氮化镓（GaN）材料具有宽带隙、高击穿电场和耐高温等优势,在高频、高压和高温等领域具有广阔的应用前景。尤其是GaN材料还表现出优异的抗辐照特性,使GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）在空间应用中具有突出的应用潜力。然而,前期研究发现,在空间环境中GaN HEMT器件受到高能粒子辐照后会发生单粒子效应（SEE）,严重制约了其在空间环境中的应用。因此,本文基于Silvaco TCAD工具对GaN HEMT器件的单粒子烧毁（SEB）机理和抗单粒子烧毁加固技术展开了研究。论文首先研究了典型p-GaN增强型HEMT器件（GFP HEMT）的单粒子烧毁机理。研究结果表明,其单粒子烧毁敏感位置位于栅场板附近,单粒子烧毁阈值电压(VSEB)为350V。重离子入射后,在其垂直入射轨迹上沉积了较高浓度的电子-空穴对。漏极施加的高偏置电压使器件内部存在从漏极指向源极的电场,在该电场的驱动作用下,电子向漏极定向移动,空穴向源极定向移动。由于空穴迁移率较低,造成栅极下方积累了高浓度的空穴,这些空穴使栅极下方区域到源极之间的势垒降低,导致电子从源极注入到沟道中,使栅极下方电子沟道被打开,即引发背沟道效应,最终造成器件烧毁。同时,载流子的再分布改变了沟道电场的分布,重离子辐照前由于栅极下方存在耗尽区,所以电场峰值位于栅极场板边缘,重离子辐照后栅极场板边缘的沟道电场峰值消失,而在漏极附近出现一个新的高电场峰值,载流子流经漏极附近时被漏极高电场加速获得能量,这些高能载流子和晶格原子发生碰撞电离,产生更多自由载流子,促进了器件发生单粒子烧毁,即重离子辐照后漏极附近出现的电场峰值也是造成器件发生单粒子烧毁的原因之一。在此基础上,论文对p-GaN增强型HEMT器件的抗单粒子烧毁加固结构展开研究。针对漏极附近出现的高电场峰值导致器件发生烧毁这一推测,本文设计新的器件结构来抑制漏极附近的电场峰值,从而提高器件的抗单粒子烧毁能力。首先研究了金属漏极场板结构对器件单粒子烧毁特性的影响,仿真结果表明漏场板可以有效抑制重离子辐照后漏极附近的电场峰值,提高器件的抗单粒子烧毁能力。添加金属漏场板后,VSEB可以达到590V。相比GFP HEMT器件,VSEB提高了240V。进一步,首次创新性地提出了与漏极连接的n型Al GaN帽层结构,研究了其对器件单粒子烧毁特性的影响。仿真结果表明,重离子辐照后在漏极附近电场的影响下,n-Al GaN帽层中的电子被漏极收集,在n-Al GaN帽层中就只留下带正电的固定施主电荷。在这些固定正电荷的作用下,漏极附近的电场分布更加均匀,从而抑制了漏极附近出现高电场峰值,器件的抗单粒子烧毁能力因此得到提高。采用n-Al GaN帽层后,VSEB达到690V。相比GFP HEMT器件,VSEB提高了340V。结果表明采用与漏极连接的n-Al GaN帽层可以更有效地提高器件的抗单粒子烧毁能力。本论文的研究成果可为氮化镓HEMT器件的单粒子退化机理乃至抗单粒子烧毁设计研究提供重要的参考。