第三代宽禁带半导体材料GaN是一种直接带隙半导体材料，并且GaN材料具有一系列优良的特性，如禁带宽度大、击穿电场强、电子饱和速度高等，特别的，GaN材料的Johnson品质因数和Baliga品质因数很高，因此GaN材料注定会成为高频高功率应用以及高温高压器件的理想材料。虽然AlGaN/GaN HEMT器件近几十年在理论和应用方面都取得了令人瞩目的成就，但器件仍然有较大的栅泄漏电流和较低的击穿电压，这限制了器件的性能和实际应用。目前所能获得的AlGaN/GaN HEMT器件的击穿电压值远远小于GaN的理论极限，因此研究器件的击穿机制及相应的改善方法对研究和应用来说都是非常重要的。　　本论文设计并制备了不同尺寸器件，在整个wafer的不同位置，器件的均匀性和一致性较好，适合做器件的可靠性研究，也保证了本工作击穿电压分析的合理性。　　本文采用三端测试方法研究了器件的关态击穿特性，发现不同尺寸器件的源注入电流和栅泄漏电流之间存在竞争关系。对于栅漏间距Lgd≤7μm的小尺寸器件，击穿来自于栅泄漏电流，击穿电压和栅漏间距为线性关系。当栅漏间距较大时，击穿主要由缓冲层源泄漏电流控制，并且存在150V的临界电压。对于大尺寸器件，当漏电压VDS大于150V时，扩展的栅下体内耗尽区源端边缘的电压为正，导致源端沟道电子注入到缓冲层中，引起了GaN缓冲层中源注入电流增加，进而导致器件击穿。另一方面，也研究了大尺寸器件栅压和栅长对缓冲层泄漏的影响，泄漏电流对栅压和栅长都很敏感。也就是说，栅压和栅长会影响栅下耗尽区分布，进而影响缓冲层泄漏电流。为了消除缓冲层泄漏电流的影响，实验测量不同栅漏间距肖特基二极管的击穿特性，将源端悬浮，以此阻碍缓冲层泄漏的路径。当栅漏间距较大时，与源端接地时的测量结果完全不同。在源端悬浮的情况下，漏压增大至500V时大尺寸器件的漏电流依然保持很小，这是因为源端悬浮阻碍了缓冲层泄漏的路径，漏电流没有电子来源，维持在很小的状态。这也进一步验证了缓冲层泄漏电流对器件关态击穿的影响。　　本文的另一部分主要工作是开展AlGaN/GaNHEMT器件建模工作。仿真工具为Sentaurus TCAD软件，采用场相关的漂移速度模型(FDV)。模型中考虑了工艺和材料结构相关的GaN和AlGaN中的体陷阱，还包括了极化效应产生的界面电荷。仿真得到的器件基本特性与实验数据拟合的很好。在此基础上，研究了关态栅下耗尽区分布对沿沟道电场分布的调制作用，耗尽区上沿沟道方向压降越大，电场分布越均匀，峰值电场也会随之减小。漏端栅边缘处的沟道电场峰值减小也会抑制栅泄漏电流，增强器件的击穿电压。另外，本论文从仿真的角度对小尺寸器件的击穿机制进行了进一步的补充分析，从仿真得到的电子浓度分布图可以看出，在击穿电压的偏置条件下，栅漏之间的2DEG完全耗尽。这也与提出的小尺寸器件击穿机制相一致。