氮化镓（GaN）作为第三代宽禁带半导体,具有一系列对电力电子器件发展非常有利的特点。与Si器件相比,GaN器件的击穿电场、电子迁移率更高以及开关速度更快,更加适合应用于高频、大功率、高压的电力电子系统,所以GaN器件及制备技术在功率器件应用领域受到了广泛的关注并得到快速的发展。而功率二极管作为电力电子系统中基础器件之一,在功率应用领域占有非常重要的地位。由于AlGaN/GaN异质结构中压电极化和自发极化效应能够产生高浓度和高电子迁移率的二维电子气（2DEG）,使得GaN基肖特基势垒二极管（Schottky Barrier Diode,SBD）近年来受到越来越多的关注。本文从结构优化和工艺制备两个方面创新,提出了基于超薄势垒AlGaN/GaN异质结的混合阳极功率二极管。本文的主要内容如下:（1）首先提出了一种具有MIS栅控的超薄势垒AlGaN/GaN混合阳极功率二极管（MIS-Gate Hybrid Anode Diode,MG-HAD）新结构。该器件结构基于超薄势垒AlGaN/GaN异质结,其2DEG沟道具有天然耗尽的优势,并通过在势垒层表面淀积LPCVD-SiN_x钝化层来调控表面能带,实现二维电子气的恢复。该MG-HAD的开启电压主要决定于沟道2DEG的本征阈值电压,可以通过改变势垒层的厚度灵活精确地调控。（2）通过对提出的新结构MG-HAD关键工艺优化研究,最终实现了当MG-HAD势垒层厚度为4.9 nm时开启电压为0.31 V,且均匀性良好。此外,得益于MIS栅控混合阳极结构,MG-HAD具有良好的反向阻断热稳定性。器件在-300 V,200℃的高温高压条件下,反向漏电流小于1μA/mm,比参考器件低100倍以上,且通过与近几年已发表的横向AlGaN/GaN功率二极管对比,达到了此条件下国际上的领先水平。通过原位Si₃N₄钝化层、Al₂O₃栅极介质以及远程等离子体预处理（Remote Plasma Pretreatment,RPP）的结合,获得了高质量的原位SiN_x/AlGaN界面,明显改善了器件的动态特性,实现了当反向偏置为-175 V,脉冲宽度为1000ms时,MG-HAD的正向电流衰减仅为20%,动态R_ON仅增加25%。（3）同时在二维平面结构MG-HAD的基础上将鳍栅（Fin）结构和薄势垒结构（Utral-thin Barrier,UTB）相结合,提出一种新型的三维鳍栅超薄势垒AlGaN/GaN混合阳极二极管（Utral-thin Barrier Hybrid Anode Diode,UTB-HAD）。其具有侧壁导电和侧壁2DEG调控的优势能够实现更好的正向导通和反向阻断特性。从三维鳍栅UTB-HAD制备工艺出发,对电子束光刻和三维Fin刻蚀等关键工艺进行了比较深入的研究。