由于GaN基材料的宽禁带、高饱和电子漂移速度和高击穿场强等优良特性,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管得到了广泛关注和迅猛的发展。近些年来,器件的性能也伴随着材料质量和器件工艺稳定性的进步而提升,特别是在高频和大功率特性方面取得巨大进步。同时,为了追求更高的器件性能指标,满足日益发展的通讯领域的要求,人们开始研究GaN基双异质结构。双异质结构通过提高二维电子气的限域性来改善器件特性,可以有效缓解电流崩塌效应,提高击穿特性,改善器件的可靠性等。论文从器件仿真、材料表征和器件制备和测试方面进行研究,主要工作内容如下:(1)进行了双异质结和缓变铝组分势垒层结构的器件仿真研究。结果显示采用AlGaN缓冲层可以提高载流子的限域性,且随A1组分的增加而增强,但同时会降低载流子浓度,最终确定Al组分为0.05;缓变铝组分势垒层结构可以增强电流密度,同时均匀电场强度分布,提高器件的击穿电压。(2)对AlGaN/GaN/AlGaN双异质结材料进行表面形貌和电学特性的表征。使用AFM测试得到材料的表面粗糙度RMS为0.464nm;XRD结果显示样品(002)面和(102)面上的半高宽分别为227arsec和350arsec,计算得到相对应的螺位错密度和刃位错密度分别为1.038×108cm-2和6.617×108cm-2;室温非接触式霍尔测试得到该材料的2DEG迁移率和面密度分别为1821cm2/Vs和1.3E13cm-2,材料的方块电阻为264 Ω/sq。(3)制备了 AlGaN/GaN/AlGaN双异质结HEMT器件,并对其电学性能和可靠性进行了测试和表征分析。结果显示随着栅漏间距的增大,器件的最大饱和电流和跨导减小,击穿电压增大;与常规单异质结相比,双异质结器件可将击穿电压从120V提高到200V以上,并且可以有效改善器件的电流崩塌效应。高温200℃范围内,双异质结构器件的欧姆特性稳定,温度的升高导致材料方块电阻的增大,器件关态泄露电流和肖特基正反向电流的增大,饱和电流密度和跨导的降低。双异质结器件的频率特性fT/fmax为50GHz/75GHz。功率特性测试显示随着漏极电压的增加,饱和功率密度和增益都有所增大,功率附加效率减小。