基于GaN材料的AlGaN/GaN HEMT器件拥有高迁移率、高击穿电压、低导通电阻与耐高温等优异特性,已成为功率半导体领域研究热点。器件阻断能力与理论极限相比差距较大,未能充分发挥GaN材料高临界击穿电场特性。论文提出两种改善器件击穿特性的结构,主要内容如下:1、对AlGaN/GaN HEMT器件国内外研究进展及目前存在的问题进行归纳总结。基于GaN材料的晶体结构特性,分析总结了 GaN材料的极化效应、二维电子气形成机理、AlGaN/GaN HEMT器件基本结构及工作原理。对比分析了引起器件提前击穿的三种机制,总结器件结构参数与击穿机制间的联系。2、提出了一种具有图形化势垒层与缓冲层（Patterned Barrierand Buffer,PBB）的新型AlGaN/GaN HEMT器件结构。势垒层阶梯结构的引入,使耗尽区更容易向漏极侧展宽,降低了器件栅极近漏侧电场峰值;缓冲层与衬底界面均匀排列的阶梯结构改变了阶梯附近载流子分布,在阶梯附近产生的电场峰值可有效提升缓冲层内平均电场强度。PBB结构充分利用了 GaN材料高临界击穿电场特性。对PBB结构参数进行优化分析,当势垒层阶梯高度tU=9 nm、长度Lu=1 μm,缓冲层与衬底界面阶梯高度tw=0.6μm、长度Lw=0.6μm时,器件击穿电压由70V提升到102V,比导通电阻由0.62mΩ·cm2增加到0.83mΩ.cm2,器件的频率特性、电容特性与开关特性均未产生退化。3、提出了一种具有缓冲层局部P型GaN埋层的新型AlGaN/GaN HEMT器件结构,对器件的耐压机理、电场分布、载流子浓度分布等特性进行研究。新结构中P型GaN埋层与N型缓冲层和N型沟道层构成的P-N结,在阻断状态下可调制器件缓冲层电场分布与沟道电场分布,使器件电场分布范围增加,并抑制缓冲层泄漏电流。对P-GaN结构参数进行优化分析,当埋层宽度W=1.5μm、高度H=2.0μm、掺杂浓度NP=2×1017cm-3、埋层到异质结的间距D=0.01 μm时,新结构对器件击穿特性改善明显,比导通电阻、输入输出电容与开关时间几乎不变。