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随着第三代半导体材料的日渐成熟,以及4H-SiC MESFET的器件制备工艺的完善,4H-SiC MESFET的器件优势日益显著,迅速成为半导体微波功率器件领域中的翘楚,引起广大研究者的研究热潮。凭借其优越的材料特性和器件性能优势,4H-SiC MESFET被越来越多的应用到高温、高压、高频、高辐射、大功率等恶劣的环境中,成为众多微波功率器件中理想的大功率半导体器件。近年来国内外对4H-SiC MESFET的研究取得了卓越的成就,但受限于器件本身的功率-频率限制,器件的饱和漏电流和击穿电压同时增加是难以实现的,直流特性的改善往往伴随射频特性的恶化,这些问题亟待解决。本文首次提出一种具有双高栅和凹陷缓冲层的4H-SiC MESFET（DURP MESFET）,成功实现了饱和漏电流和击穿电压同时提高这一目标,栅源电容的减小大大改善了器件的射频特性。该结构的源侧高栅与漏侧高栅不仅增大了栅下沟道层的厚度,使沟道中载流子增多,从而增大了饱和漏电流。而且双高栅的引入使沟道中的电势不再只集中在栅极的漏侧拐角处,在漏侧高栅的左侧拐角处引入了一个新的峰值电场,这显著地削弱了漏侧拐角处的电场,均匀了沟道中的电场分布,进而优化了器件的击穿特性。双高栅增大了栅电极与沟道表面的距离,这使得栅电极周围形成的耗尽区向沟道表面靠近,减小了沟道中耗尽区的面积,一方面增大有效沟道面积,增大了沟道中漏电流,另一方面大幅减小了Cgs,改善射频特性。基于增大了的栅电极与沟道底部的距离,器件的跨导值下降,即栅极电压对沟道层的控制力减弱,因此引入凹陷缓冲层,缩小栅电极与沟道底部的距离,提高跨导。文中还对双高栅的高度、缓冲层凹陷的深度、长度和位置进行了优化,得出最优的器件结构尺寸参数。研究分析器件性能参数与射频功放效率的关系,为器件设计开拓新思路。仿真结果表明,当栅高为0.1μm,缓冲层凹陷深度为0.05μm,缓冲层非凹陷长度为0.35μm时,DURP MESFET性能最佳。相比于相同结构参数的双凹栅MESFET,新结构器件的最大饱和漏电流（漏源电压为40V,栅源电压为0V时）提高了22.5%。击穿电压值从109V增大到129.3V,增大了17.9%。DURP MESFET最大输出功率密度为8.24 W/mm,比双凹栅MESFET增大了43.6%。与此同时,DURP MESFET的截止频率提高了8.9%。该结构器件实现了饱和漏电流和击穿电压的同时提高,全面改善了4H-SiC MESFET的直流特性;同时射频特性也得以改善。本文首次提出漏侧凹陷漂移区和源侧凹陷缓冲层的坡形栅4H-SiC MESFET（RDRP-CG MESFET）,通过源侧缓冲层向下凹陷,源侧沟道层厚度增大,保证了器件有较大的饱和漏电流输出。沟道层厚度的增大往往会导致器件击穿电压降低,为了防止增大沟道层厚度导致击穿特性的下降,本文引入漏侧凹陷漂移区,减小漏侧沟道层厚度,均匀沟道层中电场分布,改善器件击穿。仿真结果表明RDRP-CG MESFET的击穿电压比具有相同结构尺寸参数的坡形栅MESFET提高了51.8%。射频特性有略微的下降,但不影响高频的应用。本文中只是定性的分析沟道厚度对器件击穿电压以及饱和漏电流的影响,并加以改善,因此并未对凹陷的漂移区和缓冲层的结构尺寸加以优化。