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GaAs HEMT具有优越的高频、高速、低噪声等性能，被公认为是微波/毫米波电路应用中最重要的半导体器件之一。单片集成增强/耗尽(E/D)型HEMT技术可以构成直接耦合场效应晶体管逻辑(DCFL)，在超高速、低功耗大规模集成电路中具有广阔的应用潜力。因此，国家重点基础研究发展计划(973)项目——“新一代化合物半导体电子器件与电路研究”设立了“增强/耗尽型HEMT器件及电路”子课题，研究目标是实现单片集成GaAs基E/D PHEMT原型器件。论文的研究工作围绕该课题展开，进行了有关单片集成GaAs基E/D InGaP/AIGaAs/InGaAs PHEMT器件及电路的研究工作。具体研究内容包括E/D PHEMT外延结构的仿真，关键工艺的改进，E/D PHEMT器件的制备及测试，E/D PHEMT器件的参数提取，基于E/D PHEMT技术的DCFL超高速数字电路以及单刀双掷开关微波单片集成电路(MMIC)的设计、制备及测试。获得了较好的器件和电路性能，超额完成了973项目的指标要求。取得的阶段性研究成果如下：
1、通过能带结构分析和器件仿真，优化了GaAs基E/D InGaP/AIGaAs/InGaAsPHEMT外延结构，仿真结果实现了增强型阈值电压，并获得了具有良好电子输运性能的该结构外延材料。
2、针对GaAs基E/D PHEMT器件制备中的关键工艺进行了深入研究。分别蒸发Pt/Ti/Pt/Au和Ti/Pt/Au两种金属作为增强型和耗尽型栅金属，并对栅金属进行退火处理，确保增强型阈值电压的实现。
3、形成了一套完整的单片集成GaAs基E/D InGaP/AIGaAs/ InGaAs PHEMT器件及电路制备工艺。成功实现了1.0μm和0.8μm栅长的E/D InGaP/AIGaAs/InGaAs PHEMT器件，获得了优越的直流和高频器件性能，器件成品率达到90％。1.0μm栅长E/D PHEMT器件的阈值电压为0.1/-1.0V，跨导为330/320mS/mm，漏电流密度为270/390 mA/mm，fΥ为13.0/13.4 GHz，fmax为16.0/15.1GHz。0.8μm栅长E/D PHEMT器件的高频性能比1.0μm栅长器件进一步提高。
4、对GaAs基E/D PHEMT器件分别进行了参数提取。E/D PHEMT直流特性和S参数的拟合结果与实测结果基本吻合，验证了E/D PHEMT参数提取的正确性和有效性。
5、设计、制备并测试了基于E/D PHEMT的DCFL超高速数字集成电路(包括反相器、环形振荡器和静态数字二分频器)以及单刀双掷微波开关MMIC，均获得了满意的电路性能。
6、验证了在现有工艺平台和条件下，实现GaAs基E/D PHEMT器件和电路的可行性。进一步优化材料、器件、电路等条件后，预期可获得性能更优越的器件和电路。