近年来,随着导弹预警、臭氧空洞监测等需求的提出,日盲紫外光电探测器件的研发越来越重要,鉴于硅材料的局限性,常用的硅基光电探测器难以满足日盲紫外光电探测的要求,基于宽禁带半导体材料的日盲紫外光电探测器成为了新的研究热点。与AlGaN、MgZnO等宽禁带半导体相比,β-Ga₂O₃的禁带宽度高达4.9 eV,无需合金处理就可满足日盲紫外光电探测的技术要求,不仅可以采用熔体法制备出高质量、大尺寸单晶,而且还具有较高的迁移率、较高的击穿电场、良好的热稳定性和化学稳定性,成为近年来兴起的重要新兴宽禁带半导体,不仅是功率半导体器件研制的重要候选材料,也将在日盲紫外探测领域具有重要应用前景。为此,本论文用分子束外延法制备了高结晶质量的β-Ga₂O₃薄膜,并研制了日盲紫外探测器件,通过两种技术途径的采用,以期改善器件的光电响应特性。论文的第一条技术路线是:采用纳米球光刻法在β-Ga₂O₃薄膜表面制备了不同尺寸和分布密度的Sn金属纳米微粒阵列,利用表面等离激元增强效应,提升了探测器的响应度;论文的第二条技术路线是:采用原子层沉积技术,在β-Ga₂O₃薄膜表面沉积一层超薄的Al₂O₃绝缘层,通过抑制器件的暗电流,提高了器件的探测率,为此,本论文的主要研究工作如下:（1）研究了Sn金属纳米微粒的尺寸、分布对β-Ga₂O₃基光电探测器的影响。论文通过制造工艺的优化,实现了Sn金属纳米微粒尺寸、分布的有效调控,研究结果显示:探测器光吸收率随等离激元的直径增大而增强、随等离激元的分布密度增大而增强,其中,直径约为50 nm的Sn纳米微粒阵列对探测器的性能提升最显著,光电流和响应度提升了两倍;虽然,暗电流有小幅提升,但比探测率仍然提升了1.9倍。当Sn金属纳米微粒受到激发成为等离激元,产生局域表面等离激元共振效应,产生局域强电磁场;这个局域电磁场与入射光子产生强相互作用,使得更多的光子被等离激元收集,导致探测器的光吸收率提升,从而引起探测器的性能提升。（2）研究了表面绝缘层对β-Ga₂O₃基光电探测器的影响。论文采用原子层沉积技术在β-Ga₂O₃外延薄膜表面沉积了一薄层Al₂O₃薄膜,并研制了金属-绝缘层-半导体-绝缘层-金属结构的紫外探测器（简称为MISIM型紫外探测器）,研究结果表明:当Al₂O₃绝缘层的厚度为3nm时,器件光电探测性能的提升幅度最大,在光电流和响应度没有显著降低的前提下,器件的暗电流下降为38%,光暗电流比提升了3倍,比探测率提升了2倍。在该种结构的探测器中,Al₂O₃绝缘层起着势垒层的作用,阻挡金属电极和半导体之间的载流子输运,可以有效地降低光电探测器的暗电流。由于Al₂O₃绝缘层与β-Ga₂O₃接触的界面缺陷的存在,在紫外光照下,界面缺陷可产生界面陷阱作用,起着电荷注入作用,从而提升载流子浓度,促进光电流的提升;此外,界面缺陷作为复合中心的形式存在,将降低非平衡载流子的寿命,进而提升器件响应速度,降低响应时间。