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随着器件特征尺寸缩小到22nm及以下，传统的SiO2/Si系统已经不能满足高速度、高性能的CMOS集成电路的需要。III-V族半导体材料具有较高的电子迁移率和较低的功耗，吸引了越来越多研究者的注意。然而，III-V族半导体材料的本征氧化物，例如Ga2O3和As2O3，会使界面质量变差并且造成费米能级钉扎。为了解决这一问题，GaAs MOS器件表面经过预处理和淀积界面层的方式来提高器件的电特性和界面质量。对于InGaAs MOSFETs器件，不同的结构对其电学性能影响较大。通过Silvaco TCAD软件模拟MOSFETs器件的工艺结构并仿真，可以得到最优的器件结构和参数。本论文即围绕上述内容开展研究工作。实验方面，研究了表面预处理对GaAs MOS器件电特性的影响。在相同的淀积后退火温度下，GaAs衬底表面分别经过N2等离子体、NH3等离子体、SiNx薄膜淀积的方式进行表面预处理。研究结果表明经过等离子体表面预处理后，GaAs MOS器件的电特性得到明显改善。其中SiNx薄膜作为界面层制备出的样品在600oC退火下电特性和界面质量最好。为了进一步研究不同界面层对GaAsMOS器件电特性和界面质量的影响。我们制备了HfTiO/Al2O3和HfTiO/ZnO叠层高k栅介质GaAs MOS器件。实验结果显示，Al2O3和ZnO作为界面层均能够有效的抑制低k界面层的生长。XPS分析表明ZnO不能有效的阻止As的扩散并且HfTiO/ZnO样品的界面层中As-O键大量存在。而具有Al2O3界面层的样品中Ga-O键和As-O键峰值浓度明显最小，说明Al2O3作为界面层能够有效地抑制GaAs MOS器件本征氧化物的生成。模型仿真方面，使用Silvaco软件建立InGaAs MOSFETs器件的三种不同结构如带缓冲层、带侧墙和不带缓冲层不带侧墙。研究这三种结构对MOSFETs器件电特性的影响。通过模型仿真可知带缓冲层的MOSFETs具有最佳的电学性能，并且沟道层厚度对缓冲层结构MOSFET电特性的稳定有较大影响。