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众所周知,氮化镓（Ga N）材料具有大的禁带宽度和很高的电子速度,这使GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）成为高速、大功率应用的理想选择。长期以来人们的工作重点放在Ga面Ga N异质结材料与HEMT器件制备上,随着近年来N面Ga N材料生长的突破,N面GaN HEMT得到快速发展,目前已报道了电流增益截止频率（fT）达到275 GHz,最大振荡频率(fmax)达到405 GHz的N面Ga N HEMT器件特性。为了提高器件的工作频率,就要缩小器件尺寸,但随着器件尺寸缩小到纳米尺度,短沟道效应对器件的影响越来越大。在此背景下,本文对N面GaN HEMT器件的等比例缩小规律和短沟道效应进行研究,并提出了基于N面GaN异质结的Fin-HEMTs器件结构,仿真分析了其性能。主要的研究工作与成果如下:第一,仿真比较了栅长分别为100 nm和200 nm的N面与Ga面GaN HEMT性能,发现相同栅长下N面器件有更小的亚阈值摆幅和漏致势垒降低效应（DIBL）,说明N面器件能更好的抑制短沟道效应。第二,仿真获得了N面GaN HEMT器件横向等比例缩小的交直流性能变化规律,发现随着器件尺寸的缩小,饱和漏极电流、跨导、漏致势垒降低效应都增大,而饱和漏电压、开态电阻和阈值电压减小;随着器件等比例缩小,电流增益截止频率和最大振荡频率都增大,而栅长频率积下降;频率、沟道厚度与栅长这三者存在一定函数关系,通过器件物理分析给出了该函数关系式的物理意义。第三,发现所考虑的N面Ga N HEMT器件横向等比例缩小到栅长为100 nm时开始表现出严重的短沟道效应,如漏极电流开始出现不饱和,漏致势垒降低增大到33 mV/V,栅长频率积减小为9.2 GHz·μm。通过减小沟道厚度能有效抑制短沟道效应,所以在深度等比例缩小下,需要调整器件纵向结构来改善器件性能。第四,仿真提出了T形栅N面GaN HEMT器件电极参数的缩小对器件性能的影响规律,对于T形栅器件,栅帽长对栅电容和栅电阻都有影响,设计栅帽时要折衷考虑;栅茎越高器件频率越高,但随着栅茎增高,对频率特性的改善作用逐渐减弱;源漏电极的间距对器件频率特性有很大影响,对于对称栅器件主要通过影响跨导来影响频率特性,而对于偏栅器件,主要通过影响栅源电容来影响频率特性,并且源漏间距对偏栅器件的影响较大;随着源漏欧姆接触电阻减小,器件开态电阻减小,最大振荡频率增大。第五,实现了对N面GaN Fin-HEMTs器件的三维仿真研究,发现Fin-HEMTs结构可以有效抑制短沟道效应,与传统N面Ga N HEMT器件相比,Fin-HEMTs器件的阈值电压向正方向偏移,关态电流小一个数量级,亚阈值摆幅减小了31 mV/dec,漏致势垒降低也减小了9 mV/V。