Para superar as baixas eficiências de coleta e utilização de fontes de transdutores planares convencionais em baterias isótopos betavoltaicas, projetamos uma estrutura de transdução em filme fino composta por um arranjo cônico truncado (TCA) tridimensional ordenado baseado no semicondutor de larga faixa de banda TiO2. Simulações de Monte Carlo combinando Geant4 e CASINO são utilizadas para examinar sistematicamente as trajetórias de transporte e as características de deposição de energia das partículas β emitidas por 63 Ni dentro das estruturas de TCA e filme de referência. Propomos uma estratégia de otimização para transdutores betavoltaicos à base de TiO2, focando em como a geometria do material de transdução - especificamente a altura de truncamento, o passo do arranjo e a espessura do filme de TiO2 subjacente - governa a distribuição espacial da energia depositada, revelando assim os fatores-chave que limitam a eficiência de deposição. Simulações mostram que, para 1000 partículas β incidentes (energia total 17,4 × 10 3 keV), um TCA com um filme base de TiO2 de 400 nm, uma altura de truncamento de 1200 nm e sem espaço entre arranjos resulta em uma energia depositada máxima de ∼11,6 × 10 3 keV, correspondente a uma eficiência de deposição absoluta de ∼66,7%. Comparado a um filme planar, a eficiência de deposição de energia dentro do volume efetivo aumenta em 7,35%. Esses resultados fornecem suporte teórico essencial e orientação técnica para a otimização do desempenho de dispositivos betavoltaicos de TiO2 de larga banda.
Zhou et al. (Wed,) estudaram esta questão.