自从1993年问世以来,GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）以其优异的特性,在大功率、高温和高频应用领域中备受人们关注。基于高击穿电压的高工作电压已成为发挥GaN基HEMT器件微波功率特性最为重要和有效的助推剂之一。为了进一步探索高击穿电压的内在机制,本文重点研究高击穿电压和高可靠性场板（FP）HEMT（FP-HEMT）器件。主要的研究工作和成果如下:1.研究了栅场板和栅源双层场板器件的电流崩塌现象,通过实验和数值器件仿真揭示了场板抑制GaN HEMT器件电流崩塌的内在物理机制。2.首次基于泊松方程建立了包含极化效应和耗尽区横向扩展效应的栅场板HEMT器件的二维解析模型,利用该模型详细分析了器件结构参数对沟道电势和电场影响。研究表明:该模型与Silvaco--atlas数值仿真结果一致性好。3.成功研制出采用HfO2作为钝化层的FP-HEMT器件（HfO2-FP-HEMT）。利用HfO2高k材料增强了场板的沟道电场调制作用,显著改善了器件的击穿特性,器件采用仅0.3 μm场板便可以获得高达181 V击穿电压和高达276 V/μm的场板效率,并对实验结果进行了解释。同时,结合理论与实验研究,提出了一种FP结构的按比例设计法,可有效预测场板下最优介质层厚度。4.提出一种新的高效场板器件——浮空复合场板器件,并成功研制出高性能器件样品。器件栅长0.6μm,fT和fmax分别可达13.8GHz和34GHz,击穿电压可高达313V,较相同尺寸传统场板器件有显著提高。5.成功研制出高性能的ALD 3nm超薄Al2O3栅介质、0.3μm场板AlInN/AlN/GaNMOS-HEMT器件,器件栅长0.6μm,击穿电压和场板效率分别高达133V和170V/μm,具有强的电流崩塌抑制能力,VGS=3V时器件的最大输出电流可达1141 mA/mm,采用3nm超薄Al2O3栅介质后器件峰值跨导（325 mS/mm）不但没有减小还略大于HEMT器件,fT和fmax分别为14.5 GHz和43.3GHz,与HEMT器件相当。6.成功研制出PECVD 7nm SiN栅介质场板AlInN/AlN/GaN MIS-HEMT器件,器件栅长0.6μm,击穿电压可达120V,具有强的电流崩塌抑制能力以及栅极泄漏电流的抑制能力,在高栅压VGS=5V时输出电流可以达到1211mA/mm,比HEMT器件的峰值电流大了 375 mA/mm,fT和fMAX分别为10.3GHz和25GHz。