GaN材料具有宽禁带宽度、高击穿电场和高热导率等优势,在航空航天领域有着广阔的应用前景。虽然GaN材料禁带宽度较大且具有较好的抗辐射性能,但是由于受到GaN基材料本征缺陷以及非本征缺陷的影响,使得GaN基器件的抗辐射性不能充分发挥出来。随着现在工艺的发展以及新表征手段的出现,GaN HEMT器件的抗辐射性能越来越受到关注,在此背景下,本论文从理论和实验两个方面,深入研究分析了不同工艺下的GaN基HEMT器件抗中子位移损伤效应。论文主要研究内容和研究结果有:(1)利用以蒙特卡洛为理论基础的模拟工具对实验器件进行建模,采用蒙特卡洛方法模拟计算中子入射器件后造成的位移损伤,并根据模拟结果得出了不同单元的非电离能量损失和空位数量,为后续的中子辐照实验提供了一定的参考基础。模拟结果表明中子辐照器件后,在AlGaN层产生了较多的非电离能量损失,存在较多缺陷。(2)针对AlGaN/GaN HEMT器件开展了中子辐照实验,通过对比辐照前后的电学特性,发现中子辐照对器件造成的位移损伤会导致器件的电学性能退化,分析认为是由于中子辐照在沟道附近产生了新的缺陷,为了进一步证实缺陷的产生以及对器件造成的影响,本论文采用了新的表征手段:1/f噪声,利用1/f噪声准确获取了主要产生缺陷的位置,并且计算发现辐照后器件内缺陷浓度增大。根据这些实验结果发现,中子辐照引入的新缺陷主要在AlGaN/GaN异质结处,这与蒙卡计算的结果相符合。同时,本论文针对AlGaN/GaN异质结进行了中子辐照实验,利用C-V测试,计算出了辐照前后载流子浓度的变化,经过分析发现中子辐照产生的体缺陷主要位于AlGaN层,这些缺陷会俘获沟道内电子,使得二维电子气的浓度和迁移率减小,影响器件的电学性能。(3)针对MOS型GaN HEMT器件开展了中子辐照实验,得到了器件位移损伤敏感参数的变化,实验结果表明低注量的中子辐照对器件的电学性能有改善作用。分析认为是中子辐照后造成的缺陷与材料的本征缺陷发生了复合,但是当高注量中子辐照时,产生的新缺陷会形成复合中心和散射中心,影响沟道内二维电子气的浓度与迁移率,最终导致器件的电学性能退化。同时该实验也发现,中子辐照后器件的栅极并未受到很大影响,与肖特基接触的AlGaN/GaN HEMT器件相比,MOS型的GaN HEMT器件栅极抗位移损伤效应的能力更好。