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GaN HEMT器件主要利用异质结界面处高迁移率、高密度的二维电子气（2DEG）工作。这些2DEG主要是由极化效应产生，相应地表面存在大量的补偿正电荷。这些表面正电荷在器件制造或器件工作时会受到其表面覆盖物的显著影响，如表面的栅介质、钝化介质等，会影响GaN HEMT器件的性能和稳定性。采用Al2O3等高K材料作为GaN HEMT器件的栅介质，可以获得极低栅漏电、优良高频特性等优势，近年来成为研究热点之一。不过大多数研究集中在高K介质的选择、制备以及器件性能研究方面，而对于高K介质对GaN异质结构材料性能的影响研究相对较少。因此，本文研究高K介质对GaN异质结材料的影响及其内在机制。主要研究结果如下：1、采用了无帽层厚势垒、有帽层厚势垒和有帽层薄势垒AlGaN/GaN和InAlN/GaN四种异质结构，分别在其表面采用ALD法淀积5nm的Al2O3和HfO2，然后利用Hall测试仪分析了高K介质对电学特性的影响，发现高K介质显著提高了GaN异质结构的2DEG密度，而对方块电阻和迁移率的影响很微弱。研究中，帽层削弱了高K介质对AlGaN/GaN异质结构电学特性的提高，并且势垒层越薄，高K介质对其电学特性的提高越显著。高K介质Al2O3和HfO2分别对AlGaN/GaN和InAlN/GaN异质结构的电学特性提高最显著。2、采用HRXRD和XPS分析了高K介质对AlGaN/GaN异质结中应力和表面电势的影响，发现应力增大，表面电势减小。通过对应力、表面电势和相对于界面处GaN导带底的费米能级位置（ΔEF）所诱生的电荷密度变化的定量分析，发现表面电势和ΔEF的变化是高K介质提高AlGaN/GaN异质结2DEG密度的主要因素，应力变化影响很小。同时发现高K介质对表面电势的降低程度与势垒层厚度、及帽层有关。3、通过分析高K介质对不同结构的AlGaN/GaN异质结的影响，发现GaN帽层会抑制了高K介质对AlGaN/GaN总应力的提高，并且势垒层越厚，抑制作用越显著。4、采用HRXRD分析了高K介质对InAlN/GaN异质结构应力的影响。发现高K介质降低了总应变及其诱生电荷密度，而且HfO2使其减小最显著，进一步证明了应力的变化不是高K介质提高GaN异质结的2DEG电荷密度的主要原因，更加突出了表面电势和ΔEF对高K介质提高GaN异质结2DEG密度的重要性。综上所述，本文首次定量地分析了高K介质提高AlGaN/GaN异质结2DEG密度的各影响因素及其诱生电荷密度的变化量，与测试结果有很好的吻合性，说明了实验的正确性，给出了高K介质影响AlGaN/GaN异质结2DEG密度变化的主要因素。并且全面地分析了高K介质对不同结构的GaN异质结的影响，给出了势垒类型、势垒层厚度和有无帽层与高K介质提高2DEG密度的关系，并得到了高K介质对GaN异质结构的一般影响及内在机制，为高K介质在GaN HEMT器件中的应用奠定了理论基础。