宽带隙直接禁带GaN半导体材料具有禁带宽度大、电子漂移速度高、击穿电场高、热导率高、化学性质稳定、抗辐射等特点,是制作高温大功率、高频电子器件的理想材料。GaN HEMT是以AlGaN/GaN异质结材料为基础制造的器件。GaN HEMT器件在微波大功率和高温应用方面均具有明显的优势,已经成为当前研究的热点之一。但是AlGaN/GaN HEMT仍未实现商业化,主要是因为AlGaN/GaN HEMT电流崩塌效应严重影响器件的性能。为进一步提高A1GaN/GaN HEMT器件的性能,有必要对HEMT器件中的二维电子气进行研究和优化,并研究抑制电流崩塌的方法。本文基于极化效应对AlGaN/GaN HEMT器件进行详细的研究。主要研究工作和成果如下:(1)引入极化效应物理模型研究极化效应引起的能带变化、二维电子气密度、电场强度等特性,可以较准确反映AlGaN势垒层厚度和Al含量、肖特基接触、欧姆接触对输出特性的影响;(2)研究不同的HEMT结构的特性。GaN层的引入会减小输出电流;双异质结结构可以提高输出电流,改变双异质结结构的厚度可以增大或减小输出电流;宽带隙AlN阻挡层的引入可以提高势垒高度,同时可以增加输出电流;而窄带隙InGaN则不利于提高2DEG密度和输出电流;MOS结构的栅极可以有效减小栅极泄漏电流而不影响源漏输出电流;(3)电流崩塌效应严重影响HEMT器件的应用,研究了其形成的机理及抑制电流崩塌的方法,提出一种新的抑制电流崩塌的方法即在AlGaN层上部引入p型掺杂与下层N型掺杂形成pn结。通过仿真验证了这种方法可以有效减小电流崩塌。