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近几十年来,全球无线通信产业发展迅速。无论在军事还是民用领域中的应用,都对射频器件的要求越来越高。而一直作为主导的第一代半导体材料硅,在很长的时间里都起着极其重要的作用,但是随着通信系统对器件的性能要求的提高,硅基器件的性能已经不能满足要求;就出现了以砷化镓（GaAs）为代表的第二代半导体材料,并成为微波领域内产品的主要材料;但是随着科学的进一步研究和发展,GaAs器件在频率和功率密度方面已经接近它的极限。近几年,一类宽禁带半导体开时成为研究的热点,目前尤其以氮化镓（GaN）为代表的第三代宽禁带半导体由于其宽禁带的特点,相比BJT、MOS和GaAs器件,GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）表现出了高功率密度性能;同时研究还表明GaN HEMT还具有高工作频率,低噪声、高效率和高线性度等性能优势。本文针对AlGaN/GaN HEMT器件结构,从改善线性度的角度对器件的外延层结构进行了研究。首先本文介绍AlGaN/GaN HEMT的基本理论和工作原理,然后着重介绍了一种缓变沟道AlxGa1-xN/AlyGa（1-y）N/GaN HEMT（CC-HEMT）结构。给出了该结构的特点和器件的性能,尤其是在线性度方面,该结构的器件相比常规结构的AlGaN/GaN HEMT有明显的改善。其次,用数值计算自洽求解泊松和薛定谔方程方法,计算了在缓变沟道AlxGa1-xN/AlyGa（1-y）N/GaN结构中,不同的势垒层厚度、Al组分和掺杂浓度,隔离层厚度,缓变层厚度、Al组分下的相关性能参数如二维电子气浓度,横向电场,面电子密度等。从半导体和量子阱理论上分析这些参数的变化对计算的性能产生的影响,并得到其变化趋势。然后,用Silvaco TCAD软件对不同结构下CC-HEMT器件进行仿真,得到仿真结果。再结合理论计算,确定了最佳外延器件结构。接着给出了在蓝宝石衬底上外延生长1um栅长的CC-HEMT研制过程和测试结果。最后,本文还根据目前国际上的最新发展,提出了插入AlN隔离层的CC-HEMT,通过优化设计和仿真,得到了一种高线性度的CC-HEMT器件结构。为器件的研制奠定了理论基础。