AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）具有开态导通电流大、关态阻断电压高、开关速度快、能量损耗小等优点,被广泛应用于电能转换领域,在手机快充、数据中心、新能源汽车等方向有重要潜在应用。相比于传统肖特基栅结构,金属-绝缘体-半导体（MIS）栅结构的HEMT器件栅极漏电更低,栅压摆幅更大,成为优选结构之一。MOCVD原位生长介质层具有生长温度更高、介质层更加致密的特点,同时可以避免非原位生长引入的界面污染,吸引了广泛的关注。因此,基于MOCVD原位生长介质帽层的AlGaN/GaN MIS-HEMT器件研究成为一大热点。本文基于MOCVD原位生长的SiNx/AlGaN/GaN的外延结构,对MOCVD原位生长的厚SiNx介质层的薄膜质量、SiNx/AlGaN界面质量、AlGaN/GaN MIS-HEMT器件的制备、性能和可靠性以及相关新结构器件进行了系统的研究。论文的主要工作和结论如下:1.AlGaN/GaN异质结上MOCVD原位生长的厚SiNx介质层特性研究:MOCVD原位生长的SiNx介质层的厚度约为47nm,表面粗糙度约为0.165nm。为了表征MOCVD原位生长SiNx介质层的电学特性,制备了SiNx/AlGaN/GaN MIS二极管,研究表明:在125℃下SiNx栅介质的漏电流在1×10-8A/cm2量级,显示出良好的绝缘性。SiNx栅介质在较低正向偏压下,起主导作用的漏电机制是Poole-Frenkel发射;在较高正向偏压下,起主导作用的漏电机制是Fowler-Nordheim隧穿。获得的临界击穿场强接近理论预测极限值,是目前所知MOCVD原位生长SiNx介质层的最高值。SiNx/AlGaN界面质量良好,界面态密度的平均值为3×1012eV-1cm-2。TDDB测试表明,在室温下工作10年,0.01%失效水平下,MIS二极管能够承受的最高电压达19.5V,基本满足应用需求,表现出良好的可靠性。MOCVD原位生长的SiNx介质层展现了作为AlGaN/GaN MIS-HEMT器件栅介质层和钝化层的优良潜力。2.基于MOCVD原位生长SiNx栅介质层,制备了高性能AlGaN/GaN MIS-HEMT器件,验证了先栅工艺兼容性,并评估了器件的可靠性:用传统的后栅工艺和先栅工艺分别制备了AlGaN/GaN MIS-HEMT器件,器件展现出约-15V的阈值电压、大于1010的高电流开关比、约600m A/mm的饱和输出电流密度和约1300V的关态击穿电压,证明外延结构能较好地兼容先栅工艺;随后的可靠性评估显示,先栅工艺制备的器件阈值电压更为稳定。本研究还在统一的模型下阐释了器件阈值电压的漂移机制:对于正栅极偏压,SiNx中的体缺陷态与SiNx/AlGaN界面态的俘获和发射主导了阈值电压的漂移;对于负栅极偏压,SiNx中的体缺陷态、SiNx/AlGaN界面态的俘获和发射,以及AlGaN势垒层中的齐纳俘获共同影响阈值电压的稳定性。3.基于MOCVD原位生长SiNx栅介质层,制备了栅/源/漏电极同时形成的AlGaN/GaN MIS-HEMT器件,并评估了器件的可靠性:不同于传统后栅工艺中先制备源漏电极,再制备栅电极的两步金属化方法,本研究创新性地使用一步蒸镀金属叠层的方式制备全部电极,实现了栅/源/漏电极同时形成的AlGaN/GaN MIS-HEMT器件。该器件阈值电压-12.5V,电流开关比～2.2×1010,饱和输出电流密度～480m A/mm,关态击穿电压～1300V;观察到了器件独特的阈值电压漂移现象,并阐明了物理机制。得益于MOCVD原位生长高质量的厚SiNx介质层,栅/源/漏电极同时形成工艺得以实现,简化了工艺步骤,未来有望降低器件制备成本。