近年来,第三代半导体的代表材料GaN发展迅速,基于GaN材料的HEMT（high electron mobility transistor）器件凭借其优异特性在电子电力、射频、微波等领域应用广泛。随着对HEMT器件的深入研究,电流崩塌、电场聚集及寄生效应等问题逐渐突出,影响器件的可靠性,制约着器件的进一步发展。从结构设计与制备工艺的角度出发,解决上述器件可靠性问题的技术路径,均与表面介质沉积方法存在一定关联,因此,为了满足日益增长的高频高压、微波功率器件的需求,提高器件的可靠性,本文提出横向分区介质沉积结构,结合仿真与实验,对不同横向分区结构、不同介质材料设计进行了分析研究。本文基于横向分区介质沉积结构,设计了四种介质沉积结构,对其进行仿真研究,将具有横向分区结构的器件与分别具有SiN单层介质、Al2O3单层介质及纵向叠层介质结构的器件进行对比。横向分区介质沉积结构HEMT器件的阈值电压Vth为-3 V、饱和电流约1000 m A/mm,与其它三种器件一致;击穿电压为212 V,仅次于Al2O3单层介质器件;f T、fmax分别为16.96 GHz、38.4 GHz,高于Al2O3单层介质器件。通过调整Al2O3材料宽度以及Al2O3和SiN两种介质材料的相对位置,对横向分区结构进行优化。发现随着Al2O3材料宽度变大,由于高k介质的含量增加,器件的击穿电压提高、但引入了更多的寄生电容,使得小信号特性降低;在横向分区介质沉积结构中,Al2O3材料位于T型栅的栅帽下方时器件的击穿特性更好,SiN位于T型栅的栅帽下方时器件的小信号特性更好。因在仿真中横向分区结构展现出了一定优势,由此通过实验进行进一步分析研究。通过ALD和Remove工艺制备的Al2O3/SiN横向分区介质沉积结构器件,与在同一晶圆wafer上生长的纵向叠层介质结构器件和常规结构HEMT器件进行对比,通过直流测试、脉冲测试和频率测试发现:三种器件转移和输出特性基本相同,Al2O3/SiN横向分区结构器件的击穿电压最高;Al2O3/SiN横向分区结构对电流崩塌的抑制效果也最好,在（-8,0）、（-8,10）、（-8,20）态的静态工作点下,电流崩塌量为0.6%、2.0%、2.7%;Al2O3/SiN横向分区结构HEMT器件也获得了略优于叠层结构器件的小信号特性,f T、fmax分别为13.3 GHz、31.9 GHz。为了对器件击穿实现更大提升,在横向分区结构中引入NiO介质,通过金属腐蚀和热氧化法手段制备了三种NiO/SiN横向分区结构器件,其NiO宽度分别为0.4μm、0.8μm、1.2μm,与在同一晶圆wafer生长的常规结构HEMT器件进行测试对比分析。发现使用NiO材料作为分区介质材料的器件,产生阈值电压正漂、最大饱和电流减小、峰值跨导减小的现象,且随着NiO材料宽度的增加,这些现象更加明显,说明p型的NiO对沟道的2DEG产生了一定的耗尽作用,同时NiO介质材料的使用降低了关态漏电、提高了器件的击穿电压,NiO材料宽度越宽,击穿电压的提升量越多,说明NiO介质有效阻断了漏电通道并分散了峰值电场。但在脉冲测试和频率测试中发现,NiO的引入使得电流崩塌量增大,小信号特性降低,NiO宽度达到1.2μm时器件几乎无频率特性。NiO宽度为0.4μm的器件在Vds为10 V时,器件的输出功率达到17.6 d Bm（1.15 W/mm）、增益达到13.1 d B、效率达到49.8%。为了降低NiO材料的引入对器件特性产生的不利影响,通过将超过T型栅栅帽部分的NiO生长在SiN材料上方来对器件进行优化,优化后其阈值电压、饱和电流、峰值跨导以及频率特性与NiO宽度为0.4μm的器件一致,且崩塌量略小于NiO宽度0.4μm的器件,同时较优化前相比已有明显改善;Vds=10 V时,两个器件的功率附加效率分别达到48.8%、44.9%,同时优化前后器件对击穿特性的改善程度基本相同。