Ga₂O₃材料具有禁带宽度高、饱和电子迁移率大、击穿电场高以及抗辐射性能优异等特点,其在日盲探测器、短波发光器件、透明电子器件、功率器件和光催化等领域具有巨大的应用前景。但是,Ga₂O₃在常温下的导电性非常差(电阻率为10⁹-10¹³Ω·cm,介电常数在10.2-14.2之间),这严重影响了所制备Ga₂O₃器件的综合性能。为此,诸多研究者开始致力于改善Ga₂O₃的光电性质,其中最常用的手段是元素掺杂。理论计算表明,Nb是一种浅能级杂质,其掺入Ga₂O₃后会形成浅能级,具有较低的活化能,这表明Nb掺杂能有效改善Ga₂O₃的电学性质。本文首次采用Nb作为掺杂剂对Ga₂O₃薄膜进行元素掺杂,并研究了Nb掺杂以及Au纳米颗粒修饰对Ga₂O₃薄膜光电特性的影响。本文主要研究内容如下:（1）采用磁控溅射法制备了Nb掺杂β‐Ga₂O₃薄膜（β-Ga₂O₃:Nb）,并研究了Nb掺杂量、退火环境、薄膜厚度和Au纳米颗粒等离激元作用对β-Ga₂O₃:Nb薄膜光电性质的影响。结果表明,退火处理能提高β-Ga₂O₃:Nb薄膜的结晶度,其中在N₂气氛中退火效果最佳;β-Ga₂O₃:Nb薄膜厚度为145nm时具有最佳的结晶质量;位于p-Si与β-Ga₂O₃:Nb薄膜界面位置的Au纳米颗粒可以增强β-Ga₂O₃:Nb薄膜对可见光的吸收,导致薄膜样品光致发光的猝灭,降低异质结的势垒高度。此外,Nb掺杂量、退火环境、薄膜厚度和Au纳米颗粒等离激元均会对β-Ga₂O₃:Nb薄膜的禁带宽度产生影响。为进一步将β-Ga₂O₃:Nb薄膜应用于光电器件领域奠定了基础。（2）采用磁控溅射法在p-Si基片上生长Nb掺杂量分别为2.1 at.%,2.8 at.%和4.1 at.%的β-Ga₂O₃:Nb薄膜,制备成不同Nb掺杂量的p-Si/n-β-Ga₂O₃:Nb异质结。结果表明,退火处理能有效改善β-Ga₂O₃:Nb薄膜的电学性质,其中经过退火处理的p-Si/n-β-Ga₂O₃:Nb（2.8at.%）异质结在+15V偏置电压下的电流是未经退火处理样品在相同测试条件下电流的35倍。p-Si/n-β-Ga₂O₃:Nb异质结的电荷传输主要是由空间电荷限制电流机制主导。此外,β-Ga₂O₃:Nb薄膜的激活能与Nb的掺杂量相关,其中Nb掺杂量为2.1 at.%、2.8 at.%和4.1 at.%的β-Ga₂O₃:Nb薄膜的激活能分别为1.3e V、0.75e V和0.65e V。（3）采用磁控溅射法制备了微量Nb掺杂的β-Ga₂O₃:Nb薄膜,并利用真空热蒸镀技术在β-Ga₂O₃:Nb薄膜表面制备一对Au叉指电极,构成MSM结构的β-Ga₂O₃:Nb日盲探测器。所制备的微量Nb掺杂β-Ga₂O₃日盲探测器表现出非常优异的探测器性能,其灵敏度高于100,其在电流的上升沿和下降沿的响应时间分别为0.526s/2.83s和0.095s。这种出色的探测器性能归因于Nb掺杂能有效地改善β-Ga₂O₃的导电性,且能降低β-Ga₂O₃中的氧空位数量。这对于推进β-Ga₂O₃日盲探测器的研究具有重要意义。（4）采用直流溅射法在石英基片上沉积一层Au薄膜,并对Au薄膜进行800°C高温退火使其聚合形成Au纳米颗粒。随后采用磁控溅射法在覆盖有Au纳米颗粒的石英基片上生长β‐Ga₂O₃薄膜,最后将Au纳米颗粒修饰的β‐Ga₂O₃薄膜应用于光催化降解卡马西平实验中。研究表明,Au纳米颗粒修饰的β‐Ga₂O₃薄膜要比纯β-Ga₂O₃具有更高的光催化效率。这是因为Au纳米颗粒能有效的促进β‐Ga₂O₃薄膜中电子-空穴对的分离并抑制电子-空穴对的复合,从而使更多的电子-空穴对参与到卡马西平降解过程中,进而提高了β-Ga₂O₃的光催化性能。此薄膜样品表现出便于回收、能重复利用和稳定性高的优势,这对β-Ga₂O₃降解有机污染物的实际工业应用具有重要意义。