碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料具有许多优良的特性,例如高击穿电场、高电子饱和迁移率、高热导率以及宽禁带宽度等。因此,SiC是设计与制造耐高温高压、高频率、大功率、抗辐照器件的首选材料。由于SiC材料的优异特性及其日渐成熟的制备工艺,使得基于4H-SiC的金属半导体场效应晶体管（4H-SiC MESFET）成为新一代半导体器件的首要选择,尤其是在高温、高电场和强辐射环境中。然而4H-SiC MESFET饱和漏极电流和击穿电压之间存在相互制约关系,使得器件功率特性的改进受到限制。通常,提高击穿电压会造成饱和漏极电流密度减小,反之亦然。因此,如何有效地提高击穿电压和饱和漏极电流密度,以满足对高电压、大功率密度不断增长的需求一直以来是该领域的研究热点。本文围绕该问题,对4H-SiC MESFET结构进行了优化,提出了一种新型缓冲阶梯栅4H-SiC MESFET（stair-stepping buffer-gate,4H-SiC SBG-MESFET）,以改善器件的击穿特性和功率特性。在SBG-MESFET结构中,采用了击穿点转移技术以分散电场线和转移击穿点。利用ISE-TCAD对SBG-MESFET一维和二维电场分布以及其二维静电势进行仿真,揭示了器件内部的击穿机理。仿真结果表明,与缓冲栅4H-SiC MESFET（buffer-gate,BG-MESFET）相比,击穿点转移技术的引入将SBG-MESFET的电场峰值由漏极左下角边缘处转移至栅-漏间Si3N4区域的场板边缘处,从而分散了电场线分布,使其分布更加均匀合理,改善了器件的击穿特性。与BG-MESFET相比,SBG-MESFET的击穿电压从120V增加到180V,提高了50%,功率密度从9.35W/mm提高到13.2W/mm。通过对SBG-MESFET的进一步优化,本文提出了一种具有双凹槽缓冲层的SBG-MESFET（stair-stepping buffer-gate with multiple recesses,4H-SiC SBG-MR MESFET）。为尽可能的改善器件的功率特性,SBG-MR MESFET在p型缓冲层中引入双重凹槽并对两凹槽的相对位置、横向宽度和纵向深度做了进一步优化。p型缓冲层凹槽的引入,增加了沟道厚度和截面积,从而进一步提高了器件的漏极电流密度。同时,由于p型缓冲层中的两处凹槽之间存在一宽度为0.2μm的隔离小台柱,使得4H-SiC SBG-MR MESFET的电场线分布进一步分散,有效避免了击穿电压因沟道厚度增加而降低的问题。利用ISE-TCAD,仿真分析了SBG-MR MESFET与SBG MESFET两种结构的饱和漏极电流密度和击穿电压,比较了其功率密度,并进一步分析了电子流通路和表面电场线分布以确定击穿点位置。仿真结果表明,SBG-MR结构相比SBG结构而言,虽然击穿点仍然发生在场板边缘处且最大电场峰值未被降低,但电场线分布更加均匀合理,其击穿电压提高近10%,饱和漏极电流密度比SBG结构提高37.5%,从而使得SBG-MR MESFET最大输出功率密度提高到至48.7W/mm,比SBG-MESFET提高了55%。