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随着现代社会能源、信息、军事等领域对高频、大功率、高性能电力电子器件及深紫外光电器件需求的不断提高,宽禁带半导体凭其优异的材料特性成为目前研究的热点。与氮化镓（Ga N）、碳化硅（Si C）等宽禁带半导体材料相比,新型超宽禁带半导体材料氧化镓（Ga2O3）,具有更大的禁带宽度,约为4.5-5.3 e V,对应更高的击穿电场强度为8 MV/cm。巴利伽优值通常作为衡量半导体材料应用于电力电子器件的指标,Ga2O3的巴利伽优值是Ga N的4倍,是Si C的10倍之多,这表明基于Ga2O3的功率开关器件的导通损耗会低很多,实际应用中可以节省更多的电能。此外,Ga2O3材料对应的光学吸收截止边位于250 nm左右,无需禁带宽度的调节,是研制“日盲”紫外探测器的天然材料。近些年,Ga2O3材料的基础研究与产业化,呈现出显著的加速发展趋势,器件性能不断刷新纪录。获得高性能器件的前提是制备高质量的材料,目前,虽然有多种外延生长技术可以制备高质量的Ga2O3外延薄膜材料。然而,昂贵的外延设备以及复杂的工艺流程增加了其研究成本。为了进一步拓展高质量、低成本的Ga2O3薄膜外延技术,本论文搭建了低成本的雾化化学沉积设备,研究了Ga2O3薄膜的生长工艺流程,采用雾化化学沉积技术分别在硅/二氧化硅、蓝宝石和Ga N衬底上制备了Ga2O3薄膜。通过多种测试方法,系统的表征了薄膜材料的晶体质量。同时基于外延薄膜制备了光电探测器、金属氧化物场效应晶体管以及肖特基势垒二极管,验证了雾化化学沉积技术外延生长氧化镓薄膜在半导体器件应用中的可行性。本论文具体研究工作及结果如下:1.研究了不同生长温度对硅/二氧化硅衬底上生长非晶氧化镓薄膜质量的影响并制备光电晶体管。研究结果表明,在生长温度300-700℃范围条件下,p型硅（100）/二氧化硅衬底上生长的Ga2O3薄膜为非晶薄膜。400℃生长的薄膜的表面粗糙度最小为0.385 nm,表明均匀光滑的薄膜表面。为了研究外延薄膜的光学特性,相同条件下在透明石英玻璃（二氧化硅）上生长了Ga2O3薄膜,随着生长温度的升高,吸收边向更长的波长区域移动,提取相应的禁带宽度在4.7～5.26 e V之间。基于硅/二氧化硅衬底上生长的非晶氧化镓薄膜样品制作了背栅结构的光电晶体管,对比了基于400℃,500℃和600℃生长的薄膜制作的光电晶体管的性能。400℃生长的薄膜制备的光电晶体管显示较大的开态电流,提取载流子迁移率为0.1 cm~2V-1s-1。在254 nm光照下,器件光响应电流提升4个量级,光电晶体管响应度为2300 A/W,外部量子效率达到1.12×10~6%,探测度1.87×1014 Jones。2.采用雾化化学沉积技术在c面蓝宝石衬底上外延生长了单晶α-Ga2O3薄膜。由于α-Ga2O3属于亚稳定相,因此选取400℃作为生长温度,分别采用空气、氮气和氧气作为载气,对比研究了不同载气种类对Ga2O3外延薄膜结晶质量的影响。XRD扫描结果显示在15-65°扫描范围内只在40.26°出现了单一的α-Ga2O3（0006）面的衍射峰,表明薄膜为单晶α-Ga2O3薄膜。同时测得了不同载气运输条件下α-Ga2O3外延薄膜摇摆曲线半高宽:空气为载气薄膜半高宽88.6 arcsec,氮气为载气薄膜半高宽86.4arcsec,氧气为载气薄膜半高宽72 arcsec。氧气作为载气可提供足够的氧源,使前驱体源溶液充分发生氧化分解反应,改善外延薄膜的结晶质量,同时可获得更快的生长速率＞10 nm/min。3.采用雾化化学沉积技术在c面蓝宝石衬底上生长单晶β-Ga2O3薄膜,研究了不同生长温度对薄膜结晶质量的影响。当生长温度为750℃时,此时的Ga2O3薄膜为α和β相主导的多晶薄膜。当生长温度范围在800-900℃时,XRD扫描图谱显示除了蓝宝石衬底峰外,只出现了β相的（2—01）,（4—02）和（6—03）特征峰,并无其他特征峰出现。当生长温度升高到1000℃时,除了（2—01）晶面族外,出现了（110）和（2—04）两个特征峰,表明为多晶的β-Ga2O3薄膜。通过（2—01）特征峰的摇摆曲线测试对比得到,在800℃生长条件下摇摆曲线最小半高宽为0.71°。基于此β-Ga2O3单晶薄膜同样制作了MSM（metal-semiconductor-metal）型日盲紫外探测器,响应度达到22000 A/W,外部量子效率达到1.07×10~7%,探测度1.1×1016 Jones,器件性能有了显著的提升,探测器的各项性能指标处于国际先进水平。4.在氮化镓衬底上外延生长了Sn掺杂的单晶β-Ga2O3薄膜,生长温度选取800℃,薄膜沿（2—01）晶面择优生长,（2—01）晶相衍射峰的摇摆曲线半高宽最小为0.6°。高分辨TEM测试结果表明外延生长关系为（2—01）β-Ga2O3‖（0002）Ga N。研究了Sn原子比浓度10%的掺杂浓度条件下薄膜的电学特性以及欧姆接触。室温下霍尔测试得到薄膜载流子浓度为1017 cm-3,载流子迁移率50 cm~2V-1s-1。制作了欧姆电极并在N2氛围下500℃退火一分钟,得到良好的欧姆接触,提取Sn掺杂β-Ga2O3薄膜电阻率为0.16Ω·cm。研究了基于Sn掺杂β-Ga2O3薄膜制作的水平结构的肖特基二极管和金属氧化物场效应晶体管,肖特基二极管的最大击穿电压可达2400 V,比导通电阻39.8Ω·cm~2。耗尽型金属氧化物场效应晶体管表现出良好的栅控特性,开关电流比5个量级,关态最大击穿电压1420 V。