GaN基半导体材料具有禁带宽度大、电子饱和速度高、击穿电压大等良好的电学性能,在微波大功率和高压开关电路领域具有很大的发展潜力。可靠性问题一直制约AlGaN/GaN HEMT器件发展,在一些特殊的工作环境中,HEMT器件稳定性关系着整个电路系统的安全问题。本文针对常规耗尽型AlGaN/GaN HEMT器件,从仿真和实验两方面进行电应力和辐照应力的可靠性研究。本论文主要工作总结如下:1.使用Silvaco仿真软件模拟开态应力下常规AlGaN/GaN HEMT器件的直流特性,采用受主掺杂模拟开态应力时热载流子效应在器件中产生的缺陷。开态应力下器件中产生的热载流子会逃逸并被陷阱俘获,使器件出现输出电流降低,阈值电压漂移等退化现象。使用相同结构的器件,研究不同位置缺陷态对器件性能的影响。发现势垒层及表面、缓冲层中的缺陷都会退化器件的直流特性,缓冲层中的缺陷对器件的退化影响最大。此外,缺陷浓度越高、能级越大,退化越显著。2.研究AlGaN/GaN HEMT器件开态恒压应力和开态阶梯应力的退化机制,分析器件在开态应力下的可靠性问题。开态应力下热电子能够克服势垒高度注入到势垒层和缓冲层,被其中的陷阱俘获或产生新的陷阱,导致器件出现输出电流和跨导降低,阈值电压漂移等退化现象。应力偏置越大,产生的热电子数量越多,能量越大,器件退化越严重。根据所研究的电应力可靠性问题,提出几种电应力加固措施,如改善生长工艺、采用钝化结构和场板结构、优化缓冲层等。3.研究AlGaN/GaN HEMT器件质子辐照应力的退化机制,分析器件在辐照应力下的可靠性问题。对比测试前后器件的直流特性,发现质子辐照后器件输出电流减小,阈值电压正向漂移。质子辐照会在器件内部感生受主型缺陷,辐照注量越大,退化量越大。根据所研究的辐照应力可靠性问题,从生长工艺、钝化层材料、极化工程和器件结构等方面提出了改善辐照应力可靠性的措施。