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GaN基材料作为第三代半导体,由于其无可替代的特性逐渐成为了人们关注的焦点,对以GaN为基础的Ⅲ族氮化物（Ⅲ-N）及其器件的研究也越来越引起人们的重视。而随着近几十年来GaN基HEMT器件在微波功率电子领域的发展,铁电材料与GaN基材料的集成引起了许多研究者的关注,人们开始探索铁电材料和GaN基器件集成的更多的可能性。本文对基于PZT铁电栅介质的PZT/AlGaN/GaN HEMT器件进行了相关的研究,主要的研究内容和成果如下:（1）高性能的PZT/AlGaN/GaN HEMT增强型器件的制作。为了使得PZT在相对较薄的情况能够有较高的薄膜质量,使用PLD进行生长PZT之前,在PZT和AlGaN之间加入一层Al2O3缓冲层来缓解PZT和AlGaN的晶格失配,从而得到了质量相对较高的PZT栅介质。为了尽可能的减少介质/AlGaN之间的界面态,在沉积Al2O3的同时对器件进行了特殊的原位处理。经过缓冲层和原位界面处理技术的结合,得到了高性能的PZT/AlGaN/GaN HEMT器件。通过对器件的栅极进行预极化处理,实现了阈值电压为1V的增强型器件。同时,器件具有1010的开关比,饱和输出电流为335mA/mm,导通电阻Ron为11Ω·mm。关态漏电仅为20 pA/mm,并且得到了室温下90mV/dec接近理想值的亚阈值摆幅。（2）PZT/AlGaN/GaN HEMT器件铁电极化电荷对沟道的影响的研究。利用TLM结构提取了器件的沟道电阻RS来分析铁电的初始极化电荷对沟道的影响。对于本文所用的界面处理方法所制作的器件来说,界面处理之后PZT的沉积使得沟道的RS增大了五倍,因此可以判断PZT的极化电荷对沟道产生了耗尽的作用。这说明PZT的初始极化方向指向表面。利用类似的GTLM结构分析了不同栅极预极化电压对沟道电阻的影响。对PZT/AlGaN/GaN HEMT器件进行了栅极电压为09V,时间为30s的预极化。随着栅极预极化电压的增加,栅下沟道电阻呈现非线性增加的趋势。在预极化电压为8V时,沟道中的2DEG已经完全被耗尽,沟道中的电流几乎为0而栅下沟道的方阻也达到了108的量级。当栅极施加9V的预极化电压时,栅下沟道方阻与未施加预极化电压相比增加约5个数量级。通过分析可以知道,铁电介质的初始极化对AlGaN/GaN异质结沟道具有一定的调控作用。另外,通过对PZT/AlGaN/GaN HEMT器件的栅极进行预极化处理的方式,可以实现增强型器件制作。（3）漏极电场对PZT/AlGaN/GaN HEMT器件特性的影响的研究。实验表明漏极电场对栅下的铁电介质的翻转有很大的影响,从而导致了不同漏压下器件转移特性不同的回滞行为,这也使得不同漏压条件下峰值跨导随着最大正向栅压变化的不同的趋势。铁电极化电荷与2DEG之间的耦合作用使得器件转移特性在回扫的过程中的跨导有一个明显的提高。这是由于在外加电压作用下,铁电极化电荷的翻转所造成的。随着转移特性的扫描过程中最大正向栅压的增加,器件的阈值电压也相应的正向漂移,这是由于更大的正向栅电压会使得铁电的极化强度增大,从而引起器件阈值电压更多的正向漂移。漏极电场对栅下的铁电介质的翻转有很大的影响,从而导致了不同漏压下器件转移特性不同的回滞行为以及峰值跨导随着最大正向栅压变化的不同的趋势。转移特性的回滞在VD=0.1V条件下要明显大于在VD=10V条件下的回滞,这是由于在VD=0.1V条件下更多的铁电电荷被钉扎所导致的。而对于VD=10V的情况,由于VGD为负值,因此导致更少的铁电极化电荷受到钉扎作用。（4）介绍了基于PZT铁电薄膜转移技术的PZT/AlGaN/GaN HEMT器件。利用转移的方式将PZT与AlGaN/GaN异质结进行集成,可以使得器件获得高质量的PZT铁电栅介质。通过对器件施加不同的栅极预极化电压,可以改变器件沟道中2DEG的浓度从而实现对器件阈值的调控。利用转移方法得到的器件对沟道2DEG的调控能力,远远高于绝大多数已报道的铁电栅介质GaN HEMT器件。另外,在经过了5V的栅极预极化之后,阈值电压在105s的时间内仅漂移了0.25V。与传统的直接在AlGaN/GaN异质结上直接生长铁电介质的的铁电栅介质GaN HEMT器件相比,基于转移技术的PZT/AlGaN/GaN HEMT器件可以得到厚度更小且质量更好的铁电栅介质,同时可以防止铁电在高温生长时造成的与AlGaN势垒层之间的扩散而对器件特性造成影响。这都使得基于转移的PZT/AlGaN/GaN HEMT器件具有更好的栅控能力。另外,器件在栅极预极化之后具有很好的阈值电压的稳定性,这也使得PZT/AlGaN/GaN HEMT器件在增强型器件领域的应用具有很大的潜力。基于铁电转移技术的PZT/AlGaN/GaN HEMT也为铁电/AlGaN/GaN HEMT器件的制作提供了一个新的思路,使得铁电介质与GaN材料的异质集成可以应用在更多新的领域中。综上所述,本文成功制作了基于铁电极化调控的增强型PZT/AlGaN/GaN HEMT器件,同时对器件的调控机理进行了深入的分析,并且创新性的利用薄膜转移工艺实现了高质量的铁电薄膜与AlGaN/GaN异质结的集成。在铁电介质与GaN基器件集成的应用中取得了一些关键性的突破,为铁电与GaN基器件进行集成提供了很好的参考和指导作用。