para mayores concentraciones solo tienen la fase monoclínica W25O73. Su morfología está constituida de agregados de partículas con una estructura porosa. Para el estudio sistemático de la interacción de neutrones con películas delgadas de WO3:B, estas fueron irradiadas con neutrones térmicos en el reactor nuclear RP-10 del Centro Nuclear de Huarangal, del Instituto Peruano de Energía Nuclear (IPEN). La irradiación con neutrones no induce cambios visibles en la estructura cristalina, mientras que las películas de WO3:B irradiadas tienen una superficie con una mayor densidad de poros que las películas· sin irradiar esto debido a que se emiten partículas alfa como consecuencia de la captura neutrónica del B10 al interaccionar con los neutrones térmicos. Debido al gran potencial de WO3 como material catódico utilizado en microbacterias, optamos por analizar las películas de WO3:B como material catódico, para lo cual se realizó un estudio electroquímico. Un parámetro fundamental de este análisis es la cantidad de carga intercalada, que se obtiene de la voltametría cíclica de las películas WO3:B depositadas sobre sustratos de vidrio con recubrimiento conductor, y este análisis se realizó para muestras sin irradiar e irradiadas con neutrones. La capacidad de carga intercalada del WO3:B aumenta un poco hasta 10% B y luego disminuye para mayores concentraciones, y no se modifica luego de la interacción con neutrones. También se estudiaron las películas de WO3:B sin irradiar e irradiadas obtenidas sobre sustrato de alúmina que contienen electrodos de oro como sensor de gas propano. Las películas de W03 puras manifiestan la mejor sensibilidad respecto de las películas de WO3:B La interacción con neutrones térmicos produce un incremento de la sensibilidad del WO3 de 80% respecto a la sensibilidad de las películas de WO3 sin irradiar, mientras que la sensibilidad del WO3:B irradiada disminuye alrededor de 20 % en las películas de WO3:B.