本发明提供一种基于石墨烯覆盖层的氮化镓器件结构及其制备方法，制备方法包括：提供半导体衬底，形成包括氮化镓层及铟铝氮势垒层的外延结构，覆盖石墨烯薄膜，形成源极电极、漏极电极、介质钝化层及栅极结构。本发明采用石墨烯薄膜覆盖铟铝氮势垒层表面，有利于解决器件表面缺陷导致隧穿漏电及电流崩塌效应的问题，石墨烯薄膜作为器件的散热层，基于简便的方式提高散热效果，直接形成在铟铝氮势垒层上，从而直接在石墨烯薄膜上制备电极，欧姆接触电阻得到有效降低。铟铝氮势垒层/氮化镓层器件在工作时，工作发热导致的温度升高会时铟铝氮材料中缺陷增多，导致栅极至铟铝氮势垒层的缺陷辅助隧穿漏电增大，通过覆盖石墨烯薄膜减弱了栅极隧穿电流。