ε-Ga₂O₃作为氧化镓五个多晶型物中的第二热力学稳定相,具有禁带宽度大、铁电性能优越、自发极化性质强等优点,这使得ε-Ga₂O₃在日盲紫外探测器和高功率电子器件等方面有着广阔的应用前景。本文首先通过第一性原理计算分析了ε-Ga₂O₃的晶格结构和电学特性,接着使用PLD技术制备了ε-Ga₂O₃和β-Ga₂O₃薄膜,对比分析了两者的材料性能和光学特性,最后研究了热退火对于ε-Ga₂O₃材料和日盲探测器性能的影响。第一,针对理想情况下的本征ε-Ga₂O₃进行计算,使用剪刀算符法对能带结构进行修正得到本征ε-Ga₂O₃的带隙宽度为4.893 e V,经过优化计算后的晶格常数与实验值基本一致。针对可能存在的Ga空位和O空位进行计算,结果表明Ga空位的存在会影响晶格常数大小,同时会导致带隙宽度变宽,对能带结构的导带结构进行分析,发现Ga空位存在下的ε-Ga₂O₃的导带能级数多于本征,这表明在本征的情况下有部分能带之间存在简并。分析Sn掺杂ε-Ga₂O₃得出,Sn原子替代Ga原子和O原子都将使晶格常数变大,这是因为Sn的原子半径要比Ga和O的原子半径大,导致晶格膨胀,晶格常数增大。Sn原子代替Ga原子会使材料的带隙变窄,但是依然是直接带隙半导体,而代替O原子不但带隙变窄,而且出现了间接带隙。对比态密度得出,Sn原子替代Ga原子和O原子后总态密度都相比于本征DOS向低能量方向移动,说明掺杂后价带电子能量降低了。对比形成能发现,Sn原子代替Ga原子的形成能比代替O原子的形成能低很多,所以在Sn进入ε-Ga₂O₃后,会率先替代Ga成为杂质,形成n型半导体。第二,使用PLD技术在蓝宝石衬底上分别生长了?-Ga₂O₃和ε-Ga₂O₃薄膜。XRD测试结果显示,生长的薄膜对应β-Ga₂O₃的（201）、（402）和（603）晶面的衍射峰,以及ε-Ga₂O₃的（0002）,（0004）和（0006）晶面的衍射峰。通过计算晶格常数发现,Sn元素的加入使得ε-Ga₂O₃存在面内的张应力,衍射峰向大角度方向有轻微偏移,同时半高宽有所减小,说明晶粒的尺寸更大,结晶度更高。AFM测试结果表明,ε-Ga₂O₃呈现柱状生长,相比于β-Ga₂O₃表面粗糙度更大。透射谱测试结果表明,两者透过率都在70%以上,计算得到?-Ga₂O₃和ε-Ga₂O₃的光学带隙分别为4.92 e V和4.81 e V。制备的日盲探测器测试结果表明,ε-Ga₂O₃探测器相比β-Ga₂O₃探测器具有更大的光电流和暗电流,并且具有较高的光暗电流比（PDCR）和响应度,这是因为Sn元素在ε-Ga₂O₃中以离子态Sn⁴⁺和Sn²⁺的形式存在,Sn⁴⁺一种方式是代替Ga³⁺位置,另一种以间隙原子进入晶格,使得发生晶格畸变,这两种方式都会电离出电子使得ε-Ga₂O₃的导电性变强,暗电流增大。光谱响应测试结果得出,?-Ga₂O₃和ε-Ga₂O₃的禁带宽度分别为4.90 e V,4.76 e V。这是由于Sn元素的引入使得薄膜内存在较大应力,使得禁带宽度减小。从瞬态响应结果可以得出,Sn元素引入了更多的深能级缺陷,这些缺陷影响了光生载流子的产生和复合,从而降低了探测器的响应速度。对ε-Ga₂O₃薄膜分别在500℃、600℃和700℃温度下进行热退火处理,XRD测试结果表明,退火使得晶格内部释放更多残余应力,导致晶格发生畸变,引起晶格的各向异性收缩,导致衍射峰向大角度偏移。光电探测器测试结果表明,退火可以使得暗电流更小而光电流更大,这可能是因为高温退火对于氧化镓外延层的重结晶更加有利,从而导致氧空位的减小,使得器件具有更好的光学增益。瞬态响应结果显示,退火使得探测器慢响应时间大大增加,进一步说明退火使得更多Sn元素进入形成深能级缺陷。