由于臭氧层对200～280 nm波段紫外辐射的完全吸收,此波段在大气层中几乎不存在,因此我们称之为“日盲”波段。基于此波段的紫外探测器由于具有背景噪声低和虚警率低等优点,其在紫外制导、紫外空间预警和导弹预警等军事领域和在高响应火灾预警、电晕检测、大气环境监测等民生领域有着广泛的应用前景,并受到研究者的广泛关注。在众多宽带隙半导体中,β-Ga2O3作为一种新型超宽禁带半导体材料,其独特的化学和物理特性、较宽的带隙（～4.9 e V）以及低廉和简单的制备工艺等优点,是制备日盲紫外光电探测器的天然最佳候选材料。近年来,尽管基于β-Ga2O3基光电探测器的研究已取得很大进展,但受困于较差的外延β-Ga2O3质量以及比较单一的器件结构,使探测器具有较低的光谱响应度和较慢的光谱响应速度,从而不能满足商业化的需求。因此,基于高质量的外延β-Ga2O3薄膜实现高响应、高灵敏性的探测器仍需要不断努力。基于上述研究背景,本文开展了高质量外延β-Ga2O3薄膜的工艺优化和基于β-Ga2O3薄膜的高性能日盲紫外光电探测器的研究,从改善外延β-Ga2O3薄膜质量、优化器件结构和修饰器件表面三个方面入手,期望能够实现高结晶度、低氧空位等缺陷的β-Ga2O3薄膜材料,以及高响应、高灵敏性的β-Ga2O3基紫外光电探测器。论文的主要研究内容和主要结论如下:1)基于脉冲激光沉积技术（PLD）对蓝宝石衬底外延β-Ga2O3薄膜及后续薄膜质量的改善工艺进行优化。系统地研究了衬底温度、退火温度和退火环境对β-Ga2O3结晶质量、表面形貌和光学带隙的影响。研究结果表明:适当增加衬底温度,可以为沉积粒子在衬底表面迁移提供足够的能量,使β-Ga2O3薄膜从非晶态转变为多取向的纳米晶态。在高温下退火,有利于薄膜二次结晶,使β-Ga2O3薄膜从纳米晶态转变为高结晶的单晶态。但退火温度高于900°C时,会引起衬底中Al原子向β-Ga2O3薄膜中扩散,导致薄膜光学带隙变大,同时大部分氧原子的逸出,导致β-Ga2O3薄膜中氧空位浓度增加以及更多的Ga3+转化为Ga1+,使β-Ga2O3晶体结构受到破坏。在氧气中退火,氧原子的补偿使β-Ga2O3中的氧空位浓度得到降低和表面粗糙度得到改善,但间隙氧原子的引入造成光学带隙变小。在氮气中退火,氮元素的掺杂促使β-Ga2O3的晶粒增大和薄膜结晶质量提升,但较大的晶粒引起表面粗糙度增大。在空气中退火,受空气中杂质的影响,会产生更多的OH-,从而引起β-Ga2O3中氧空位等缺陷增加。综上所述可知,外延高结晶度、低氧空位浓度β-Ga2O3薄膜的优化工艺为:600°C的衬底温度并在氧气氛围和800°C下退火。2)基于工艺优化的β-Ga2O3薄膜研制了β-Ga2O3基MSM型日盲紫外光电探测器。在15 V的偏压下,探测器的光暗比达到699.6,光谱响应速度达到0.64 s/1.12 s以及光谱响应度达到6.03A/W。证明了优化β-Ga2O3中的氧空位浓度,可以有效提高探测器的性能。为了进一步降低探测器暗电流,论文提出了具有非对称电极几何结构的MSM型（a-MSM）探测器。在光照下,非对称肖特基势垒的存在,使β-Ga2O3基a-MSM型探测器表现出自供电特性。在0 V偏压下,a-MSM型探测器的光谱响应度达到0.487 A/W,探测率达到6.13×1010 Jones;在-15 V的偏压下,暗电流达到21.9 n A,降低为原来的10.4%,但其光谱响应度降低为原来的58.5%。为了进一步优化a-MSM型探测器的光谱响应度,论文引入金属Pt纳米颗粒修饰β-Ga2O3基a-MSM型探测器表面。在光照射下,金属Pt纳米颗粒产生局域表面等离激元效应即增强了光的吸收、提高器件的光电特性。在0 V偏压下,Pt NPs@β-Ga2O3基a-MSM型探测器的光谱响应度达到1.532 A/W,探测率达到2.18×1011 Jones,与原器件相比较分别提高315%和354%。证明了非对称电极与金属Pt纳米颗粒的协同作用是提高光电探测器光电特性的一种有效方法。3)针对β-Ga2O3由于较低导热率产生自热效应影响器件性能的问题,论文选择具有优良导热性能的p型4H-Si C为衬底,并通过引入(AlxGa1-x)2O3缓冲层,降低衬底与外延β-Ga2O3界面间的缺陷密度,成功制备了β-Ga2O3/4H-Si C p-n异质结自驱动紫外光电探测器。在0 V偏压下,探测器的光暗比超过103,光谱响应度达到10.35m A/W,同时探测器的光谱响应速度提升至毫秒级,探测器性能指标已优于同类结构的其它探测器。4)针对β-Ga2O3基异质结界面氧空位产生大量界面态,恶化器件性能的问题,论文选择p型氧化物NiO,使NiO中的O补偿界面处的氧空位,减少界面缺陷,论文成功制备了β-Ga2O3/NiO全氧化物异质结自驱动紫外光电探测器。在0 V偏压下,探测器的光谱响应度、探测率和光谱响应速度分别达到了0.245 m A/W、1.8×108 Jones和12 ms/8 ms。为了进一步优化该异质结探测器性能,论文引入金属Pt纳米颗粒对异质结探测器表面进行修饰。在0 V偏压下,探测器的光谱响应度、探测率和光谱响应速度分别达到4.27 m A/W、4.23×109Jones和4.6 ms/7.6 ms。证明了Pt纳米颗粒在提高β-Ga2O3基异质结探测器光电性能方面的重要应用。