氧化镓具有较宽的禁带宽度,结构相对稳定,是具备优良光电特性的透明氧化物半导体材料。在日盲探测器、功率整流器、场效应晶体管、气敏传感器、发光二极管和太阳能电池等方面应用越来越广泛。目前第三代半导体材料以氮化镓和碳化硅为主导,但是其击穿电压相对较低,限制了其在高功率器件的应用。近年来,氧化镓作为一种高性能、经济可行的超宽带隙半导体被广泛应用于电力电子和紫外光电子领域。其临界场强较大（理论值高达:8 MV/cm）,由于光学各向异性,其禁带范围4.5-5.3 e V,可用于高功率电力电子器件,在不久的将来,有望成为第三代半导体主要材料。本文使用脉冲激光沉积（Pulsed Laser Deposition,PLD）技术在不同温度下（室温-800℃）在C面蓝宝石（Al₂O₃）衬底上制备了氧化镓薄膜（Ga₂O₃）,并对非晶氧化镓薄膜进行了退火研究,探讨不同退火温度（400-1000℃）和气氛（氧气,氮氢气混合气体）对非晶氧化镓薄膜的影响。利用X射线衍射仪（XRD）对薄膜晶体结构进行表征,原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）对薄膜表面形貌分析,采用椭偏仪（SE）、紫外-可见光分度计（UV-Vis）对薄膜光学性质分析,研究不同生长温度、不同退火温度及气氛对薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性质的影响。并对氧化镓MSM结构探测器进行仿真分析。本文可以分为以下几个部分:（1）为研究脉冲激光沉积氧化镓薄膜机理,使用脉冲激光沉积技术在室温-800℃下制备了氧化镓薄膜。随着生长温度的升高,沉积速率下降,在400℃以内沉积速率下降平缓,450℃以上沉积速率下降较快,并呈线性减小的趋势。相近薄膜厚度下,随着衬底温度的升高,薄膜结晶质量变好;在相同脉冲激光次数下,薄膜越薄,结晶质量越差。（2）为研究退火温度对氧化镓薄膜的影响,将（1）中未结晶的样品进行热退火处理。通过不同温度（400-1000℃）和气氛（氧气、氮氢混合气）热退火均可得到单晶β-Ga₂O₃。结果表明,室温生长的薄膜质量较差,即使退火温度高达1000℃下其薄膜结晶程度依然较差;400℃生长的薄膜在氧气氛围下退火,温度为700℃即可获得结晶程度较好的β-Ga₂O₃薄膜;氮氢混合气氛围下,400℃生长的薄膜在退火温度为500℃即可获得高质量的单晶β-Ga₂O₃。退火温度在900℃以上发现有Al元素的存在;同时发现,使用氮氢混合气退火,在温度800℃以上会抑制氧化镓薄膜的结晶。（3）结合上述实验结果,基于Silvaco TCAD对氧化镓MSM结构（金属-半导体-金属）探测器进行仿真。通过改变光学带隙（4.8-5.4 eV）研究器件性能,结果发现,随着光学带隙的增加,探测器最大光电流随着光学带隙的增大而减小,所有探测器光暗电流之比都高达10⁷倍。Silvaco TCAD仿真结论证明氧化镓材料制备的MSM结构探测器具备良好性能,给实际应用和研究带来了重要的参考价值,为制备氧化镓MSM探测器带来了理论依据。