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异质结双极晶体管(HBT)是重要的高速电子器件，在微波/毫米波功率器件和单片集成电路(MMIC)方面具有重要的应用前景。双异质结HBT(DHBT)具有开启电压低、反向击穿电压高、输出功率大等特点，尤其适用于微波/毫米波功率放大等电路。但由于常规GaAs基和InP基DHBT结构在集电结处存在导带势垒尖峰导致的电流阻挡效应，从而使器件特性变差。为了优化GaAs基和InP基DHBT集电结设计，探索新的器件结构，本文以气态源分子束外延(GSMBE)技术为手段，结合理论模拟和分析，对新型结构DHBT的材料设计、外延生长和器件制备进行了深入的研究，设计和研制出性能良好的新型结构GaAs基和InP基DHBT材料与器件。取得的主要研究结果包括：
1.采用基于热场发射和连续性方程的反射-透射模型，对集电结带有n型InGaP插入层的InGaP/GaAs/InGaP DHBT和带有能带阶梯递变InGaAsP复合集电区的InP/InGaAs/InP DHBT的电流传输特性进行了理论模拟和分析。结果表明，通过采用优化的n型插入层厚度和掺杂浓度或选择合适的能带阶梯缓变结构，都可以显著降低DHBT集电结的导带势垒尖峰高度，从而有效克服电流阻挡效应，获得较好的输出特性；
2.通过对GaAs、InP、InGaP、InGaAs、InGaAsP等DHBT用外延材料GSMBE生长特性的研究，优化了生长工艺和条件，并成功地生长出集电结带有n型InGaP插入层的InGaP/GaAs/InGaP DHBT和带有能带阶梯递变InGaAsP复合集电区的InP/InGaAs/InP DHBT材料，所生长的外延材料具有良好的晶体质量、电学特性和大面积均匀性；
3.采用常规的湿法腐蚀工艺，研制出发射极面积为100×100μm2的新型结构InGaP/GaAs/InGaP DHBT器件，开启电压为0.15V，电流增益β为170，反向击穿电压达到16V，比单异质结InGaP/GaAs HBT器件提高了一倍；
4.与器件研制单位合作，研制出发射极面积为0.8×15μm2的新型结构InP/InGaAs/InPDHBT器件，截止频率fT达到170GHz，最高振荡频率fmax达到253GHz，击穿电压BVCEO大于6V。