GaN基HEMTs器件由于其优越的性能,在高频高温大功率微波器件中有着十分广阔的运用前景。然而GaN HEMTs器件存在高的栅泄漏和电流崩塌问题,MOS-HEMTs能够有效地减小栅漏电,但同时也引入界面问题和栅控能力减弱。本文通过引入凹槽栅结构来解决这问题,并在此基础上对GaN凹槽栅MOS-HEMTs器件进行了优化,改善了栅泄漏特性、MOS界面特性和电流崩塌特性,取得了理想的结果。本文首先利用Silvaco软件仿真凹槽栅结构的深度对常规HEMTs器件和MOS-HEMTs器件特性的影响。随着凹槽栅深度的增加,我们发现栅靠漏端边缘电场的强度有所增加,器件的阈值电压正漂。着重介绍了GaN凹槽栅MOS-HEMTs器件的制备和特性分析。凹槽栅结构能够有效地解决MOS栅介质结构带入的阈值电压负漂的影响,同时能够有效地减小MOS结构的界面态,并不会产生新的陷阱类型。GaN凹槽栅MOS-HEMTs器件的栅泄漏特性比常规HEMTs器件减小了三个量级,而器件的电流崩塌也得到了很好的抑制。我们发现凹槽栅结构的器件结构能够有效地提高MOS-HEMTs器件的功率特性。采用氧等离子体预处理减小由凹槽栅刻蚀产生的损伤,在栅下区域形成原位氧化层。经过预处理,提高了肖特基势垒高度和减小理想因子,能够有效地提高器件的关态特性、亚阈值特性和击穿特性。结合氧等离子体预处理、凹槽栅结构和AlGaN缓冲层结构制备了MOS-HEMTs器件,通过背势垒结构大大提高二维电子气的限域性,提高了器件的关态特性,有效地抑制热电子效应,并获得理想的功率特性。