1. 研究目的与意义
1.1研究背景：
自从集成电路被发明出来，硅一直是电子行业增长的主要驱动力。对于功率半导体而言，自1976年以来，功率MOSFETs所转变的双极结型晶体管的变体已经基本满足工业中开关功率转换应用的需求。因而，许多创新的解决方案也逐渐出现，如横向场效应晶体管、垂直场效应晶体管、低密度金属氧化物半导体等，逐步实现了在工业标准中的效率、成本效益、尺寸及可靠性等方面上的需求。尽管绝缘双极结型晶体管(IGBT)和超结型晶体管(也叫COOLMOS)等器件被视为是解决传统技术发展带来的功率处理效率收益递减问题的解决方案，但最近碳化硅和氮化镓等替代半导体材料已成为高压市场利润空间的诱人选择。
随着无线通讯产业的快速发展，越来越多的特殊领域需要依靠具备耐高温、耐高压、耐腐蚀、高效率、低成本、微型化的功率放大器快速发展，传统的Si材料已经难以维持摩尔定律，因而出现了以氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体材料。GaN基是属于第三代半导体材料，即禁带宽度大于2.2eV的宽禁带半导体材料，包括CdS(2.42eV)、SiC(3.2eV)、ZnO(3.32eV)、GaN(3.42eV)、ZnS(3.68eV)、金刚石(5.45eV)、AIN(6.20eV)等。在电子器件方面，对SiC和GaN的研究相对比较成熟，GaNg材料拥有电子饱和迁移率很大，并且化学性质很稳定，有很高的击穿电压以及更高的电流能力等特点。它在高温、高频大功率器件和短波光电子器件方面，这两种材料具有前两代半导体(Si和GaAs)所不能比拟的潜力，是目前世界半导体材料和器件研究领域中的热点。GaN HEMT已被研究用作RF和电力电子系统的下一代高功率器件的候选材料。GaN HEMT由于在二维电子气(2DEG)沟道中的高载流子迁移率和由于大的临界电场的高击穿电压，可以以低功率损耗实现超高功率密度操作。事实上，最近的演示表明，AlGaN/GaN器件可以达到350V以上的击穿电压，并且导通电阻低于Si极限。
2. 研究内容与预期目标
2.1本课题主要研究内容：
（1）了解GaN半导体器件的相关特性
充分充分了解GaN半导体器件的研究背景、发展方向、特点以及工作原理。
3. 研究方法与步骤
3.1本课题拟采用的研究方法：
（1）查阅相关资料和文献，了解基于场板结构的GaN HEMT器件的发展现状，通过对资料的整理总结出场板结构对GaN HEMT器件的不同影响效果，对比不同场板所带来的特性影响，做好课题研究前的准备。
（2）基础仿真设计，了解基于场板结构的GaN HEMT的物理特性、测试方法和软件仿真流程。通过学习仿真软件Silvaco TCAD，对GaN HEMT不同场板结构器件进行仿真，获得数据结果。
4. 参考文献
[1] 廖碧艳. 高耐压氮化镓基功率器件场板结构研究[D]. 华南理工大学,2020.
[2] 田雨. AlGaN/GaN HEMT器件高压结构设计与仿真研究[D]. 桂林电子科技大学,2021.
[3] 严地. AlGaN/GaN HEMT击穿特性研究和场板结构优化设计[D]. 电子科技大学,2008.
5. 工作计划
（1）2022-01-20～2022-02-28查阅技术资料，确定研究内容和仿真软件学习，撰写开题报告；
（2）2022-03-01～2022-03-25结合技术资料，设计GaN HEMT并完成基础仿真；
（3）2022-03-25～2022-04-25完成GaN HEMT加入不同场板后的仿真和参数收集统计；
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