本发明公开了一种用于制备高质量氧化锌薄膜的蓝宝石衬底原位处理方法，即利用等离子体辅助分子束外延(P－MBE)设备，分三个步骤原位处理蓝宝石衬底，从而为高质量氧化锌薄膜的制备提供一个良好的生长模板的方法。首先在低温下对衬底进行氧等离子体处理，然后在超高真空条件下低温沉积金属锂或镁，最后进行退火处理获得带有均匀氧化锂或氧化镁修饰层的蓝宝石表面；该方法可有效解决目前衬底处理工艺难以实际应用的问题，从而提高氧化锌外延薄膜的结晶质量。在按本发明所获得的蓝宝石表面修饰层上制备得到的ZnO薄膜结晶质量大幅度提高，具有非常好的光学性能，适用于高性能光电子器件如紫外探测器等的制作。