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超宽禁带氧化物半导体β-Ga2O3由于材料本身优良的物理化学特性,以及低廉方便的制备工艺,目前已经被广泛应用于高功率电力电子器件、能源催化、气敏传感器、以及光电器件等方面的研究。本文围绕β-Ga2O3材料的基本特性以及目前存在的问题,从理论计算和实验两方面对β-Ga2O3材料普遍存在的氧空位以及氮掺杂进行了初步研究;此外采用磁控溅射法和脉冲激光沉积法制备了β-Ga2O3薄膜,对薄膜的生长条件进行了优化;最后研究了β-Ga2O3在日盲光电探测器方面的应用。本文的研究内容,结果和主要结论如下:1)基于密度泛函理论（Density Functional Theory,DFT）,采用DFT+U的计算方法,通过调整参数Hubbard U值,得到了与实验结果一致的合理的禁带宽度值（4.9eV）。基于此方法,本文对β-Ga2O3中容易出现的氧空位进行了系统地研究,计算了氧空位缺陷的形成能,缺陷转变能级,以及对β-Ga2O3能带结构和光学性质的影响。计算得到在绝对零度时,在O-rich和O-poor气氛条件下三种氧空位的形成能均为负值,因此氧空位在β-Ga2O3中极易出现。三种空位的热力学缺陷转变能级ε（+2/0）距价带顶的距离分别为3.2,3.7和3.9 eV,距离导带底均大于1.0 eV,因此氧空位在β-Ga2O3中作为深能级施主杂质存在。当氧空位出现时,由于杂质能级的影响,静态介电常数ε0的值略微有所减小,材料在可见光区域的吸收作用增强,吸收系数变大。对于V0OI,V0OII和V0OIII,新的吸收峰中心分别位于3.80,3.52和3.37 eV处。2)采用DFT+U方法研究了目前实现β-Ga2O3 p型掺杂最有潜力的掺杂剂氮,以及存在本征缺陷时对氮掺杂β-Ga2O3材料特性的影响。对于氮掺杂β-Ga2O3,能带计算结果表明氮杂质在距离价带顶1.33 eV处引入了深受主杂质能级,并且氮杂质掺杂由于较高的形成能导致其溶解度较低,因此不能作为β-Ga2O3的有效p型掺杂剂。在Ga-rich的条件下本征缺陷氧空位和镓间隙原子在氮掺杂的β-Ga2O3的形成能较低,因此在氮掺杂的β-Ga2O3中容易出现。能带结构,态密度以及差分电荷密度分布表明,氧空位和镓间隙原子缺陷容易使氮掺杂β-Ga2O3向n型导电转变。此外,NGa2O3,NGa2O3VO,和NGa2O3Gai的热力学杂质转变能级ε（0/-1）分别为3.37,3.34,和5.27 eV。氧空位和镓间隙原子缺陷会使得掺杂的氮原子更加难以电离,从而降低氮作为受主杂质的效率。最后我们对含本征缺陷的氮掺杂β-Ga2O3结构的吸收系数与入射光子能量间的函数关系进行了讨论。3)研究了磁控溅射法制备Ga2O3薄膜过程中氧气浓度,以及后续退火温度对氧化镓薄膜的生长速度、结晶质量、表面形貌、以及光学性质的影响。X射线衍射（X-Ray Diffraction,XRD）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,SEM）、原子力显微镜（Atomic Force Microscope,AFM）以及拉曼（Raman）光谱测试结果表明,当薄膜淀积过程中引入浓度为1%的氧气并且经过1000°C 1小时高温退火后,氧化镓薄膜具有最优的结晶质量。相比于直接生长的薄膜N-N,通入1%氧气后的薄膜的光学性质明显改善,在紫外-可见光范围内具有最高的光学透过性。通过对吸收系数谱进行Tauc拟合,样品N-N,N-T1000和O1-T1000的光学禁带宽度分别为4.70,4.80和4.87 eV。X射线光电子能谱（X-Ray Photoelectron Spectroscopy,XPS）和光致发光谱（Photoluminescence,PL）测试表明,在薄膜生长过程中通入氧气,可以有效抑制β-Ga2O3中容易出现的氧空位,减弱与氧空位相关的PL发光峰强度。这些实验结果也与DFT的计算结果高度一致。4)采用PLD方法在4H-SiC衬底上制备了β-Ga2O3/SiC异质结,对薄膜的生长温度及退火温度进行了简要研究,并对基于β-Ga2O3/SiC异质结的日盲光电探测器的光电特性进行了表征分析。制备的光电探测器H800,H900,和H1000均表现出了良好的日盲特性。H1000由于具有均匀致密的β-Ga2O3薄膜以及优异的界面质量,器件的暗态漏电流最小,开关比值最大。在254 nm波长光照下,探测器H1000的光/暗电流比,响应度（Responsivity,）,外量子效率（External Quantum Efficiency,EQE）,探测率（Detectivity,D*）,线性动态范围（Linear Dynamic Range,LDR）分别为384.6,67.83 mA/W,33.1%,82.3×1010 Jones,51.7 dB。H1000表现出良好的开关特性,上升/下降时间常数分别为0.18和0.31 s。通过XPS测试结果分析了β-Ga2O3/SiC异质结的能带带阶和能带图,并通过能带图对异质结光电探测器的工作机理进行了分析。5)研究了基于β-Ga2O3单晶的金属-半导体-金属（Metal-Semiconductor-Metal,MSM）型自供电日盲光电探测器,器件的自供电特性通过一步式淀积的结构不对称的叉指电极来实现。制备的探测器R1,R2,R3,R4,R5均表现出良好的日盲特性,且自供电特性随着电极结构不对称性的提高而增强。对于电极结构对称性最弱的探测器R5,器件在零偏压下表现出良好的开关特性和稳定性,上升/下降时间常数分别为0.03和0.08 s。254 nm波长光照下,R5的光电流为0.16 nA,R?,EQE,D*,以及LDR分别为1.28 mA/W,0.63%,17.7×1010 Jones,23.5 dB。最后我们通过能带图对探测器的自供电特性进行了解释,究其原因可以归结于MSM结构两侧电极下不同数量的表面缺陷所引起的有效肖特基势垒高度间的差异。