氮化镓（GaN）具有高临界击穿电场、高电子饱和漂移速度,并且Al GaN/GaN异质结能形成高迁移率高密度的二维电子气（2DEG）,故在高频、高效率和高功率密度应用领域独具优势。GaN高迁移率电子晶体管（HEMT）因为栅极边缘电场尖峰过大、泄漏电流过大等问题使其耐压远未达其理论极限。同时,传统GaN HEMT因为高浓度2DEG的存在通常为耗尽型器件,实现增强型需通过耗尽栅下2DEG,导致阈值电压与输出电流存在制约关系。基于上述问题,本文提出并仿真设计了两种新型高压增强型GaN HEMT,提出并实验研制了具有复合钝化层的渐变氟离子终端的高压Al GaN/GaN HEMT,同时优化了钝化层淀积、欧姆接触以及电子束光刻等关键工艺。具体创新点如下:1.提出具有Al组分渐变AlxGa1-xN层的增强型HEMT为了缓解击穿电压与比导通电阻之间的制约关系,基于极化理论,提出了具有Al组分渐变AlxGa1-xN层的增强型HEMT。通过引入Al组分线性渐变AlxGa1-xN层,构建三维电子气（3DEG）导电层和三维空穴气（3DHG）背势垒层。3DEG导电层中高面密度的电子极大地增加了饱和输出电流,降低比导通电阻;阻断状态时,3DEG和3DHG被抽走后留下的固定正负极化电荷,构成极化“类超结”,调制漂移区电场分布;3DHG背势垒层降低器件泄漏电流;源极和漏极位于栅极同侧,源电极同时作为场板可降低栅边缘电场尖峰,并引入新的电场尖峰,三者共同提升器件耐压。GaN帽层与下界面形成2DHG阻断器件垂直沟道,实现增强型。仿真结果表明,新器件的比导通电阻低至0.34 mΩ·cm~2,击穿电压达860 V,阈值电压高达3.2 V以及Baliga优值（Baliga figure of merit,BFOM）为2175 MW/cm~2。新器件兼具高耐压和大电流的优势,为GaN功率器件的设计提供了新思路。2.提出双栅增强型翻转Al GaN/GaN HEMT基于衬底转移技术,提出具有双栅结构的增强型翻转Al GaN/GaN HEMT。通过衬底转移技术形成两个面对面的栅极结构。面对面的MIS栅极结构通过功函数差耗尽栅区域的2DEG夹断沟道,实现增强型。在器件导通状态同时利用2DEG和电子积累层传导电流,因而提高电流输出能力并降低比导通电阻。顶部栅极场板降低栅边缘电场尖峰优化漂移区电场分布,同时沟道的夹断效应降低器件关态泄漏电流,共同提升器件耐压。仿真结果表明,新结构实现了比导通电阻0.55 mΩ·cm~2,击穿电压465 V以及阈值电压0.8 V。新结构的阈值电压与输出电流随双栅距离的减小都增大,打破了常规增强型器件高阈值电压与低比导通电阻的制约关系,为实现增强型GaN HEMT提供了一种新思路。3.提出并研制具有复合钝化层和渐变氟离子终端Al GaN/GaN HEMT提出并研制了具有复合钝化层和渐变氟离子（F-）终端的GaN HEMT。通过引入渐变F-注入终端,实现横向变掺杂的效果以优化漂移区电场分布,提高器件的耐压;通过电子束光刻形成从源极到漏极依次逐渐变窄的F-注入窗口,仅通过一次F-注入工艺实现渐变F-终端结构;同时制作复合钝化层结构,降低离子注入后F-进入Al GaN势垒层对2DEG浓度和迁移率的影响。实验测试结果表明,具有复合钝化层和渐变F-终端的Al GaN/GaN HEMT实现了447 V的击穿电压,相较于常规结构耐压提升了94%,比导通电阻仅增大了3.7%,为0.56 mΩ·cm~2。同时,新结构相较于复合钝化层常规F-终端的Al GaN/GaN HEMT,其击穿电压和饱和输出电流均有提升,其BFOM值从210 MW/cm~2提升到357 MW/cm~2。