本发明公开了氧化镓热释电薄膜、制备方法及其红外敏感单元和传感器，涉及热释电材料及其应用的器件，针对现有技术中热释电系数和介电常数不能同步优越的问题提出本方案。氧化镓热释电薄膜，包括层叠设置的导电支撑层和氧化镓层；所述氧化镓层的晶相为ε相，其 晶向为热释电极化方向。优点在于，氧化镓禁带宽度为4.9ev，是一种宽禁带半导体，制备的薄膜漏电小。通过薄膜生长工艺制备，所制备的氧化镓薄膜材料厚度较低，且制备的氧化镓薄膜结晶质量好，摇摆曲线半高宽约0.1～0.2°，因而品质因子很大，满足优性能传感器的要求。能够兼具高的热释电系数和低的介电系数。应用所述氧化镓热释电薄膜的红外传感器能够显著提高热电转化效率和对红外光的灵敏度。