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本论文围绕GaN基HEMT材料与器件，开展了MOCVD设备研制、GaN材料生长、HEMT新结构设计三个方面的研究。首先介绍了自主研制可生长3-8英寸GaN外延材料的MOCVD设备，主要包括温度控制系统、磁流体密封装置、自动控制系统等部分的研制;在自主研发设备的基础上生长出质量较好的4英寸蓝宝石衬底GaN外延材料，研究了Fe掺杂对GaN材料生长的影响，并成功研制出高质量Fe掺杂A1GaN/GaN HEMT结构材料;最后介绍了渐变Al组分背势垒和多栅指HEMT新结构的设计。主要研究内容如下: 1.MOCVD设备研制: a.参与研制了MOCVD使用的磁流体密封传动装置（此装置申请了专利），该装置可以调整托盘在生长室内的高度位置，托盘转速可达0-1600 rpm/min，转速在1200 rpm/min时的不稳定性可以控制在±0.25rpm/min以内。 b.参与研制了具有高温度稳定性的MOCVD温度控制系统，设备在1050℃高温加热时的温度不稳定性可以控制在±0.1℃以内，表明该温度控制系统具有良好的温度稳定性，有助于高质量GaN材料的研制。 2.GaN外延材料生长研究: a.以自主研制MOCVD设备为基础，成功研制出高质量4英寸蓝宝石衬底GaN外延材料，X射线摇摆曲线测试(002)和(102)的半峰宽可分别达到188 arcsec和256 arcsec。 b.对Fe掺杂GaN材料外延生长进行了研究，发现Fe掺杂在GaN材料生长过程中可能起到抑制2D生长的作用。一方面是由于在掺Fe之后相同条件下GaN材料的生长速度降低;另一方面高浓度Fe掺杂之后GaN材料的表面形貌出现台阶，但随着厚度的增加，这种台阶可以消除。 c.研究了Fe掺杂对GaN材料表面形貌的影响，提出了增大GaN材料生长速率可以有效改善其表面形貌的方法。并成功研制出表面形貌良好、电阻率为1×109Ωcm的GaN外延材料。 d.在Fe掺杂高阻GaN外延材料的研究基础上，成功研制出高质量4英寸蓝宝石衬底Fe掺杂AlGaN/GaN HEMT结构材料，其平均方阻值可以达到297Ω/sq，片内不均匀性可以达到0.9％，二维电子气的电子迁移率可以达到1810 cm2/V·s。 3.GaN基HEMT新结构设计: a.设计了组分渐变的AlxGa1-xN/AlGaN背势垒结构，计算结果表明，相对于传统的GaN/AlGaN突变结背势垒结构，渐变组分背势垒结构可以抑制二维空穴气的形成，同时对二维电子气具有更好的限域能力。 b.提出了多栅指HEMT器件结构，模拟结果表明，相对于传统的场板型HEMT结构，多栅指结构可以进一步降低栅下的电场尖峰，起到提高击穿电压的目的，同时器件具有较小的有效栅长，使器件具有高频应用潜力。