氮化镓（GaN）基高电子迁移率晶体管（HEMTs）具有高效率、高频率以及高功率等优点,广泛应用于功率放大器中。随着通信技术的发展,射频收发系统对功率放大器的线性度要求越来越高,传统GaN基单沟道HEMTs器件跨导下降较快、栅压摆幅较小,其线性度已经无法满足人们对功率特性的需求,因此对高线性GaN基HEMTs器件的研究成为人们关注的焦点。GaN基双沟道HEMTs器件拥有更宽的栅压摆幅,能够实现更高的线性度,但常规GaN基双沟道HEMTs器件上沟道层厚度过薄会受到底层势垒层的反向极化应力,从而降低顶层Al GaN/GaN异质结极化强度。基于上述问题,本文设计的GaN基双沟道HEMTs器件采用渐变底层势垒层结构,该设计不仅能够减弱底层势垒层对上沟道层的反向极化应力,还可以降低上下沟道间的势垒高度,有利于电子在沟道间移动,从而增加器件跨导的平坦度,提高器件的线性度。具体研究内容如下:1、基于Silvaco仿真研究了底层势垒层厚度、栅槽深度对GaN基双沟道高线性HEMTs平面器件性能的影响,并将所设计的双沟道器件与常规双沟道器件进行了对比。仿真结果表明,底层势垒层厚度增加会导致上下沟道之间势垒高度增加,不利于沟道之间电子的移动;底层势垒层厚度减小使得器件阈值正移,不利于形成超宽范围的栅压摆幅,综合考虑后认为10nm厚度较为合适。增大栅槽深度会增大器件的跨导、减小栅压摆幅。相比常规双沟道器件,渐变底层势垒层双沟道器件上下沟道间势垒更低,两个跨导峰值更加接近。2、基于平面器件仿真结果,制备了底层势垒层厚度为10nm的GaN基双沟道高线性HEMTs平面器件。与GaN基单沟道HEMTs平面器件相比,在直流特性方面,双沟道器件的输出电流密度从1096m A/mm提高到1215m A/mm,击穿电压从167V提高到200V以上。功率特性方面,在3.6GHz连续波射频信号下,漏极静态偏置电压(Vdsq)为60V时,器件最大输出功率从8.36 W/mm提高到12.56W/mm,功率附加效率从48.9%提高到67.55%。频率特性方面,漏极电压（Vd）为10V时,器件的电流增益截止频率（f T）和功率增益截止频率(fmax)依次提高了13.5%和8.9%,f T和fmax的摆幅分别为4V和3V,依次提高了60%和36%。线性度特性方面,器件一阶跨导峰值与二阶跨导峰值分别下降了4.3%和8.3%,单音信号功率1d B压缩点(P1d B)提高了2.65d B,输出三阶交调截止点（OIP3）提高了1.2d B,源电阻的非线性也得到有效抑制,表明器件的线性度得到有效提升。3、fin结构可以加深器件双沟道之间的耦合特性,进一步提高跨导平坦度。基于Silvaco仿真研究了fin单元宽度(Wfin)和fin单元深度(Hfin)对GaN基双沟道高线性HEMTs三维器件性能的影响。仿真结果表明,增大Wfin使得侧墙栅的额外栅控能力和对沟道二维电子气的耗尽作用减弱,导致阈值电压负移、跨导平坦度增加、栅压摆幅增大。减小Hfin会让侧墙栅引入的额外栅电容减小,从而使栅控能力减弱,导致跨导减小、栅压摆幅增大。4、基于fin结构的三维器件仿真结果,本文设计并制备了GaN基双沟道高线性HEMTs三维器件。与平面器件相比,在直流特性方面,由于侧墙栅能够增大栅控,使得跨导峰值从241m S/mm提高到294m S/mm,输出电流密度从1215m A/mm提高到1370.6m A/mm。频率特性方面,由于侧墙栅引入了额外栅电容,在Vd=10V下,f T降低了7.4%,fmax降低了3%;f T的摆幅为3.2V,下降20%,但fmax的摆幅提高了53.3%,达到4.6V。线性度特性方面,三维器件一阶跨导峰值与二阶跨导峰值分别下降了33.5%和39.4%;栅压摆幅达到3.4V,提高了47.8%;OIP3提高了1.7d B,源电阻的非线性得到进一步抑制,表明GaN基双沟道高线性HEMTs三维器件的线性度与平面器件相比得到提升。除此之外,增大Wfin能够使三维器件的跨导峰值变小,f T增大,fmax减小,但输出电流密度、击穿电压和器件线性度得到了提升。