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近年来,作为第三代宽禁带半导体材料的典型代表,GaN基氮族半导体器件在高温.高频.大功率器件领域具有广阔的应用前景,在国内外得到了非常广泛深入的研究。AlGaN/GaN异质结场效应晶体管(AlGaN/GaN HFETs)是极具代表性的器件结构之一,具有GaN材料的宽带隙、高击穿场强、高电子饱和漂移速度、高热导率和稳定的化学性质等优越性能,从而使其具有高跨导、高饱和电流、高截止频率、高击穿电压等优良特性,此夕AlGaN/GaN还具有很大的带阶差,很强的极化效应,即使不用任何掺杂,不加偏压,仅通过自发极化和压电极化,就足以在AlGaN/GaN异质界面的量子阱中产生高达～1013／cm2的二维电子气(2DEG)密度。因此一直是国际研究GaN器件的重要领域之一,目前已经取得了很大的进展包括器件性能和工艺制备技术。然而,由于AlGaN和GaN基板材料之问的晶格失配使得AlGaN势垒层存在较强的张应变和压电极化,在电场作用下的逆压电效应严重影响了器件的可靠性,加之AlGaN和GaN晶格失配导致的缺陷也使器件的可靠性受到影响。InAlN作为一种新型的势垒层材料,在其In组分为0.17～0.18时与GaN晶格匹配,故没有应力及压电极化的产生,从而可以提高器件的可靠性。同时在超薄的势垒层下由于很高的AL组分(A1组分约为0.82)仍有由于自发极化而产生很高的二维电子气面密度,非常适合于毫米波功率器件的制备。由于AlN和lnN的生长温度差别大(AlN高温生长,lnN低温生长),而且,AlN和lnN的品格常数、键长和热稳定性差别较大,使得InAlN薄膜生长过程中很容易出现相分离和组分不均匀现象,因此,外延生长高质量的InAlN材料非常困难。InAlN/GaN异质结场效应晶体管(InAIN/GaN HFETs)研究始于2000年,目前InAIN/GaN HFETs的频率特性已经取得了很好的成果,特征频率可以突破370GHz(在栅长Lg=30nm的条件下),方块电阻为260／□,载流子密度可达1.72×1013cm-2,迁移率1240cm2／(vs)。虽然InAIN和GaN有良好的晶格匹配(对应In组分0.17～0.18),但有关InAlN/AlN/GaN异质结界面缺陷态的研究相对较少。本论文开展了InAlN/AlN/GaNHFETs异质界面缺陷态的研究,发现在InAlN/AlN/GaN异质界面依然存在着较高密度的界面缺陷态,论文中对这些较高密度的界面缺陷态进行了分析和研究。InAlN/AlN/GaN HFETs中的串联电阻对于场效应器件也是很重要的一个参数,小的串联电阻可降低功耗增大器件输出电流,同时电阻越小就意味着器件时间延迟就越小,从而能够提高器件的频率特性。很多研究表明将传统漏极欧姆接触工艺改为肖特基漏极工艺后,AlGaN/GaN HFETs的器件特性得到了很大改善,比如击穿电压提升很多,栅漏串联电阻也有了较大的降低。为此,本论文也研究了肖特基漏极工艺和欧姆接触漏极工艺对栅漏串联电阻的影响。具体研究包括以下内容：1、InAlN/AlN/GaN HFETs的界面缺陷态研究。概述了计算界面缺陷态密度的常用方法-平行电导法。通过对器件变频电容-电压(CV),变频电导-电压(GV)和电流-电压IV测试,运用平行电导法计算得到了器件的界面缺陷态信息包括缺陷态密度、时间常数和界而缺陷能级。分别计算了不同尺寸In0.18Al0.82N/AlN/GaN HFETs和In0.17Al0.83N/AlN/GaN HFETs的界面缺陷态。研究表明,在In0.18Al0.82N/AlN/GaN HFETs和In0.17Al0.83N/AlN/GaN HFETs中依然存在着较高密度的界面缺陷态密度而且界面缺陷态密度的数量级与AlGaN/AlN/GaN HFETs的相接近,论文给出了界面缺陷态产生的几种可能性原因；不论是圆形器件还是方形器件,界面缺陷态密度之间的差距不大,说明器件尺寸对界面缺陷态影响不大；在本文的生长条件下制备的器件中In组分为18%的InAlN与GaN晶格匹配度应该更好,In组分为17%时,界面缺陷态变化规律和AlGaN/AlN/GaN HFETs很相似；当负栅偏压向零栅偏压趋近时,发现InAlN/AlN/GaN HFETs的界面缺陷态密度也是逐渐增大的,其原因归于逆压电效应导致A1N簿层部分弛豫所致。2、InAlN/AlN/GaN HFETs与特基漏极串联电阻研究。论文介绍了计算肖特基接触下串联电阻的方法-功耗法,并且通过和传统HFET方法计算串联电阻比较,发现功耗法在计算InAlN/AlN/GaN HFETs的串联电阻时同样适用。论文设计了不同尺寸器件结构的的In0.18Al0.82N/AlN/GaN肖特基漏极HFETs和源漏均为欧姆接触的In0.18Al0.82N/AlN/GaN HFETs进行栅漏间串联电阻的对比分析,结果发现串联电阻的变化规律与AlGaN/GaN HFETs串联电阻变化规律不太相同,有其复杂性,器件尺寸效应比较显著：当栅长与源漏间距比值很小(大约0.1～0.2)时或者栅长小到一定程度(10μm以下),肖特基漏极工艺后,漏端串联电阻比源漏均为欧姆接触的In0.18Alo.82N/AlN/GaN HFETs的漏端串联电阻有所降低；当栅长与源漏间距比值变大或栅长变大时,肖特基漏极工艺后,漏端串联电阻相比传统HFETs的漏端串联电阻增大很多。论文通过计算分析了不同尺寸In0.18Al0.82N/AlN/GaN HFETs器件的二维电子气密度和二维电子迁移率,结果发现总体来讲源漏均为欧姆接触In0.18Al0.82N/AlN/GaN HFETs的二维电子气密度比In0.18Al0.82N/AlN/GaN HFETs的二维电子气密度大,有的甚至会大很多,而迁移率的变化情况却是比较复杂的,综合结果导致电阻的这种变化规律。