GaN材料由于其具有高的电子迁移率、低沟道电阻和高击穿场强等优异的性能,使GaN器件在电力电子领域发挥了重要作用。但GaNHEMT器件通常具有距极化表面很近的电子沟道,并且很容易受到表面的影响引起器件可靠性问题,例如栅漏电、电流崩塌效应等。目前的研究用SiN、SiO2等材料作为介质层进行改善,但由于它们与AlGaN的晶格匹配度不高会产生大量缺陷,导致器件稳定性和可靠性变差,严重影响器件性能。本文提出与AlGaN晶格匹配度高的AlN作为介质层,并且通过磁控溅射的方式生长AlN薄膜,然后将其作为GaN HEMT器件的栅介质层以及钝化层来降低器件的栅漏电、抑制电流崩塌效应、减少界面陷阱等,论文主要工作如下:1、通过磁控溅射生长AlN薄膜,在保证真空度的条件下,设置氩氮比例为1:1.5,压强为2 mTorr,功率为130 W。然后将AlN薄膜进行AFM、XRD、XPS测试,结果表明生长的AlN薄膜均匀性好、致密性高。2、以磁控溅射生长的AlN作为栅介质层成功制备了 MIS HEMT器件,研究了不同厚度的AlN栅介质层对器件性能的影响。研究结果表明,栅介质层越厚,阈值电压负移越明显,跨导也会随着AlN厚度的增加而降低。器件的栅漏电会随着AlN厚度的增加而减少,生长了 35 nm的MIS HEMT器件栅漏电为1.34 × 10-7A,比传统GaN HEMT器件降低了 5个数量级。经过电导-频率法的测试,未生长AlN的器件陷阱态密度为5.91～9.53× 1012 cm2eV-1,生长了 10 nm AlN栅介质层的器件陷阱态密度仅为2.94～4.28× 1012 cm2eV-1,可见MIS HEMT器件相比于传统GaN HEMT器件的陷阱态密度显著降低。3、在文中制备了将磁控溅射的AlN作为钝化层的GaN HEMT器件,并对器件进行了动态电阻的测试,得到未生长AlN钝化层的器件与生长了 10 nm AlN钝化层的器件电流崩塌效应分别为43%和1.5%。表明AlN钝化层的插入显著抑制了器件电流崩塌效应。4、论文中提出将AlN既作为GaN HEMT器件的栅介质层又作为钝化层进行研究,制备了AlN介质层厚度为2 nm、10nm和30nm的GaNHEMT器件Q2、Q3和Q4。经过一系列电学特性的测试,随着介质层厚度的增加,阈值电压会而负移,栅漏电会减少,这与插入AlN栅介质层的结论一致。测试得到器件Q4的栅漏电为2.2×10-7 A,陷阱态密度为 4.09～4.43× 1012 cm2eV-1。