无线通讯技术的快速发展对高频大功率器件提出了更高的要求,以便能够满足移动互联网时代数据快速稳定交换的需要。GaN材料具有良好的热导率,大的禁带宽度,高的载流子迁移率,弥补了以Si和GaAs为代表的前两代半导体材料固有的一些缺点,在高频大功率方面展现出巨大的应用潜力,使其迅速脱颖而出,成为研究热点。为解决HEMT器件肖特基结导通电压小,栅极泄漏电流较大等可靠性问题,引入MOS结构。MOS-HEMT器件在一定程度上可以抑制栅极泄漏电流,提高击穿电压,扩展器件的应用范围。随着工艺提升,器件特征尺寸减小,但器件沟道中的电场强度并未减小。氧化层厚度减小,而电场强度增大,直接遂穿几率增大,栅氧击穿更易发生。沟道内电场的增大伴随着器件的载流子迁移率的下降与击穿电压的降低。本文主要从这两个方面对器件结构和参数进行改进,降低泄漏电流,提高击穿电压。本文研究的主要课题是高κ叠栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的实现及优化。通过理论分析对器件进行仿真建模,拟对器件的结构及工艺参数进行变化,观察其对器件性能的影响,从而优化器件的性能。本文首先仿真对比了MOS结构的HEMT器件相对肖特基结构的HEMT器件的栅极泄漏电流,以及器件的直流特性对比,总结两者的优劣。然后针对器件异质结沟道掺杂浓度,Al组分的大小,栅介质材料,栅介质厚度等对沟道中二维电子气浓度以及载流子迁移率大小的影响。最后本文仿真了偏栅结构器件的基本电学特性,重点研究了此偏栅器件相比于普通器件沟道中电场峰值的改善情况,以及高漏压情况下对载流子高场迁移率的改善。通过研究发现,MOS结构确实可以很好的解决当栅压接近肖特基结导通电压时,器件栅极泄漏电流急剧增大的问题,但却使得栅控能力和跨导降低。继而,引入高κ介质可以改善MOS结构带来的一些弊端,叠栅结构的引入更是改善了器件的栅极的界面状态,抑制了电流崩塌等效应。通过基础理论以及仿真分析之后得出,器件沟道中的二维电子气随着AlGaN势垒层的掺杂浓度和Al组分的增加而增大,但是载流子的迁移率在掺杂浓度较高和Al组分太大时,发生严重退化,直接影响器件的电学特性。因此合适的掺杂浓度有助于提高器件的直流电学特性,同样合适的Al组分才能使得器件的性能发挥到最优。本文最后仿真了偏栅结构的AlGaN/GaN器件的基本特性,从仿真结果可以看出,偏栅结构可以降低器件沟道中的电场强度峰值约10%左右,提高了器件的击穿电压。改善迁移率随漏电压增大的退化,使得漏端饱和电流密度相比于同样栅压、漏压条件下的对称型器件有约31%的提升,器件的直流特性得到明显的改善。