作为第三代半导体器件,AlGaN/GaN异质结器件以其高击穿场强、高电子饱和速度以及高二维电子气(2DEG)密度而引起人们的广泛兴趣。相比于传统的Si基器件,AlGaN/GaN器件在功率密度、开关速度、工作温度以及封装尺寸等方面具有明显的优势。其中AlGaN/GaN横向二极管是目前GaN功率开关器件的研究热点,仿真则是研究器件物理特性的重要工具。本文以仿真的形式分别从阳极结构和阴极结构两方面对AlGaN/GaN横向二极管提出创新,提出了混合阳极AlGaN/GaN恒流二极管结构和三维鳍栅型混合阳极薄势垒AlGaN/GaN二极管结构,不仅优化了AlGaN/GaN横向二极管的开启电压和击穿电压等传统性能,还拓宽了其应用范围,本文主要内容如下:(1)首先介绍了TCAD仿真软件和仿真所用的基本理论,对凹槽栅型的AlGaN/GaN横向二极管进行建模,明确物理模型及结构参数,将仿真结果与实际实验结果相对比,验证仿真方案的正确性和可行性。(2)改变凹槽栅型AlGaN/GaN横向二极管的阴极结构,使其具有恒流作用。随后分别从混合阳极对器件导通特性的控制和阴极场板带来的恒流功能两方面阐述了器件的工作原理与应用价值。通过对阴极场板结构的分析和改进,提出一种阶梯型的阴极场板,最终可实现4 V的饱和电压,0.57 A/mm的饱和电流和3.7%的稳定系数。最后给出了AlGaN/GaN恒流二极管的工艺实现过程,为流片实验做好准备。(3)考虑到薄势垒技术对栅下势垒层厚度的灵活控制和其工艺的简便,利用薄势垒技术提出了一种平面型的薄势垒结构的AlGaN/GaN混合阳极二极管,并通过三维仿真的方法对其进行仿真,通过对薄势垒厚度的改变,研究其工作原理,并论证仿真方案的正确性,为后续新结构的仿真提供参考模型和对比对象。(4)将鳍栅结构和薄势垒结构结合,提出一种新型的三维鳍栅型混合阳极薄势垒AlGaN/GaN二极管,重点研究了鳍栅对二维电子气和侧壁导电通道的控制,改变鳍栅的宽度与刻蚀深度,观察其对器件正反向电压电流特性的影响,并研究其机理。最终仿真的鳍栅结构器件的开启电压为0.48 V,与平面结构器件的开启电压相当,但导通电阻更小,反向漏电流比平面结构器件小两个数量级,击穿电压为725V。