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以氮化镓(GaN)为代表的第三代宽禁带半导体材料具有禁带宽度大、耐高压、电子饱和漂移速度大、抗腐蚀和耐辐照等优点，特别适合用于制备高压、高频和大功率电子器件，在军事和民用领域具有广阔的应用前景。二维电子气(2DEG)是影响GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)特性的重要参数，优化2DEG特性可以改善器件的性能，如提高沟道中2DEG面密度是提高GaNHEMT输出电流密度和输出功率密度的重要措施;增强沟道对2DEG的限制作用可以降低器件的缓冲层泄露电流以及抑制器件在高频下的短沟道效应。另外，电流崩塌是影响GaN HEMT可靠性的重要因素，因此，抑制器件中的电流崩塌对GaN电子器件的大规模实用化具有重要意义。本文重点开展新型含铟GaN基HEMT结构的理论模拟工作，以及场板对InAlN/AlN/GaN HEMT电流崩塌影响的研究工作，所取得的主要成果如下: 1、新型(InAlN/AlN)MQWs/GaN HEMT结构研究 首次设计了具有高2DEG面密度的(InAlN/AlN)MQWs/GaN HEMT结构，并建立分析模型，系统地研究了MQWs势垒层中的InAlN厚度、AlN厚度、In组分和MQWs周期数对2DEG的调制作用。研究结果表明:在势垒层厚度相同的条件下，(In0.18Al0.82N/AlN)MQWs/GaN HEMT结构中的2DEG面密度高于普通的Al0.3Ga0.7N/GaN HEMT以及In0.18Al0.82N/GaN HEMT结构中的2DEG面密度。当MQWs周期数为5，单层AIN厚度为1.4nm，单层In0.18Al0.82N厚度为1.6nm，势垒层总厚度为15nm时，2DEG面密度高达3.59×1013cm-2。因此，本文提出的(InAlN/AlN)MQWs/GaN HEMT结构非常适合用于制备高频大功率电子器件。 2、具有InN沟道层的GaN基HEMT结构研究 提出了一种采用InN作为沟道层的新型GaN基HEMT结构(InAlN/AlN)MQWs/InN/GaN。通过自洽求解薛定谔-泊松方程，研究了InN沟道层对能带以及2DEG特性的影响。研究结果表明:InN/GaN界面存在负的净极化电荷，这些负极化电荷会引起背势垒的形成，从而提高了沟道对2DEG的限域能力。因此，相对于传统的AlGaN/GaN和InAlN/GaN HEMT结构来说，本文提出的(InAlN/AlN)MQWs/InN/GaN HEMT结材料同时具有更高的2DEG浓度和更好的载流子限域特性。 3、场板对InAlN/AlN/GaN HEMT器件电流崩塌的影响研究 首次研究了栅源双场板对InAlN/AlN/GaN HEMT器件电流崩塌的影响。同时制备了无场板器件、只带有栅场板和带有栅源双场板三种器件。开展了关态和通态两种直流偏压应力下器件电流崩塌的测试、分析与对比。研究结果表明，施加通态应力后，三种器件的电流崩塌程度都比施加关态应力后更严重。另外，经过两种应力分别作用后，无场板器件的电流崩塌程度都最为严重，带有栅场板的器件次之，带有栅源双场板的器件电流崩塌程度最弱。因此，本文提出的在InAlN/AlN/GaN HEMT中引入栅源双场板技术能有效抑制器件的电流崩塌现象。