关于60Co伽马辐射对纳米结构α-MoO3性能影响的研究及其在光电子和光子器件中的应用

摘要： 当与处于γ辐射暴露环境中的光电和光子器件相互作用时，伽马射线具有使原子电离和位移的足够能量，这些器件可能受到伽马辐射的影响，导致其物理性质发生变化，进而影响器件性能。为了有效设计适用于辐射暴露环境的器件，全面研究半导体材料在伽马辐射影响下的物理性质至关重要。本文通过水热法成功合成了正交相MoO3纳米颗粒（平均晶粒尺寸为135.31 nm），该材料是光电和光子器件的潜在候选材料。随后首次采用XRD、FESEM、FTIR和UV-Vis-NIR分光光度计对60Co源产生的低（10 kGy）和高（120 kGy）吸收剂量γ射线辐照下纳米颗粒的性质进行了表征，并研究了吸收剂量的影响。观测到α-MoO3纳米颗粒在伽马辐照后不同物理性质发生显著变化。XRD图谱显示：低剂量（10 kGy）辐照时平均晶粒尺寸、衍射强度和结晶度降低，高剂量（120 kGy）辐照时则升高，对应计算获得的平均晶粒尺寸分别为127.79 nm和136 nm。然而晶格应变和位错密度随吸收剂量的变化趋势与晶粒尺寸相反，这一结果有力证实了低剂量导致结晶度恶化而高剂量改善结晶度的现象。FESEM结果表明伽马剂量对层状结构形貌和晶粒尺寸产生显著影响。光学研究表明带隙从2.78 eV逐渐增大至2.90 eV，该行为与电子局域态减少相关。这些结果表明α-MoO3纳米颗粒能耐受高剂量伽马辐射，使其成为γ射线暴露环境应用中光电和光子器件的理想候选材料。