在高频高压大功率等电子电力器件领域,Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体因拥有较宽的禁带宽度、高击穿电场和极化效应等优点,得到了广泛的应用。在Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体中,GaN材料和器件的研究现最为成熟,而现如今氮化铝（AlN）材料和器件的研究方向主要集中在制备工艺,AlN器件方向尚有些许空白。其中的铝镓氮（AlGaN）可视为GaN与AlN的过渡材料或二者的三元合金化合物,因此其禁带宽度、击穿场强等各项性质可根据Al组分x（0＜x＜1）的变化而在GaN与AlN性质之间调制。由于GaN和AlN材料的禁带宽度分别为3.45 e V和6.2 e V,击穿场强分别为3 MV/cm和12MV/cm,所以AlGaN理论上可以制作出较GaN更高击穿电压和更高功率的器件。当前,关于AlGaN的研究大多是利用其极化效应在异质结材料界面处产生的高浓度二维电子气（2DEG）制作HEMT器件,而关于AlGaN其他器件的研究尚未完全。本文基于现有GaN肖特基二极管的设计,尝试将其与AlGaN结合,探索垂直型AlGaN/GaN肖特基二极管器件,并运用Sentaurus TCAD器件仿真软件对其电学特性进行研究,运用COMSOL Multiphysics多物理联合仿真软件对其热学特性进行研究。本文提出将GaN作为肖特基二极管（SBD）衬底,以AlGaN作为外延层的垂直型AlGaN/GaN SBD。首先,分析AlN/GaN异质结的能带结构,由于此处能带的特殊性,电子将无法跨越过高的异质结势垒差,从而导致垂直型AlGaN/GaN SBD无法正向导通,由此确定将AlGaN的Al组分x设置为异质结界面处为0,并且从衬底GaN向外延层AlGaN方向线性升高的渐变Al组分垂直型AlGaN/GaN SBD。其次,由于随着AlGaN外延层最上方的Al组分的不同,AlGaN的电子亲和能χ也将随之改变,所以对于不同的顶端Al组分x采用了不同的阳极金属进行电学仿真:x=0.3取金属功函数Wm=5.15 e V;x=0.5取金属功函数Wm=4.55 e V;x=0.7取金属功函数Wm=4.10e V。然后,将同一顶端Al组分但不同外延层掺杂浓度和厚度Lepi的AlGaN/GaN SBD进行对比,确定外延层掺杂浓度和厚度Lepi对AlGaN/GaN SBD正反向特性的影响。再然后,加入场板结构对器件进行优化,发现不同钝化层厚度下对应的最佳场板长度并不一致;加入凹槽钝化层结构,发现凹槽钝化层对器件的正向特性的影响较弱,但对反向击穿电压的提升非常明显。最后,提取AlGaN/GaN SBD的总热源分布,用于器件的电热分析。本文将进一步分析垂直型AlGaN/GaN SBD的稳态和瞬态情况下的温度分布。首先,使用COMSOL Multiphysics多物理联合仿真软件中对比一维线性热源和三维热源对垂直型SBD温度分布的影响,确定了对于垂直型器件,将器件内部热量集中在一条线上是极不合理的。使用三维热源进行器件热学仿真在一定程度上可以提升热学仿真的准确性。然后,对器件进行稳态和瞬态的电热仿真,将COMSOL Multiphysics多物理联合仿真软件中的材料参数进行校对。最后,对传统封装形式、Flip-Chip封装形式和顶端金刚石薄膜散热层器件进行稳态和瞬态仿真,研究分析二者对器件散热的影响,并且得出Flip-Chip封装形式对垂直型SBD的散热效果更好的结论。