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日盲紫外（SBUV）波段的光探测因其在安全和空间探测方面的重要应用而引起了特别的关注。在日盲紫外探测领域,目前实用性器件主要是硅基的光电倍增管和紫外探测器。然而,光电倍增管需要在高压下工作,具有较大的体积和重量。此外,硅基紫外探测器需要附带滤光片,这增加了紫外探测系统的复杂性。基于宽带隙（WBG）半导体的日盲紫外光电探测器（SBPD）为简化目前成熟的SBUV探测系统提供了一种颠覆性的方案。在众多的WBG材料中,Ga2O3具有直接对应于日盲区（200-280nm）的禁带宽度、更短的吸收截止边、可通过熔融法大规模制备等特性,在WBG材料中脱颖而出并成为SBPD理想的候选材料。虽然目前Ga2O3 SBPD发展迅速,但是依然处于研究初期,并面临着很多挑战。首先,基于异质外延生长的Ga2O3材料还存在较多缺陷;其次,器件的综合性能受限不足以满足实际的应用,尤其是响应度低及响应速度慢;最后,对于器件的应用而言,探测阵列面临着串扰问题及耐极端环境的器件尚未实现。基于上述问题,本论文重点从提升Ga2O3 SBPD的综合性能出发,特别是在器件响应度及响应速度之间此消彼长关系的问题上,通过Ga2O3材料设计、工艺设计及器件结构设计,开发并实现高性能Ga2O3 SBPD。通过表征分析,揭示了材料设计及器件光电特性机制,为进一步优化器件性能提供了可行的参考策略,也为探测器的设计与研究奠定了基础。在此基础上,对Ga2O3 SBPD的成像应用进行探究及验证。具体研究内容和成果如下:1)首次将电荷俘获存储（CTM）效应引入到Ga2O3 SBPD中,实现了基于CTM效应的超高性能SBPD,在保证不牺牲器件响应的情况下,获得了响应速度的数量级提升。基于机械剥离制备的Ga2O3微片,通过界面设计在界面处形成非晶GaOx层,其作为界面陷阱层对沟道电子的俘获/去俘获行为起到了关键作用,使器件展现出电荷俘获存储效应。通过CTM效应（引入脉冲栅操作）有效地抑制了器件的暗电流及持续光电导效应,一定程度上解决了响应度与响应速度的折中问题。尤其是利用CTM效应,使得器件性能突破新的高度,包括超低的暗电流（＜5 fA）,超高的PDCR（＞109）,弱光下具有破纪录超高的响应度（R=6.7×107 A/W）及超高探测率（1.06×1021 Jones）。此外,器件具有超高的抑制比（R254/R365＞109）及快的响应速度（＜1 ms）。基于电荷俘获存储效应的Ga2O3 SBPD的实现,为高超高性能日盲紫外探测器的设计及开发提供了新的思路和方法。2)针对异质外延的Ga2O3材料缺陷多而导致探测器漏电大、探测率低及响应速度慢的问题,基于Ga2O3的同分异构体,构筑高质量α与ε混相Ga2O3 SBPD,实现高的日盲紫外探测性能。从材料生长及薄膜结构设计入手,通过HCl诱导的MOCVD方法在c面蓝宝石衬底上异质外延生长α相主导的Ga2O3薄膜（α与ε混合相）。由于生长的薄膜晶体质量高、缺陷浓度低并具有独特的混合相结构,制备的日盲紫外光电探测器展现出优异的的探测性能,包括超低的暗电流（81 fA）,超高的光暗电流比（PDCR＞107）,响应度高达11.5 A/W。不仅如此,器件具有超高探测率高达1.0×1015 Jones和快的响应速度约42 ms。这种独特的生长方式及薄膜结构设计为实现高性能Ga2O3 SBPD提供了可行的参考方案。3)针对非晶Ga2O3探测器的响应度与响应速度折中问题,基于低成本的射频磁控溅射生长非晶Ga2O3薄膜,提出材料的缺陷和掺杂工程设计方法,有效地改善了这一问题。该缺陷和掺杂工程,包括富镓的Ga2O3非晶材料设计及后退火工艺以实现材料的重结晶及掺杂补偿。通过TEM、EDS、XPS等表征,揭示了缺陷和掺杂工程设计对材料及器件性能的影响机制。研究发现富镓材料是器件具备高响应电流及引入掺杂补偿的关键;而氮气退火则促使了非晶材料的局部晶化、纳米孔的形成、缺陷浓度降低及掺杂补偿等诸多光电探测有利因素的形成。与常规非晶富镓Ga2O3器件相比,工程化处理的器件暗电流降低107倍（46 fA）、探测率提升102倍（8×1015Jones）、响应速度提升102倍（80ms）、响应度高达66.7 A/W、探测抑制比（R254 nm/R365nm）提升了 105倍,达到创纪录的1.8×107,显示出器件优异的光电探测性能。缺陷和掺杂工程为低成本高综合性能SBPD的实现提供了行之有效的设计策略。4)针对SBPD对高性能且耐极端环境应用的需求,基于缺陷和掺杂工程实现的超高性能探测器件,进一步验证了其在极端环境下的工作潜力。对器件在高温、高压、高辐射下的性能进行分析探究,发现器件可以稳定工作在高温、高压及高辐照条件下,其中我们对器件的高温特性做了详细的测试分析。器件在高温下的探测性能优异,包括低的暗电流（71 pA）,高的响应度（8 A/W）,高的PDCR（7.1×103）。特别地,基于该缺陷及掺杂工程所设计的Ga2O3探测器阵列（10×10）,实现了高温下的清晰日盲成像验证。通过缺陷和掺杂工程实现了极端环境下依然具有超高灵敏度的SBPD,该方法为未来SBPD在极端环境应用领域描绘了美好的应用前景。