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随着集成电路的不断发展，集成电路特征尺寸不断减小导致漏电流增加，需要采用高介电常数栅介质材料来代替氧化硅材料。因此，针对铪基MIS器件的电学特性及其辐照效应开展深入研究对于铪基MIS器件在航空航天等高辐射环境下的安全应用而言十分重要。本文基于量子理论采用自洽方法计算了超薄栅氧化铪MIS器件的理想C-V特性曲线，并定量计算了氧化物陷阱电荷密度和界面态陷阱电荷密度。采用原子层沉积法制作了氧化铪栅介质MIS器件，测量了氧化铪栅介质MIS器件的C-V特性曲线，并进行了伽马射线辐照效应实验研究。通过理论与实验对比分析方法研究氧化铪MIS器件辐照诱生电荷和能态的产生机理与影响机制。研究结果表明，随着辐照剂量的增加，MIS器件的C-V特性曲线向电压的负向漂移。说明辐照引起的电荷随着辐照剂量的增加而增大。MIS器件中的界面陷阱电荷和界面态陷阱密度随着辐照剂量的增加先减小后增大。其原因一方面可能是因为Hf-O键破裂，和Si形成了新的化学状态HfSi和SiO2另一方面可能是SiO2中产生的正陷阱中和了HfO2中产生的负陷阱。当辐照剂量继续增大，氧化层中的铪元素和氧元素的化学键破裂，形成新的陷阱中心，就导致界面陷阱电荷和界面态陷阱密度增加。