氧化镓（Ga₂O₃）,作为第三代半导体的代表材料之一,具有大禁带宽度、高饱和电子漂移速度、高介电击穿强度、优良热/化学稳定性、强抗辐射性等诸多独特优势,受到人们极大的青睐与关注。目前以β-Ga₂O₃为代表的新型光电器件和大功率、高频率电力电子器件还有很多物理机理和工艺问题亟待解决,本文针对目前β-Ga₂O₃基器件中高质量薄膜制备的几个关键问题,比如基片预处理、基片表面的氧化调控等,利用各种表征手段,对沉积Ga₂O₃薄膜的性质进行综合研究,全面理解界面优化过程与各种因素的影响,制备高质量Ga₂O₃薄膜。主要研究内容包括:（1）为了沉积出高质量β-Ga₂O₃薄膜,将（0001）取向Al₂O₃基片进行有机清洗+无机酸溶液腐蚀+高温退火相结合的方法处理,获得具有原子级平整台阶表面的Al₂O₃基片,利用脉冲激光沉积技术在这种基片上生长β-Ga₂O₃薄膜,并与直接有机清洗处理的基片相比,结果表明在原子级平整台阶表面的基片上生长的薄膜结晶质量显著提高,高分辨透射电镜表明薄膜与基片的面外外延关系是β-Ga₂O₃（?201）//Al₂O₃（0001）。（2）在GaN/Al₂O₃（0001）基片上沉积β-Ga₂O₃薄膜,采用二步法（不通氧气生长几个分子层,之后通0.5 Pa氧气）的生长模式,有效克服GaN表面氧化问题,显著提高β-Ga₂O₃薄膜的结晶质量,通过高分辨透射电镜测试及选区电子衍射的标定,得到薄膜的面外外延生长关系为β-Ga₂O₃（?201）//GaN（0002）,面内外延关系为β-Ga₂O₃[132]//GaN[2?1?10]。（3）利用脉冲激光沉积的方法,在（100）取向β-Ga₂O₃单晶基片上同质外延β-Ga₂O₃薄膜,避免界面晶格失配和热膨胀失配,获得高质量单晶薄膜,高分辨透射电镜结果表明薄膜生长方向沿着β-Ga₂O₃（100）方向。总之,本文通过对Al₂O₃基片表面的预处理、GaN表面氧化层的调控以及采用同质外延的方法,极大地提高了β-Ga₂O₃薄膜外延质量,这为其在深紫外、高功率半导体器件应用打下基础。