GaN材料由于具有大的禁带宽度、高的击穿场强、以及异质结材料结构中存在的由较强自发极化和压电极化效应而产生的高面密度和高迁移率的二维电子气（2DEG）,在高压大功率器件的应用中表现出巨大的潜力。另外,由于横向结构AlGaN/GaN肖特基二极管与高电子迁移率晶体管的制备工艺具有良好的兼容性,因此有利于实现电路的单片集成,从而减小电路的寄生电容、寄生电感和芯片尺寸。随着大尺寸Si基AlGaN/GaN外延技术的逐渐成熟,在进一步降低器件的制备成本方面有了较大的突破,促使了GaN基电力电子器件商业化应用的进程。为了进一步提高器件的整流效率,减小器件的静态功耗以及满足器件在较高电压领域下的应用,肖特基二极管需要同时具有较小的开启电压、较小的反向漏电以及较高的击穿电压。本文在此研究背景下,围绕横向结构AlGaN/GaN肖特基二极管器件的结构设计以及制备工艺进行优化,取得的主要成果如下:1.本文首先对GaN的刻蚀工艺进行优化,研发出适合制备阳极凹槽的慢速低损伤刻蚀工艺,与常规刻蚀工艺相比,采用该方法制备的阳极凹槽具有较为稳定的刻蚀速率和较小的表面粗糙度,有助于实现器件较小的反向漏电和较高的击穿电压。依据国际上现有的低开启电压肖特基二极管研究成果,本文针对具有极低开启电压的双阳极金属结构AlGaN/GaN SBDs进行研究,通过研究肖特基金属在不同阳极偏置电压下的势垒高度以及凹槽区域肖特基金属长度对器件性能的影响,提出采用具有较小肖特基金属宽度的器件结构,同时实现较高的导通电流和较小的反向漏电。2.在凹槽阳极AlGaN/GaN SBD制备中,对阳极下方的AlGaN势垒层进行完全刻蚀,使阳极金属与GaN侧壁直接接触有助于实现较高的器件均匀性,本文通过第一性原理计算对非极性面GaN材料分析,得出制备具有良好整流效果的凹槽阳极AlGaN/GaN SBDs的理论依据。对于常规阳极金属Ni,由于阳极金属具有较大的功函数,因此不能进一步降低器件的开启电压,本文在此基础上提出采用具有较小功函数的金属W（4.6 eV）作为器件的阳极,实现了具有极高均匀性（标准差为0.0068 V）、较低开启电压（0.35 V@1 m A/mm）、较小反向漏电（1.1μA/mm@-200 V）和较高击穿电压(1900 V@LAC=25μm)的肖特基二极管器件,其功率品质因素高达1.7GW/cm2。为了进一步降低器件的开启电压,提高器件的整流效率,本文中提出采用具有更低功函数的金属Mo（4.5 e V）作为器件的阳极,通过进一步优化器件的刻蚀工艺,实现了具有更低开启电压（0.31 V@1 m A/mm）和更高的击穿电压(2650 V@LAC=25μm)的GaN肖特基二极管,其中对于LAC=20μm的器件,其功率品质因素高达2.65 GW/cm2,这是国际上首次采用Si基AlGaN/GaN材料实现超过2500 V耐压和超过2.5 GW/cm2的功率品质因数。3.器件较小的开启电压会导致较大的反向漏电,从而增大器件的静态功耗,本文详细研究了不同阳极处理工艺对器件性能的影响。通过对阳极下方的Al GaN势垒层采用慢速低损伤刻蚀工艺,结合低功函数阳极金属和阳极退火技术,成功实现了同时具有低开启电压（0.38 V）、低反向漏电(1.28×10-7 A/mm)、高击穿电压（>3 k V）和极小的亚阈值斜率（65 m V/dec）的GaN肖特基二极管器件,器件的功率品质因数超过3 GW/cm2,这是国际上首次采用Si基AlGaN/GaN材料实现超过3000 V耐压和超过3 GW/cm2的功率品质因数。通过对器件性能以及阳极金属与氮化镓界面处的微观形貌进行研究,推断了器件具有良好特性的原因。4.在干法刻蚀工艺中,由于凹槽区域等离子体的运动会受到侧壁材料以及光刻胶的影响,因此在阳极凹槽边缘处会存在较大的刻蚀尖峰,本文通过采用热氧氧化结合KOH湿法腐蚀工艺代替现有的干法刻蚀技术,成功实现了具有良好表面形貌的凹槽刻蚀效果,通过采用低功函数金属W阳极制备技术,实现了较高的器件性能,为高可靠性凹槽阳极AlGaN/GaN肖特基二极管的制备奠定了基础。5.与GaN材料相比,AlGaN材料具有更大的禁带宽度和更高的击穿场强,因此更适合于制备高耐压、抗辐照等电力电子器件,而且AlGaN沟道异质结中的2DEG对温度的变化不敏感,因此非常适合于高温下的应用。但是AlGaN材料与衬底之间存在更为严重的晶格失配,因此受到材料的结晶质量的限制,器件的击穿电压并没有得到明显的改善,另外,由于金属与AlGaN材料接触时,会形成较大的势垒高度,从而导致器件开启电压的严重退化。本文中采用低功函数金属Mo作为器件阳极,实现0.64 V的器件开启电压,器件在425 K时反向漏电仅增加了三倍,相较于常规GaN沟道,高温下器件反向漏电性能有明显的提升,且器件的正向导通电阻的退化也相对较少。