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高K栅介质的引入是推动摩尔定律继续前行的重要手段，同时具备高电子迁移率的III-V族半导体对于n型沟道金属氧化物半导体器件是很有潜力的衬底材料。但是高K栅介质/III-V族半导体界面之间存在较高的界面态密度（Dit）会导致沟道层的迁移率明显降低从而导致MOSFET器件性能退化明显。同时对于高K栅介质/III-V族半导体器件的可靠性问题评估，尤其对于正偏压温度不稳定性（PBTI）带来的可靠性问题方面的研究，目前国内外研究成果很少，相关的报道也不多。本文主要围绕这两个问题进行一系列研究，主要研究内容如下： (1)通过优化 InP衬底表面清洗方法的以及表面钝化方法，采用原子层沉积(ALD)生产高K栅介质薄膜工艺，系统研究不同栅金属不同金属化后退火(PMA)温度，以及相同退火条件下的不同电极对InP基MOS电容的Dit、频散、滞洄电压以及栅漏电流的影响，研究结果表明在PMA250℃，栅金属为Al时，InP基MOS电容具有最低界面态，其Dit＜2E11cm2ev-1。 (2)开展了InP衬底的不同栅介质结构和不同功函数栅金属系统的研究，通过选取Al2O3和HfO2的不同栅介质结构以及选择不同的栅金属，研究结果表明采用Al2O3和 HfO2的栅介质结构和金属 Au作为栅金属可以明显减低 EOT和栅漏电，EOT＜1.5nm时，栅漏电流密度在VFB+1V＜1E-2A/cm2。 (3)开展了Al2O3栅介质的InGaAs埋沟道器件在中场应力2.7 MV/cm和强场应力5.0 MV/cm下的的正向应力下的可靠性进行研究，研究结果表明在中场应力下，在开态区和亚阈值区ΔVg为正值，在高场应力下，在亚阈值区ΔVg为负值，在开态区ΔVg为正值。InGaAs埋沟道器件在中场下，主要产生可复合的受主界面态和固定的受主界面态，而在强场应力下，在亚阈值斜率区ΔVg的左向漂移原因是施主界面态起到主要作用，实验证明施主界面态可以完全复合。 (4)对InGaAs MOSFET器件制备工艺开展了深入研究，包括凹栅槽工艺、台面隔离工艺和欧姆接触工艺等多项关键工艺方面的研究。制备栅长为100nm两种结构的 InGaAs埋沟道器件，通过器件的电学性能测试。器件性能指标优异。Al2O3为栅介质的器件电学性能：Idsmax=190μA/μm，SSmin=83mV/dec，gmax=364mS/mm，Ion/Ioff=105，Ioff=0.06nA/μm。Al2O3/HfO2/Al2O3为栅介质的器件电学性能：Idsmax=320μA/μm，SSmin=85mV/dec，gmax=514mS/mm，Ion/Ioff=104，Ioff=0.7nA/μm。