光导开关（Photoconductive Semicondutor Switch,PCSS）是一种通过激光脉冲来控制导通和关断的光电器件。其具有体积小,信号抖动小,响应速度快,重复频率高等特点,可在高频工作环境下实现高功率输出,目前主要应用于军事、医疗和通讯等方面,并且在射频器件领域拥有非常广阔的前景。超宽禁带半导体材料Ga2O3具有大禁带宽度、大击穿电场、高巴利加优值及制备成本低等优点,非常适合用于制备光导开关器件,但目前国内外在Ga2O3 PCSS领域的研究尚未开展,因此本文主要围绕Ga2O3基光导开关器件的仿真建模进行分析,并以此为基础制备Ga2O3基器件原型,分析了Ga2O3的材料特性,暗态特性以及导通态性能,主要结论如下:（1）介绍了Ga2O3的材料特性,与Si C材料相比,Ga2O3具有更大的禁带宽度（4.9e V）;Ga2O3临界击穿电场达到8MV/cm,是Si C的3倍,其电子饱和速度达到2.45×10~7cm/s;Ga2O3的巴利加优值则达到了3444,是Si C的10倍;Ga2O3采用熔融法制备,制备出的单晶尺寸更大,且成本低廉;Si C通过掺入V和N两种元素实现半绝缘性能,而Ga2O3仅掺入Fe即可,工艺过程更简单且成本更低。通过对比分析Ga2O3材料特性,最终选择Fe作为补偿Ga2O3材料的缺陷杂质,同时实现开关的半绝缘和高频大功率特性。（2）基于前期的分析结果,在Silvaco TCAD平台中选取泊松方程,以及与温度、掺杂及电场相关的迁移率模型和碰撞电离模型等物理模型;在此基础上以Ga2O3晶体为基体在Silvaco TCAD平台成功设计出同面器件结构并搭建模型,然后分析了器件的暗态特性,当Fe的掺杂浓度为1×1018cm-3时,暗态电流达p A量级,对应导通电阻值为2.47×1013Ω,满足半绝缘状态。之后在50ps脉冲宽度的激光条件下研究了掺杂浓度、光功率密度和激光波长及各种结构对开关导通性能的影响。在外加偏置电压为10k V、激光波长为532nm、光功率密度为1×10~8W/cm~2条件下,同面开关峰值电流可达到182.85A,输出功率达1.8×10~6W,电信号的开启时间为36ps,半高宽为43ps,获得较好的功率性能和响应特性。为进一步优化器件性能,对比分析不同结构包括凹槽、异面和网状电极结构的开关性能,凹槽结构输出功率为2.9×10~6W,高出同面结构60%;异面结构的输出功率为4.8×10~6W,高出同面结构163.4%,同时异面结构器件的半高宽要比凹槽结构减小27.6ps,响应速度更加优异;网状电极结构峰值电流达到627A,输出功率为6.3×10~6W,在输出功率方面有进一步提升。所以在三种不同结构的开关中,网状电极开关在功率方面的性能最为优异。模拟50ps脉冲宽度的多脉冲激光照射下的开关导通态结果,发现Ga2O3 PCSS相对于Si C PCSS可以实现正常的开启和关断工作状态,能达到的最高频率为11.6GHz。因此从仿真方面,Ga2O3 PCSS器件模型在功率和频率性能方面都获得了较好的结果。（3）在仿真验证的基础上,制备了具有同面电极结构的光导开关器件,并测试了不同光能以及不同激光脉冲宽度条件下器件的导通性能。采用的Ga2O3衬底材料的摇摆半峰宽仅为57弧秒,晶体质量很好。之后在4200半导体分析系统中测得器件暗态电阻为7.24×1011Ω,满足半绝缘状态;接着在光电导器件测试平台中采用532nm波长的超短激光脉冲触发光导开关,当激光FWHM为380ps、光能为2.18m J时,开关导通电流值为0.93A,Ion/Idark=7×10~8,获得较好的开关比。实验测试两个连续激光脉冲下获得Ga2O3 PCSS的响应结果,并与Si C PCSS结果进行对比,Ga2O3 PCSS的关断时间相对于开启时间仅增加了30%,达到了较好的光响应速度;而Si C PCSS满足关断状态所需要的时间相对于达到电流峰值的时间至少增加了50%,在FWHM为380ps的连续脉冲激光触发条件下无法实现良好的跟随特性。在光电响应方面,Ga2O3 PCSS在高频脉冲功率领域的工作性能更加优良。实验结果表明,目前同面结构器件的导通电阻值距离仿真得到的理想结果仍然存在一定差距,可能的原因是在制备器件电极的过程中,金属与半导体材料的接触电阻偏大,导通性能受到影响;也可能是电路中的寄生效应导致导通电阻较大。需要进一步优化工艺过程以及调整测试电路平台,争取将来制备出导通电阻更低性能更加优异的Ga2O3 PCSS器件。