太赫兹技术在雷达系统、生物医学、探测和通信等领域展现出巨大的应用潜力。太赫兹辐射源作为太赫兹技术中的重要一环,是当下国际重点研究课题,而基于半导体材料的太赫兹固态源更是其中的研究热点。第三代半导体材料的代表氮化镓（GaN）由于高电子迁移率、大的禁带宽度等适用于高频大功率的独特品质而在太赫兹领域备受关注。目前已有研究表明GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）中存在耿氏振荡,尽管相关研究仍旧很少,且器件调频范围较窄,但研究成果展现了GaN基HEMT器件作为振荡源的可能性。Al GaN/GaN异质结沟道中的二维电子气（2DEG）具有极高浓度和低电离杂质散射,栅极的引入对电场造成扰动促进电子进行谷间跃迁,均对产生耿氏振荡提供了有利条件。基于以上原理,我们对传统HEMT结构进行改善,使GaN基HEMT器件成为在太赫兹领域具有潜力的振荡源。本文在传统GaN基HEMT的基础上引入了具有薄钝化层的栅场板结构（FP）同时在栅极引入金属-绝缘体-半导体（MIS）结构,在更广的栅极偏压范围下对沟道电场分布进行调整,从而促进电子发生谷间跃迁形成耿氏电子畴。在Silvaco ATLAS仿真平台上对GaN基FP MIS-HEMT器件进行建模,采用流体动力学模型建立了包含能量弛豫时间及晶格温度的速场关系模型来描述GaN异质结中的负微分迁移率特性,以此为基础研究该结构对形成稳定电子畴以及振荡频率的影响。本文重点研究了栅极偏压VGS、漏极偏压VDS等外加偏压以及器件结构如栅场板长度LP、钝化层厚度DP和栅介质厚度dx等关键参数对于器件形成电子畴的内在影响。研究发现器件在合适尺寸下栅压可以调控器件成核点个数及位置的改变,此外还提出了漏极调控电子畴工作模式的新调频模式,可实现宽幅调频。同时在研究中还发现了特殊的栅漏侧及场板漏侧多成核点的工作模式,该模式对谐波增强效果明显。首先对外加偏压进行了研究,栅介质的引入可以使我们在更高的偏压下对器件展开分析。对栅压的调频探讨则主要从栅漏侧单成核点、场板漏侧单成核点以及栅漏和场板漏侧的独立双成核点模式出发。研究发现在上述模式下随栅压增大,基频频率均降低。同时研究发现在特定结构中漏压的小范围变化可以使电子畴有不同的工作模式,从而可以在959-2120 GHz大范围内对频率进行调节,对应射频-直流电流分量比Irf/Iavg范围在0.6%-4.8%。其次研究了FP MIS结构对GaN基HEMT非线性特性的增强作用。通过合理设计结构参数,使得FP MIS-HEMT可以产生高振荡频率。分别对LP、DP和dx对电子畴形成机理的影响进行了研究。仿真结果表明在同一成核点模式下随着LP的增大或者dx的增大,器件的基频均呈现下降趋势。在独立双成核点模式下随着DP的增大,基频降低;在栅漏侧成核点模式下,随Dp增大,基频增大。在合理尺寸下器件会形成特殊的栅漏侧及场板漏侧多成核点模式,该模式下器件性能较好,并且谐波频率得到很大增强,在器件参数为LP=375 nm,DP=60 nm,dx=5 nm时基波频率为648 GHz,Irf/Iavg为3.3%,二次谐波可达1.3 THz,对应Irf/Iavg高达3.19%。仿真发现在合适的偏压下,器件参数为LP=350 nm,DP=70 nm,dx=3 nm时,可产生626 GHz的基波频率同时Irf/Iavg达6.84%;二次谐波为1.23 THz且Irf/Iavg也相对较高可达2.04%。以上特性均由沟道电场存在两个电场峰值,可以对电子的谷间跃迁产生多次扰动引起的。相比已报道的凹槽势垒层（RBL）结构HEMT振荡源,该结构可以实现更高的频率和更宽的调频范围,同时栅控成核点个数与漏极调控电子畴工作模式成为一种新的调频方式,具有实用和研究价值。