由于GaN及其合金的优良特性，如高饱和速度，高击穿电压和好的导热特性，使其倍受关注，GaN HEMT器件被誉为理想的微波功率器件。然而，由于缺少本征衬底，近20年来GaN HEMT微波功率器件的研究都是基于SiC、蓝宝石以及硅等异质衬底等上外延生长的GaN材料。在异质衬底上外延GaN薄膜材料，薄膜中总是存在大量的位错和应力，这些因素会对材料性能、器件性能以及可靠性等造成显著影响。位错和应力如何影响材料与器件特性以及如何降低位错和应力是GaN材料研究的重要课题。除了生长工艺和不同生长方法外，薄膜厚度（缓冲层厚度）也是影响薄膜位错、应力的关键因素。因此，本文即通过制备不同厚度的GaN外延薄膜，一方面研究厚度对GaN材料位错、应力及电特性的影响，另一方面基于不同厚度对应不同的位错密度，研究不同位错密度对GaN材料和器件性能的影响。基于这个目的，本文进行了如下实验分析：采用MOCVD法，在蓝宝石上生长厚度分别为0.2μm、0.4μm、0.8μm和1.4μm的GaN缓冲层，并在其上生长AlGaN/GaN异质结构，通过各种表征手段对其材料特性进行对比分析，并将GaN缓冲层厚度分别为0.2μm和1.4μm的异质结制成器件，分析其器件特性差异。结果表明：1、研究了缓冲层厚度对GaN材料位错与形貌的影响，发现随着缓冲层厚度的增加，表面形貌更为平整，XRD摇摆曲线半高宽（FWHM）变小，即位错密度减小，当缓冲层厚度从0.2μm增加到1.4μm时，总的位错密度从1010cm^-2下降到109cm^-2，结晶质量变好，应力减小。2、研究了缓冲层厚度、温度对二维电子气输运特性的影响，发现在温度77-583K的范围内，随着温度增加，迁移率单调减小，且位错密度小的样片其迁移率随温度变化比较大，说明在低温下位错散射起主要作用。3、研究了缓冲层厚度对肖特基接触与漏电的影响，发现随着缓冲层厚度减小，位错密度增大，势垒高度减小，理想因子增大，证明了位错密度会降低局部的肖特基势垒高度，这样电子更容易越过势垒而进入导电沟道，使得泄漏电流增大，同时，位错会产生陷阱，这就增大了陷阱辅助遂穿的机率，从而严重影响肖特基势垒的反向I-V特性，由于表面处理过程相同，所以对两个样片来说，位错密度的不同导致了泄漏电流的差异。4、研究了缓冲层厚度对器件性能的影响，发现位错密度较低的样片饱和电流较大，泄漏电流较小，这表明位错密度达到一定值时，器件的输出特性受到严重影响。当Vds=10V，位错密度较高的器件有很大的源漏间泄漏电流，由于该泄漏电流过大，其在很小的电压下已经击穿，导致栅控制能力变差，故无法夹断，而位错密度较低的器件可以夹断，且源漏间泄漏电流较小，击穿电压很大，跨导也较大，转移特性比较理想。比较了源漏泄漏电流与栅极泄漏电流的关系，得出位错密度大的样片漏电大的原因是由于栅极漏电引起，故要想保证器件特性正常，材料的位错密度应该控制在一定范围内。