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相比于传统Si基功率MOSFET,AlGaN/GaN HEMT具有更强的沟道导电能力、更小的寄生电容（CISS和COSS）,且不存在由寄生体二极管引入的反向恢复电流,在高频、高速领域有着极宽广的应用前景,但是,由于AlGaN/GaN异质结界面存在由极化效应导致的高浓度2DEG,AlGaN/GaN HEMT是本征耗尽型器件。而增强型功率开关器件由于具有失效保护功能（Fail-Safe）,且仅需要单电源供电,更适合应用于功率系统。因此,为了将GaNHEMT应用于功率领域,提高功率系统转换效率、降低系统损耗,本论文着眼于研制高性能增强型超薄势垒AlGaN/GaN HEMT,开展了从器件设计、器件制备到器件性能表征与分析的完整器件研制工作。另外,针对研究过程中发现的超薄势垒AlGaN/GaNHEMT阈值电压过低、传统p-GaN HEMT阈值调控范围较小的问题,提出了一种具有混合栅结构的增强型超薄势垒AlGaN/GaNHEMT,实现了较大的阈值电压（2.04 V）和大范围阈值调控（1.63 V～3.84 V）。本文的主要研究内容如下:（1）基于极化调控原理,仿真设计器件关键结构参数。从实际LPCVD-SiNx钝化层对2DEG的恢复机理出发,通过对Si3N4/AlGaN界面处界面电荷的调控,仿真模拟了 LPCVD-SiNx钝化层对非栅区2DEG的恢复作用,恢复后的2DEG浓度和文献报道中的实验结果实现了较好地吻合。在此基础上,基于极化调控原理完成了对器件关键结构参数（AlGaN势垒层厚度、A1组分等）的仿真设计,旨在使器件获得增强型性能,指导器件制备。（2）增强型AlGaN/GaNHEMT的制备与测试。在借助Sentaurus-TCAD仿真器完成器件关键结构参数设计后,基于国产6-inch Si基GaN外延片,实现了对增强型超薄势垒AlGaN/GaN HEMT的制备。制备的器件阈值电压为0.8 V,饱和电流和导通电阻分别为500 mA/mm和12.3 Ω.mm,且器件栅极漏电低至nA/mm量级。另外,研究了测试中出现的横向GaNHEMT提前击穿、动态测试下阈值电压漂移现象,通过分析器件制备工艺结合仿真机理验证,分别提出了 GaN buffer层存在纵向漏电通路、高场下同时存在界面陷阱俘获效应和衬底热电子注入效应的机理解释,为后续进一步优化器件制备工艺提供了理论支撑。（3）提出了一种基于混合栅结构的超薄势垒AlGaN/GaN HEMT。超薄势垒AlGaN/GaNHEMT还存在着阈值电压较低的问题。另外,受制于目前GaN体材料中P型掺杂极低的电离率和激活率,在传统p-GaNHEMT中,难以生长具有高空穴浓度（>3 x 1017 cm-3）的p-GaN层,不便于实现阈值电压的大范围调控,无法满足不同的应用场景。因此,本论文从结构优化角度出发,提出了一种具有（p-GaN/MIS/栅极场板）混合栅结构的新型增强型超薄势垒AlGaN/GaN HEMT。新结构融合了薄势垒和P型栅两种GaN增强型技术,对栅下AlGaN/GaN异质结能带具有更强的调控能力,基于轻掺杂p-GaN实现了较大的阈值电压（2.04 V）和大范围阈值调控（1.63 V～3.84 V）。