氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料具有宽禁带、高电子漂移速度、高热导率、高击穿电场、高耐热性、高抗辐射能力等突出优势,这些特性使得GaN成为制造高温、高压、大功率、抗辐射半导体器件的优良材料。氮化镓基高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)拥有很高的沟道电子浓度、极高的电子迁移率和较高的击穿电压,这使得其在高频、微波等方面拥有很大的发展前景。同时GaN HEMT外延材料可以在大尺寸Si衬底上生长使其同时具备高性能与低价格的优点,使其成为性价比高、优良的功率开关器件。GaN HEMT性能表现优异的关键是AlGaN/GaN异质结产生的高密度的二维电子气,而异质结成分组成对二维电子气的浓度以及器件的各种特性有着极其重要的影响。在GaN HEMT发展的过程中,提高击穿电压与抑制电流崩塌一直是研究的重点与难点。本论文是在国家重点研发计划(No:2017YFB0402800,2017YFB0402803)的支持下完成的,主要研究工作及成果如下:首先针对GaN HEMT的AlGaN/GaN异质结中势垒层Al组分的变化对器件特性的影响进行探究,仿真了对于各种特性的影响,包括异质结界面的二维电子气浓度、二维电子气迁移率、异质结禁带宽度以及转移特性、输出特性、击穿特性等。从多个角度探究了Al组分变化的影响,分析了高低Al组分异质结的各自优势。其次对场板结构GaN/AlGaN HEMT的击穿电压的提升机理进行了研究,仿真了场板结构对击穿电压的提升效果,接着针对场板结构的氧化层厚度、场板长度、场板厚度依次进行优化,有效的提高了器件的击穿电压,并得出了最佳的场板结构参数。最后分析了增强型GaN HEMT与耗尽型GaN HEMT的结构特点并仿真验证。对薄势垒、槽栅、F~-离子注入、P型GaN栅等结构制作的增强型器件的方法进行仿真对比。建立电流崩塌模型对其效应进行研究,采用可以抑制电流崩塌的场板结构、双沟道结构、HD-GIT结构和优化生产工艺进行仿真对比效果。对增强型GaN HEMT的电流崩塌从现象、原理、模型到抑制方法进行了全面的仿真分析。