氮化镓(GaN)材料在禁带宽度、击穿电场强度、导热系数和电子饱和漂移速度等方面均大大优于前两代半导体材料,因而其在高温、高频率、大功率领域具有极大的发展潜力。但是工作在上述条件下的AlGaN/GaN HEMT器件会产生显著的自热效应。这一效应会对器件性能产生不良影响,因而降低器件工作温度、减轻自热效应是非常重要的。另外,器件的亚阈值特性对器件的可靠性提升也有很大影响。优化器件结构,提升器件性能,对AlGaN/GaN HEMT的发展应用具有重要意义。本文基于Silvaco Atlas平台,对AlGaN/GaN HEMT器件进行热特性和可靠性的仿真,改变器件的参数和结构,探索提高器件性能的有效途径。本文所做的主要工作如下:(1)仿真研究了场板结构对AlGaN/GaN HEMT的温度场分布的影响,分析了场板结构影响器件温度场分布的可能因素。加入栅场板和源场板结构后,器件沟道二维电子气浓度减小,电场分布发生变化,各层场板边缘处都有新的温度峰值出现,器件漏侧栅极边缘处的沟道峰值温度降低,并且这种降低作用会随着栅场板层数的增加而有所增强。场板结构通过改变AlGaN/GaN HEMT器件沟道载流子浓度和电场分布,影响器件内部的温度场分布。(2)仿真研究了AlN插入层对AlGaN/GaN HEMT器件特性的影响,分析了其厚度的改变对器件电学特性和亚阈值特性的作用。引入AlN插入层之后,在最优厚度下,AlGaN/GaN HEMT器件的载流子迁移率和漏电流均得到提高;其平均亚阈值斜率(SS)降低,并且随着AlN插入层厚度的增加而越来越低,即器件的亚阈值特性和可靠性得到了优化。(3)仿真研究了不同结构参数的背势垒结构对AlGaN/GaN HEMT器件性能的影响,分析了其对器件亚阈值斜率的降低作用。在添加不同的背势垒结构之后,器件的亚阈值斜率均有显著降低。在引入了AlN插入层的AlGaN/AlN/GaN HEMT器件中再添加背势垒结构,器件的亚阈值斜率会有进一步的降低,即器件在亚阈值区的开关特性变得更好。