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GaN作为第三代半导体材料的典型代表，为直接带隙半导体材料，具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和速度高、临界击穿电压高、抗辐照能力强等优异的材料性能。较于AlGaAs/GaAs HEMT而言，AlGaN/GaN异质结由于存在强的自发极化和压电极化作用，理论上在势垒层不掺杂的情况下2DEG浓度也可达1013 cm-2，并且2DEG迁移率高达2000 cm2/Vs，这使得AlGaN/GaN HEMT在高频、高压、大功率器件方面具有巨大的潜力和广泛的应用前景。 本论文主要研究了采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上外延生长AlGaN/GaN HEMT结构材料，通过大量的实验优化其生长工艺和材料结构，以提高HEMT结构材料的性能。主要内容如下: 1.为得到高阻的GaN，研究了GaN原位生长掺Fe对其性能的的影响。研究发现Cp2Fe流量对GaN高阻特性的获得影响较大，当Cp2Fe流量为75sccm时，GaN薄膜实现高阻，方块电阻为6.9×1010Ω/□。同时。GaN掺Fe对其晶体质量有较大的影响。 2.为得到高阻的GaN，研究了掺杂源CCl4流量和载气对外延高阻GaN的影响。研究发现当缓冲层采用N2作为载气，CCl4源流量为0.016umol/min时获得高阻的GaN，方块电阻高达2.8×107Ω/□。 3.为得到高质量的AlN，在蓝宝石衬底上对AlN的外延生长条件进行了研究，研究发现低的生长压力和Ⅴ/Ⅲ条件下AlN生长速率较快并且生长质量较好，最后得到的生长优化条件为:AlN成核层温度700℃，Ⅴ/Ⅲ为146，生长压力为30Torr， 4.为提高AlGaN/GaN HEMT电学性能，在AlGaN/GaN异质结界面引入了AlN隔离层。研究了脉冲法外延AlN隔离层时间对AlGaN/AlN/GaN HEMT材料性能的影响。研究发现，AlN隔离层的引入有利于增加2DEG浓度和迁移率，当AlN外延时间为12秒时HEMT结构材料的电学性能最好，二维电子气浓度为1.16×1013 cm-2，迁移率为1500cm2/Vs，方块电阻为359Ω/□。 5.为得到最佳的AlGaN势垒层Al组分，研究了不同Al组分的AlxGa1-xN/AlN/GaN HEMT结构材料的性能。研究发现Al组分在28.9％处时，方块电阻最小为288Ω/□，二维电子气面密度为1.4×1013 cm-2，迁移率为1550cm2/Vs。 6.为得到更高质量的AlGaN势垒层，研究了原位刻蚀InGaN制作掩膜后外延AlGaN势垒层对AlGaN/AlN/GaN HEMT结构材料的性能的影响。研究发现，InGaN掩膜并没有起到改善HEMT性能的作用，对此还有待于进一步的研究。