氧化镓（Ga2O3）的禁带宽度为4.5-4.9 eV,这一特征使得氧化镓材料具有较低的电离率从而击穿场强较高,约为8 MV/cm,是传统半导体材料Si的20倍以上,是SiC和GaN的两倍之多;氧化镓材料的Baliga品质因数（ε·μ·Ec~3）和高频Baliga优值（μ·Ec~2）也比Si、SiC、GaN等半导体材料大很多,其导通电阻理论值也较低,这有利于降低器件的导通损耗。此外,目前制备大尺寸氧化镓单晶以及生长氧化镓外延片的工艺都比较成熟,因此,氧化镓材料引起了人们的广泛研究,在高功率和高压器件应用方面具有很大的发展潜力,是超高功率市场的强有力竞争者。目前,相比于对氧化镓n型掺杂的深入研究,关于氧化镓p型掺杂的研究报道非常少,由于空穴具有较大的有效质量并且倾向于在价带中形成局部极化子而非自由移动的自由空穴,因此目前仍没有技术可以得到有效的p型掺杂,这在一定程度上限制了氧化镓器件的发展。宽带隙p型NiO材料的禁带宽度为3.6-4.0 e V,且具有高的透明度和p型导电性,则本文采用了p型NiO材料与n型氧化镓Ga2O3直接接触以形成PN异质结,本文在氧化镓MOSFET的栅电极与n-Ga2O3沟道之间引入p型NiO层,形成氧化镓异质结场效应晶体管（Ga2O3 HJ-MOSFET）,并围绕该氧化镓HJ-MOSFET结构展开研究讨论。第一,通过实际工艺制备出耗尽型氧化镓HJ-MOSFET并对该器件进行测试:通过清洗β-Ga2O3外延层/衬底、制备源端电极和漏端电极、淀积p-NiO薄膜、制备栅电极等一系列工艺制备出耗尽型氧化镓HJ-MOSFET;再通过测试仪器Keithley 4200A和Agilent B1500A得到器件的电学特性曲线,并提取其特性参数,该器件的阈值电压为-13 V,特征导通电阻Ron,sp为7.27 mΩ·cm~2,饱和电流密度为242 m A/mm(@VGS=3V),击穿电压为1090 V,功率品质因数为0.16 GW/cm~2,表明该耗尽型氧化镓HJ-MOSFET器件具有良好的功率特性。第二,通过Silvaco TCAD仿真工具对上述氧化镓耗尽型HJ-MOSFET进行仿真:首先介绍了仿真过程中所用的材料参数和物理模型;再通过仿真获得器件的转移特性曲线(ID-VGS)、输出特性曲线(ID-VDS)和电场分布图,提取了表征器件性能的特性参数,经过对比分析,发现实验结果与仿真结果之间存在着高度的一致性,进而验证了仿真时所采用的材料参数和物理模型是可靠的;最后,我们研究了氧化镓器件的自热效应,结果表明,在热导率更高的衬底材料上制备氧化镓器件可以进一步提高HJ-FET的性能。第三,通过Silvaco TCAD仿真工具对增强型HJ-MOSFET进行仿真及优化研究:通过调整器件参数得到氧化镓增强型HJ-MOSFET,基于以上材料参数和物理模型,应用Silvaco TCAD工具对设计的氧化镓增强型HJ-MOSFET进行仿真,并得到器件的电流-电压特性曲线,发现该不带栅介质的增强型HJ-MOSFET存在很大的栅极泄漏电流;因此,接下来我们在栅电极和p型NiO之间引入20 nm的Al2O3层,并对该带有栅介质层的增强型HJ-MOSFET进行仿真,得到其电流-电压特性曲线和电场分布图,该器件的阈值电压约为1.5 V,具有较大的开关比,较小的栅极泄漏电流,最大饱和电流密度ID达到163 m A/mm(@VGS=10 V),导通电阻Ron为111.8Ω·mm,且该器件在关断状态且VDS为5500 V时,p-NiO/n-Ga2O3界面处的峰值电场强度为5.3/7.2 MV/cm,其击穿能力比传统氧化镓MOSFET高很多,这是由于内置PN异质结的横向耗尽作用,此外,由于PN异质结的垂直耗尽作用实现了增强型氧化镓MOSFET;最后,本文还讨论了影响该增强型氧化镓HJ-MOSFET性能的因素,并得到最优的材料厚度和掺杂浓度,这对实际器件的设计具有一定的参考价值。