氧化镓是一种重要的宽禁带半导体材料,具有许多优异的性能,在发光、气敏和生物成像等领域具有广泛的应用。由于其广阔的应用前景,近几年引起了国内外研究者的广泛关注。水热法由于其简单,低能耗在合成氧化镓方面具有很大的优势,然而,目前对于采用水热法合成氧化镓的研究比较少。本文的研究工作主要是以硝酸镓为镓源,采用水热法合成纯相β-Ga2O3粉体,并对其进行微量Cr元素的掺杂。首先,在较低的温度下合成出了不同形貌的GaOOH前驱体,之后900℃高温煅烧,得到与前驱体形貌尺寸相似的β-Ga2O3样品。对β-Ga2O3进行了详细的表征和分析,采用XRD,EDS以及XPS对β-Ga2O3的物相、元素进行了表征;采用TG-DSC对于煅烧GaOOH的反应过程进行了分析;采用扫描电镜和透射电镜对于β-Ga2O3的形貌和结构进行了表征;采用红外和拉曼对于β-Ga2O3的晶格振动进行了研究;利用光致发光对于合成出的β-Ga2O3样品进行了光学性能的测试。研究了不同水热条件对于氧化镓结构与性能的影响。采用氨水作为沉淀剂:不同水热温度条件下得到的样品,煅烧之后结构塌陷程度不同;只有充足的水热时间,才能形成晶型、结晶度良好的β-Ga2O3颗粒;水热溶液的pH值对于最终β-Ga2O3颗粒的结构具有很大的影响。采用尿素作为沉淀剂:最终的β-Ga2O3为棒状形貌,随着水热时间与水热温度的增加,β-Ga2O3棒的长度和宽度增加;另外,样品中能够观察到团簇状的β-Ga2O3微米花。采用氢氧化钠作为沉淀剂:添加表面活性剂的量对于最终β-Ga2O3颗粒的形貌具有很大的影响;采用乙二醇辅助水热法能够合成出纳米尺寸β-Ga2O3颗粒。氧化镓的红外特征峰位于400～1000 cm-1范围内,其拉曼活性模可以分为低频,中频和高频三组,低频组主要是GaO4-GaO6链的振动与平移模,中频组是正八面体GaO6弯曲振动模,高频组是正四面体Ga04伸缩和弯曲振动模。实验测得纯相β-Ga2O3的激发光在250 nm左右,符合其理论激发波长;发射峰位于350～450nm之间的蓝紫光区以及290 nm左右的紫外区域,形成的机理分别为氧空位形成的施主和镓空位或镓-氧空位对形成的受主复合,以及自陷激子的复合导致的。β-Ga2O3:Cr在 400～500 nm(4A2-4T2(te2))和 550～600 nm(4A2-4T2(t2e))范围内有两个宽的激发带,在450 nm波长激发下在650～800 nm近红外区域具有宽的发射带,这是由于铬离子4T2-4A2的能级跃迁。