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GaAs器件与电路具有速度高、功耗低、噪声小、耐高温、抗辐射等优点，在光纤通信、卫星、超高速计算机、高速测试仪器、移动通信和航空航天等领域中有着重要的应用。由于GaAs是化合物半导体，要获得完美的单晶十分困难，材料质量远远落后于电路的要求，严重制约着电路的发展。随着GaAs集成电路的发展，集成度的提高，对GaAs单晶阈值电压均匀性的要求越来越高。 本文概括了GaAs集成电路的发展，简要介绍了GaAs材料与器件。本文讨论了GaAs MESFET的器件模型，由二区间模型导出了IDS与VGS和VDS的关系。这种物理模型能够清晰地说明器件的工作原理，但计算过于复杂，且在推导过程中作了理想化处理，没有考虑工艺因素，用于电路模拟时，与实际情况误差较大。因此在电路模拟程序（如SPICE）中通常采用各种半经验的模型（如Curtice模型和Statz模型）。 本文设计了一套适合多种工艺的阈值电压均匀性研究测试版图，包括多种材料参数和工艺参数测试图形。分别对采用隔离注入挖槽工艺和平面选择离子注入自隔离工艺制备的GaAs MESFET阈值电压均匀性进行了比较研究。结果表明，采用平面工艺制备的GaAs MESFET阈值电压均匀性比采用挖槽工艺制备的GaAs MESFET阈值电压均匀性更好。 本文对分别采用隔离注入挖槽、平面自隔离和平面离子注入隔离三种工艺制备的GaAs MESFET旁栅效应进行了研究。结果表明，采用注入隔离工艺制备的MESFET的旁栅效应比采用自隔离工艺制备的MESFET的旁栅效应要小。这说明，采用注入隔离可以形成更好的器件隔离，减小器件的旁栅效应。本文还采用平面选择离子注入隔离工艺，开展了旁栅效应的光敏特性、迟滞现象、旁栅效应对MESFET阈值电压的影响、MESFET漏源电压对旁栅阈值电压的影响、漏源交换对旁栅阈值电压的影响、旁栅阈值电压与旁栅距的关系、旁栅效应与浮栅的关系等研究。另外，还研究了采用相同工艺条件制备的不同材料的旁栅效应，发现VGF法生长的材料的旁栅效应比LEC法生长的材料的旁栅效应要小。 本文建立了一套阈值电压自动测试系统，可对半绝缘GaAs单晶上制作的MESFET器件的阈值电压进行自动测量，并给出阈值电压的测量数据，作出阈值电压的mapping图，计算阈值电压的统计平均值、标准偏差等。该系统的测试样品可以为rpZll和i3，，以及p3。，以下不规则片，具有效率高、可靠性好等优点。该系统是国内第一套GaAS阈值电压自动测试系统，对于开展国产GaAS材料与阈值电压均匀性关系的研究，提高国产GaAS材料的质量具有重要意义。 本文研究了光照对阈值电压均匀性的影响，观察到在光照条件下，耗尽型MESFET的沟道电流增加，阈值电压向负方向增加，光照提高了阈值电压的均匀性。我们认为这一现象与SI－GaAS衬底深能级缺陷有关。 本文对SI－GaAs单晶的 PL mcyping技术进行了初步研究。测量了SI－GaAs单晶离子注入退火后的 PL mapping与衬底的 PL mapping。结果显示，两者之间有较大的差别，这说明离子注入对材料表面均匀性的影响很大。测量了四种样品的PL谱的均匀性，并与阈值电压的均匀性比较。结果表明PL谱均匀性较好的材料，其阈值电压均匀性也较好。