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传统的Si和GaAs基微波功率器件已经接近其性能极限，难以满足不断增长的应用需求。由于具有材料参数上的优势，新兴的GaN和SiC基宽禁带半导体器件可突破上述限制，达到常规半导体难于企及的性能指标。其中AlGaN／GaN HEMT被认为在1～50GHz频率范围具有很大应用潜力，其研究工作在近年来受到广泛关注。目前AlGaN／GaN HEMT的器件物理和工艺技术还不成熟，本文围绕这两方面开展了工作，从而有以下结果。1．综合应用微扰法和变分方法，求出了有限深三角形量子势阱中Poisson-Shroedinger方程组的基态波函数和基态能级。所导出的公式简洁有效，物理意义明确，可直接应用于器件研究。对于Al0.2Ga0.8N／GaN异质结典型结构的计算表明，二维电子气最低子能带底部能级和费米能级分别位于势阱底部上方0．19eV和0．29eV处，这与公开发表的数值计算结果0．19eV和0．28eV相当接近，误差在10meV左右。2．建立了用于在指定工作条件下优化AlGaN／GaN HEMT场板设计的解析模型，获得到了场板几何参量与器件电学参量的关系；并确定了优化场板结构的原则，发现优化的场板介质厚度与给定的工作漏压呈近似线性关系。该模型对栅场板和源场板的情况都适用。通过对AlGaN／GaN HEMT电场分布的研究，发现受主陷阱效应显著影响沟道电场峰，改变器件击穿特性。定义了表征陷阱效应与击穿特性关系的特征量。3．鉴于与AlGaN／GaN HEMT电流崩塌效应相关的表面陷阱充电过程用常规方法难于监测，建立了一种新的电学测试方法。实验探测到了电压应力条件下表面陷阱电荷的动态平衡态。确定出所测器件表面充电过程的时间常数为0．38s，证实表面陷阱之间存在电荷输运过程。并通过栅延迟测试实验，监测到应力后电流崩塌驰豫过程具有小于0．1s和大于10s两类时间常数。这证实了在表面放电时表面陷阱之间也存在电荷输运过程。测量得出了脉冲大信号条件下AlGaN／GaN异质结构薄膜电阻的变化规律，定义了相应的特征参量，可用于表征与电流崩塌效应相关的器件特性。4．建立了利用背靠背肖特基结构对GaN薄膜及其肖特基接触进行测试的新方法，可得到材料电导迁移率、肖特基接触的理想因子和势垒高度。该方法避免了复杂的欧姆接触制备过程，可推广用于欧姆接触难于形成或者其制备工艺显著影响材料特性的情况。5．以Ti／Al和Ti／Al／Ni／Au两种不同的合金结构研究了GaN上欧姆接触的制造工艺和形成机理。在非故意掺杂GaN薄膜上制成了高质量的Ti／Al／Ni／Au的欧姆接触，其比接触电阻为6．6×10-6Ω·cm-2。对于上述两种金属，试验发现退火温度高于700℃时欧姆接触才开始形成。经俄歇电子能谱仪分析表明，在GaN表面形成欧姆接触需要Al层与Ti层发生固相反应，并且GaN表面有部份N元素扩散进入金属层。基于相关工艺实验，完成了AlGaN／GaN HEMT的试制。综上所述，在器件物理的研究中，本文旨在对与AlGaN／GaN HEMT高频大功率性能密切相关的器件效应建立物理图像，并使之成为优化器件设计的依据；在工艺技术方面，本文不仅关注工艺参数的优化，更加重视的是对工艺过程物理机理的研究。器件物理和器件制造的进一步结合还需要在上述两个方面进行更为深入的工作。