扫描探针显微镜(SPM)是目前纳米科技领域非常热门的一种表征方法,可以在纳米级甚至原子量级进行高精度成像及原位表面测量,极大地推动了纳米技术的发展。此外,由于扫描探针技术具有纳米级的探针和精确的控制系统,还可以实现原子操纵、纳米刻蚀等纳米加工操作,使其在纳米加工领域具有很大的发展潜力。目前微电子纳米加工领域的关键步骤是光刻技术,随着行业发展,各种新型光刻技术也不断涌现,然而,光刻设备的研发是极其复杂且漫长的过程,目前的光刻技术仍然面临着分辨率不够高、刻蚀成本昂贵且工艺复杂等难题。因此,本文提出利用扫描探针技术完成纳米刻蚀,从而实现小尺寸器件制备,将扫描探针技术的灵活、低成本、高分辨率等优势引入微电子技术的研究中,为微纳制造产业提出一种新的小尺寸器件制备方法。GaN基异质结中有很强的极化效应,使得AlGaN/GaN异质结即使在未掺杂的情况下,也可以获得高密度的二维电子气(2DEG),因此GaN基器件在发光器件、微波高功率器件等方面中有明显优势。在GaN基器件中,高频特性是一个重点研究方向,缩短栅长是提升GaN基器件频率的重要条件,目前100纳米以下的GaN基器件还面临很多挑战,但是对于器件高频特性的研究又非常重要,因此快速制备短栅长、小尺寸的GaN基器件是当前研究的重点之一。目前还没有用纳米刻蚀调控GaN基异质结特性的研究,本文将扫描探针技术应用在GaN基异质结中。用原位纳米刻蚀方法,借助于扫描探针技术,对GaN基异质结材料界面处的晶体结构进行原位操控,实现局部二维电子气浓度的变化,进而对GaN基材料和器件的特性进行原位操控及测量。在此基础上,实现快速简便地制备GaN基肖特基二极管,且最小沟道宽度尺寸仅有50纳米。为GaN基小尺寸器件设计提出新的方法,为GaN基器件的高频特性研究提供重要的实验参数。本论文主要对AlGaN/GaN材料以及AlGaN/GaN HEMT器件的纳米刻蚀方法和电学性质表征进行了一系列的研究,并由此提出一种新型制备小尺寸GaN基器件的方法,具体工作包括以下几个部分:第一、对纳米刻蚀的设备进行研究与确定。比较了台阶仪,纳米压痕仪以及原子力显微镜三种纳米刻蚀仪器在纳米刻蚀方面的优缺点和可行性。由于原子力显微镜刻蚀可达到纳米量级的高分辨率,且具有刻蚀均匀、模式多样,可常温刻蚀等优势,选定原子力显微镜作为纳米刻蚀及电学表征的仪器。第二、利用扫描探针技术,将纳米刻蚀和原位表征结合,完成了原子力显微镜刻蚀方法在AlGaN/GaN材料上的应用研究。通过实验,确定了原子力显微镜刻蚀力度与深度的关系,以及刻蚀次数与深度的关系。由此确定了后续实验刻蚀力度和次数的标准。利用原子力显微镜在AlGaN/GaN材料上的纳米刻蚀,成功地实现了利用机械刻蚀调控材料电输运特性。第三、在前期实验结果的基础上完成了原子力显微镜刻蚀方法在AlGaN/GaN HEMT器件上的应用研究,包括两端器件和三端器件的纳米刻蚀和表征分析。利用原子力显微镜在AlGaN/GaN器件上的纳米刻蚀,成功地实现了对器件输出特性和转移特性的调控。第四、利用原子力显微镜纳米刻蚀方法成功制备出最小沟道宽度仅为50纳米的小尺寸多沟道AlGaN/GaN肖特基二极管。采用原子力显微镜在AlGaN/GaN材料上对AlGaN势垒层进行刻蚀,通过控制刻蚀的距离和深度来改变AlGaN/GaN异质结的2DEG浓度,预留出50纳米宽的导电沟道,从而获得最小宽度仅为50纳米的多沟道GaN基肖特基二极管。该器件具有良好的整流特性,且随沟道数量的增多,沟道电子气浓度增大,器件导通电阻下降,与理论预期一致。这种器件制备方法具有器件尺寸小,器件结构多样化,可原位表征,制备流程简便等优势,为纳米尺寸器件制备提供了一种新的思路,为后续研究小尺寸GaN基HEMT器件提供了重要的制备方法和实验参数,对研究GaN基的高频特性具有重要意义。