氮化镓（GaN）是第三代半导体材料的典型代表,也是近年来研究的热点。与传统的Si材料相比,其饱和漂移速度高、禁带宽度大、临界击穿场强高、抗辐照特性强。由于其优异的特性,被广泛用于高频大功率领域。随着技术的发展,器件的工作电压越来越高。而器件在高电压情况下,其电学特性发生较大的退化,严重限制了GaN基HEMT器件的发展。因此对GaN基HEMT器件高场应力可靠性进行研究具有非常重要的意义。本文将结合直流测试和低频噪声测试的方法对典型AlGaN/GaN HEMT器件在开态应力和关态应力下的退化机理展开研究。本文首先对耗尽型HEMT器件的开态应力退化展开研究。研究发现,在开态偏置下随着应力时间的增加,器件的阈值电压正向漂移,跨导、输出饱和漏电流以及正反向肖特基电流显著降低,导通电阻和源漏串联电阻增大。热电子效应被认为是开态应力下器件退化的主要原因。本文通过设计不同条件下的开态应力实验,分别研究了热电子能量、数量、器件结构对热电子效应的影响。最后对开态应力过程中耗尽型HEMT器件的低频噪声特性进行了测试,结合Mc Whorter模型,定量提取了器件势垒层中的陷阱密度Nt。研究发现,应力后Nt大幅增加,这是导致在开态应力下器件电学参数退化的主要原因。进一步,论文对耗尽型HEMT器件的关态应力退化进行了研究。设计了对称关态应力和非对称关态应力作为对比。实验结果表明,器件在对称关态应力下,电学特性有较大的退化。对耗尽型HEMT器件在关态应力下的低频噪声特性进行了测试,发现在关态应力后势垒层中的陷阱密度Nt减少,这可能与逆压电效应在势垒层中引入的漏电通道有关。最后论文对氟（F）注入增强型HEMT器件的关态应力可靠性进行了研究。实验发现增强型器件在关态高场应力下其阈值电压将发生负向漂移。论文分别从AlGaN势垒层原生陷阱理论、F离子移动理论、F离子碰撞去离化理论对增强型器件关态高场下的退化机理进行系统研究。实验结果表明,F离子碰撞去离化是F注入增强型HEMT器件关态应力下阈值电压退化的主要机理。进一步,对关态应力后增强型器件的温度特性进行研究。通过对应力后的器件进行退火实验,发现器件阈值电压将发生部分恢复。对于此现象,本文提出了中性陷阱理论进行解释。在关态应力过程中,F注入增强型AlGaN/GaN HEMTs器件在AlGaN/GaN界面处产生了大量可恢复的中性陷阱,这些陷阱在温度退火过程中俘获电子导致阈值电压恢复。