宽禁带半导体材料GaN具有禁带宽度大、临界击穿电场高和电子饱和漂移速度高等优势，其化学性能稳定、耐高温、抗辐射，由其形成的异质结构非常适合高性能高频大功率高电子迁移率晶体管(HEMTs)的研制，在国防和民用领域具有重大的应用前景。由于逆压电效应的影响，GaN基HEMT器件在大功率工作时，面临着电场引起的不可逆的性能退化。为了增强器件的可靠性，有效抑制器件的逆压电效应，本论文重点围绕GaN基HEMT结构材料基于逆压电效应的电致退化模型、抗逆压电效应材料结构与器件设计和器件实验验证开展研究工作，所取得的主要研究成果如下:　　1.GaN HEMT器件数值化模型研究　　建立了器件输出特性的数值化求解模型，此模型创新性地将纵向能带的泊松薛定谔求解模型与横向的电流连续性方程相联系，并考虑了能带结构对迁移率的影响，这使得我们能够基于材料结构计算出器件迁移率随栅偏置电压的关系，并能够同时得到器件的输出特性，为建立完善的电致退化逆压电效应模型打下器件模型基础。　　2.GaN基HEMT器件复合势垒结构的电致退化模型研究　　在单层势垒层结构的GaN基器件的电致退化模型基础上，首次建立了适用于GaN HEMT复合势垒层结构的电致退化模型，该模型基于逆压电效应建立，并能计算出不同材料结构下的电致退化逆压电模型的临界电压，对设计高临界电压的GaN基HEMT器件具有一定的指导意义。　　3.抗逆压电效应的材料结构和器件设计　　根据逆压电效应导致器件退化的机理及其模型，需要设计势垒层具有较低的可弛豫能的材料结构以及具有更低的纵向峰值电场的器件结构。根据势垒层的低可弛豫能的材料要求，研究了具有AlGaN背势垒材料结构，理论模型表明，此种结构能有效降低势垒层的可弛豫能，从而显著提高电致退化临界电压;根据器件更低的纵向峰值电场的要求，研究了栅场板对器件电致退化的影响，通过合理的设计其栅场板结构及参数也能达到提高电致退化临界电压的要求。　　4.具有AlGaN背势垒的双异质结HEMT器件电致退化特性实验验证　　使用蓝宝石衬底的具有AlGaN背势垒的GaN/AlGaN/AlN/GaN/AlGaN结构材料，在课题组的工艺线上进行了流片，研制出了GaN/AlGaN/AlN/GaN/AlGaNHEMT器件。栅长为1.5μm，开启电压为-2.7 V，在+3 V下的饱和电流密度为714 mA/mm。我们还对有背势垒的器件和无背势垒的器件进行了电致退化测试，测试表明带有AlGaN背势垒的器件能够显著提高器件的电致退化临界电压，而且其在恒定电压下的测试结果也显著好于无AlGaN背势垒的器件。