氢气传感器可以对氢气浓度进行实时监控和预警预报,目前已经在石油化工氢气管道检测,核电站安全壳内氢气检测,氢能源汽车和加氢站等环境中广泛的应用。在已经研究和报道的许多半导体氢传感器中,基于GaN的氢传感器由于其出色的传感性能,快速响应,宽的工作温度范围以及其固有特性（包括宽带隙和高激子结合能）而具有的很高的化学稳定性,被认为是一种具有广阔应用前景的氢气传感器。本文研究基于GaN半导体薄膜的栅极敏化场效应晶体管（FET）型氢气传感器关键技术,提出利用FET电调制和放大效应,以及纳米蜂窝状铂金作为栅极金属进行修饰和敏化,研制出栅极敏化场效应晶体管（FET）型氢气传感器。主要研究内容如下:（1）制备了基于蜂窝状GaN基片的铂金栅极敏化FET型氢气传感器,通过优化光刻、镀膜、退火等相关工艺参数优化了器件性能,并对制备出的氢气传感性能进行了系统测试和研究。研究发现栅极金属铂复制了蜂窝状GaN纳米网的表面形貌,同样为多孔状纳米网络结构,该结构被认为有利于与靶向气体的接触。论文系统研究了栅极厚度对氢气响应性能的影响规律,实验发现栅极厚度的减小可以大幅提高灵敏度,同时检测下限也可以明显减小,但响应时间会有所延长。当栅极的厚度为10 nm时其具有最好的综合性能,在120℃的测试温度下对于1000 ppm的H2在3 s内实现响应,并且其理论检测下限低至～24 ppb。（2）制备了基于AlGaN/GaN HEMT基片的铂栅FET型氢气传感器,主要研究了栅极长度和栅极厚度对氢气传感性能的影响规律。实验结果表明,栅极厚度对氢气浓度的测试范围产生了显著影响。当该传感器的栅极厚度为100 nm时,传感器最低仅能测到0.5 ppm的氢气,当氢气的浓度达到30000 ppm时,传感器出现了饱和现象;当栅极厚度减小到极限薄2.0 nm时,对于浓度低至0.06 ppm（60 ppb）的氢气仍然有明显的响应。栅极厚度的改变也影响了传感器的吸附活化能,栅极厚度为2.0 nm的传感器所需的吸附活化能最小,为3.77 kcal/mol,其值仅为栅极厚度为100nm的器件活化能的1/3。此外,实验结果表明,FET型氢气传感器对氢气的灵敏度能够通过栅极电压进行调控,通过这种方式可以进一步提高器件对氢气的响应灵敏度。（3）论文还研究了场效应管型氢气传感器的传感机理并提出了检测模型。基于第一性原理计算了GaN-Pt界面及在该界面吸附不同浓度氢原子时的肖特基势垒,隧穿势垒,隧穿宽度及隧穿几率。结果发现,随着吸附氢原子的增加金-半界面的肖特基势垒逐渐减小,与实验结果一致;此外,本文还首次发现氢原子在GaN-Pt界面的吸附会显著减少隧穿势垒高度和隧穿宽度,从而使电子的隧穿几率大幅增大。