第三代宽禁带半导体在高温高频大功率应用领域表现出巨大潜力，其中氮化镓（GaN）凭借着优秀的物理化学和电学性能，成为近年来发展最为迅速的第三代半导体之一。本课题主要目的是研究AlGaN/GaN高载流子迁移率晶体管（HEMT），对高κ叠栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件特性进行了深入研究。通过理论分析和仿真模拟对器件工艺参数和结构变化引起的特性变化进行了研究，重点研究了该器件的几种栅极结构。对HEMT器件的基本工作机理以及器件基本物理模型进行了分析研究，并结合ISE软件对器件进行了大量的仿真分析，分析了器件势垒层参杂浓度、栅极金属功函数对器件的影响。发现增加势垒层参杂浓度、减小栅金属功函数均可增加沟道载流子浓度，并从能带角度对这一现象进行了分析。在以上结果的基础上，对不同栅极结构的几种器件特性进行了仿真分析。分别研究了肖特基栅结构、MOS栅结构、高κ叠栅结构以及槽栅结构，分析了这些结构所带来的特性变化。通过对器件进行模拟分析，得到了器件电流、跨导、阈值电压的变化，并从能带、电场、载流子分布以及载流子迁移率方面对器件特性随栅极结构变化的内在原因以及器件潜在的可靠性问题进行分析。研究发现，MOS结构的引入虽然能够解决栅极正偏时大泄漏电流的问题，但却严重影响了器件跨导特性。通过引入高κ叠栅结构以及槽栅结构使得器件跨导特性明显改善，甚至在10nm槽栅情况下跨导已经超过肖特基栅结构的器件。同时，通过合理的引入槽栅结构，器件沟道及势垒层电场分布也得到了改善。通过一系列的结构调整，得到了最大饱和电流1.9A/mm、跨导268mS/mm的高性能槽栅型高κ叠栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件。文章最后对比了耗尽型与增强型器件特性，分析了增强型器件饱和电流及跨导的退化原因。