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得益于GaN材料优越的电学特性,GaN基元器件能够实现传统Si基器件难以企及的高击穿电场、高输出功率密度和低开关功率损失,其应用领域正在逐渐拓展。由于势垒层与沟道间极化引起的高浓度二维电子气（2DEG）,GaN基HEMT都是天然常开型的,而在很多应用中为了满足安全-失效准则,都需要器件在不加偏置时为出常关状态。因此,增强型GaN基HEMT器件一直是氮化物器件研究中的热点,并且直到现在也不能获得令人满意的方案。已报道的几种主流实现增强型应用的方法中,以p-GaN作为栅帽层提高器件阈值电压的方法表现出最好的可靠性,然而阈值电压(VTH)不够高（通常为+1 V左右）一直是p-GaN栅增强型HEMT器件所面临的最重要的问题之一。本文制备并详细研究了p-GaN栅增强型HEMT的电学特性,并通过工艺和器件结构的设计,希望在保证器件较低导通电阻和较高击穿电压的同时,实现更高阈值电压,取得的研究成果如下:（1）基于100 nm p-GaN帽层的AlGaN/GaN异质结构,成功开发出p-GaN栅增强型HEMT器件的制备工艺,实现阈值电压1.5 V,电流开关比大于109,饱和输出电流126 mA/mm较好的器件性能。在此基础上,设计出一种带有p-GaN栅源桥的器件结构,测试结果显示带有一根、两根和三根桥的器件分别实现了3.1 V,3.6 V和4V的阈值电压。（2）研究了栅后退火对p-GaN栅增强型HEMT性能的影响,采用退火工艺后器件饱和电流从126 mA/mm增加到169 mA/mm,获得了近34%的提升。这是由于栅后退火工艺不仅能修复部分刻蚀损伤和缺陷,还能降低栅金属与p-GaN接触形成的肖特基接触势垒高度,从而提高器件的饱和输出电流。此外,在此基础上增加了p-GaN栅源桥的器件阈值电压达到了2.5 V。（3）研究了栅金属种类对p-GaN栅增强型HEMT性能的影响电学特性的影响,通过采用功函数更低的W金属代替传统的Ni/Au金属提高肖特基势垒高度,将器件的阈值电压从1.5 V提高到2.2 V,并且进一步降低了器件的关态漏电流,此外带有栅源桥的W金属栅器件实现了高达6 V的阈值电压。（4）为了进一步提高器件的阈值电压和击穿电压,在Si衬底上设计并生长了具有100 nm p-GaN帽层的Al0.15Ga0.85N/Al0.05Ga0.95N异质结构,并成功制备出了AlGaN沟道的p-GaN栅增强型HEMT。器件实现了高达4 V的阈值电压、大于109的电流开关比,以及102 mA/mm的饱和输出电流,而且增加了栅源桥结构之后,获得了高达7 V的阈值电压。此外,在相同的栅漏间距下,AlGaN沟道器件击穿电压比GaN沟道器件的击穿电压高15-30%,并且在不采用任何其他提高击穿电压措施（如场板）的情况下,器件能够获得了高达1315 V的击穿电压。对器件的脉冲测试结果显示,带有p-GaN栅的结构能够明显降低电流崩塌的影响。