基于AlGaN/GaN异质结构的肖特基二极管拥有开关速度快、耐高压、耐高温以及抗辐射等优势,能够满足高效微波无线电能传输等高频大功率应用场景的需求,渐渐成为电力电子领域的重点研究对象。然而,传统平面型AlGaN/GaN肖特基二极管的开启电压难以降低的技术难题成为了限制其应用的重要因素,采用凹槽阳极结构结合低功函数金属能够有效降低器件开启电压,但常规的反应离子刻蚀工艺在凹槽刻蚀过程中存在精度不足、刻蚀损伤大的明显不足,这不仅会引起开启电压的波动,而且会对器件反向电特性产生不利影响。本文针对这一突出问题,系统开发了适用于凹槽结构的低损伤慢速刻蚀工艺方法,实现了低开启电压AlGaN/GaN肖特基二极管,有效提升了工艺稳定性,并结合理论模拟和外延材料优化,进一步提升了器件性能。具体的研究成果如下:本文从凹槽阳极这一核心结构出发,系统开展了凹槽刻蚀深度对器件开启电压、凹槽刻蚀损伤对器件反向特性的研究。实验结果表明,器件开启电压随着刻蚀深度先减小后增大,并且刻蚀损伤会显著增大器件泄漏电流。通过对反应离子刻蚀工艺中刻蚀气体比例、腔体压强以及射频功率等刻蚀条件的精细调控,开发出了低损伤慢速刻蚀工艺方法,实现了凹槽深度精确可控、刻蚀倾角显著改善、刻蚀损伤得到有效抑制的凹槽阳极AlGaN/GaN肖特基二极管,有效降低开启电压与反向漏电,同时显著提升了工艺重复性与稳定性。为了进一步揭示器件工作机理、提升器件电性能,首先利用Sentaurus TCAD仿真平台构建了凹槽型AlGaN/GaN肖特基二极管器件模型,研究了凹槽型AlGaN/GaN肖特基二极管的常温以及变温正反向特性,通过深入分析正向导通后器件内部载流子的分布以及电流密度的情况以及反偏状态下器件的电势分布以及电场分布,揭示了凹槽型AlGaN/GaN肖特基二极管的常温以及变温、正向及反向工作时的物理机理。研究了不同Fe掺杂Buffer层对于器件漏电的影响。其次,在优化的凹槽刻蚀工艺基础上,采用更低功函数的W金属作为阳极金属,将器件开启电压的进一步降低至0.32V,亚阈值摆幅为64m V/dec;并深入分析了器件的变温特性和正向电流传输机制,实验结果与仿真结果保持一致。总之,基于低损伤慢速反应离子刻蚀工艺方法能够制备出了较为理想的凹槽结构,实现了开启电压低、反向漏电低、工艺重复性好、工艺稳定度高的凹槽型AlGaN/GaN肖特基二极管,对于推动其高频大功率应用具有重要的意义。