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氧化镓(β-Ga2O3)是一种新型直接带隙宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大(4.9eV)，击穿场强高(8MV/cm)，可用熔体法直接生长大尺寸单晶等优点。近年来，氧化镓开始在功率电子器件及深紫外光电子器件领域展示出巨大的应用前景，已成为科学研究的热点方向之一。 作为半导体材料，电学性能调控是材料性能研究的关键分支，目前氧化镓n型载流子的掺杂调控方案仍然有一定的局限性。针对这一问题，本文结合前期研究成果，在理论计算的基础上，选取高价Nb和Ta离子进行掺杂，探索氧化镓n型导电性新型调控方案，并研究了掺杂对氧化镓单晶性能的影响。主要研究内容包括以下几个方面: 1.采用光学浮区法生长了高质量纯β-Ga2O3单晶，晶体双晶摇摆曲线半高宽只有83弧秒。经过精细抛光，晶体表面粗糙度(RMS)仅为0.15nm。 2.采用光学浮区法生长了不同掺杂浓度的Nb∶β-Ga2O3单晶，研究了掺杂对晶体电学性能的影响，结果显示晶体的电阻率随着掺杂浓度的增加而降低，由3.6×102Ω·cm减小到5.5×10-3Ω·cm，载流子浓度随掺杂浓度的升高而升高，从9.55×1016cm-3增加到1.8×1019cm-3，表明Nb可以作为一种有效的n型掺杂元素来调控β-Ga2O3单晶的电学性能。测试分析了Nb∶β-Ga2O3单晶的透射光谱，发现由于载流子浓度的变化导致晶体在红外区的透过率随着掺杂浓度的升高而降低。 3.通过荧光光谱、深能级瞬态谱以及热释光研究了Nb∶β-Ga2O3晶体的缺陷特性。发现荧光光谱中的蓝色发光随着Nb掺杂浓度的升高而降低，这是由于载流子浓度的升高导致晶体内Vo的形成能增大，Vo和Vo-VGa的浓度减小，导致蓝色荧光的发射强度减弱。深能级瞬态谱(DLTS)测试发现了一个距导带底0.70eV的深能级缺陷，认为它是氧空位导致的深能级缺陷，其浓度为5.59×1014cm-3，热释光测试也证实了该缺陷。 4.使用光学浮区法生长了不同掺杂浓度的Ta∶β-Ga2O3单晶，并测试研究了晶体的电学性能和光学性能。结果显示Ta∶β-Ga2O3晶体的载流子浓度随掺杂浓度的升高而升高，而迁移率由于电离散射的增强而降低。透射光谱显示由于载流子浓度的升高导致Ta∶β-Ga2O3单晶在红外区的透过率降低。深能级瞬态谱(DLTS)测试发现一个与Nb∶β-Ga2O3类似的激活能为0.73eV深能级缺陷，其浓度为3.67×1014cm-3。拉曼光谱测试发现Ta∶β-Ga2O3单晶位于77O cm-1附近的拉曼峰强度几乎为零，位于310-480cm-1附近的拉曼峰相比于未掺杂晶体略有增强，推测Ta可能主要进入了[GaO6]八面体。