GaN作为第三代半导体材料的典型代表,因其具有大的禁带宽度、高载流子迁移率、高饱和电子速度等优异特性而得到广泛的关注。氮化镓基异质结场效应管（GaN HFET）是应用最广泛的GaN基功率器件之一,具有优异的频率特性、功率特性及击穿特性。近年来研究者们不断提出GaN功率器件的新技术,使得GaN HFET器件的发展和应用日趋成熟。但目前GaN HFET的发展仍存在着一些有待解决的问题,本文围绕实现增强型器件及提升器件开关特性等方面,深入开展了新结构器件及器件开关特性的研究。为了解决实现增强型器件的问题,本文创新性地提出了一种具有复合势垒层的N面GaN HFET器件结构,将栅极下方的势垒层材料由AlN替换为AlGaN和GaN的复合结构,减小了栅极下方沟道的极化强度及二维电子气密度,从而实现了增强型特性。与常规N面结构器件相比,阈值电压由-1.4 V增大至1.3 V,同时器件的导通电阻低至11.7Ω·mm,与常规N面器件相差不大,并且峰值跨导由66mS/mm提高至103 mS/mm,而在相同的过驱动电压(V_GT=V_GS-V_th=1 V)下,饱和漏极电流由常规结构的65 mA/mm增大至98 mA/mm,增加了51%。仿真结果表明,复合势垒层N面GaN HFET器件在实现高正向阈值电压的同时,保持了其他特性不发生退化,并且避免了刻蚀损伤或器件稳定性的问题。为了深入研究GaN HFET器件开关特性的影响因素,本文首先通过脉冲测试和动态导通电阻测试研究了关态应力对于器件动态特性的影响,研究发现关态电压应力的增加及应力持续时间的增长会导致动态导通电阻的增大,其中脉冲信号占空比由50%减小至1%后,动态导通电阻由9.76??mm增大到10.70??mm。其次,采用了器件-电路混合仿真的仿真方法,经分析可知,N面CBL GaN HFET的开启时间和关断时间分别为7.3 ns和40.1 ns,而p型栅器件的开启时间和关断时间则分别为1.6 ns和28.4 ns,在引入栅场板结构后,由于输入电容和输出电容的增加,p型栅器件的开启时间和关断时间分别增加了12.5%和66.2%。最后结合仿真结果分析指出导通电阻和寄生电容是影响开关特性的主要因素。