随着半导体技术的快速发展,传统晶体管器件的特征尺寸不断微缩到达物理极限,实际发展速度已经落后于摩尔定律的预测速度,这对半导体技术的进一步发展带来了很大的挑战,如尺寸缩小带来的短沟道效应及功耗等问题。为了解决这些问题,各种新材料、新结构不断地被开发研究。无结场效应晶体管和负电容场效应晶体管就是其中的佼佼者。本论文在混合沟道无结场效应晶体管的制备基础上,引入氧化铝铪铁电材料的负电容效应,设计仿真了一种基于负电容技术的混合沟道无结场效应晶体管,有效降低了器件功耗。本论文的主要工作可分为以下三个部分。第一,通过实验手段制备具有优良铁电特性的氧化铝铪铁电电容器及具有pnpn和pop两种不同沟道的无结场效应晶体管,并测试分析了其相关特性,包含开关电流比、阈值电压、亚阈值摆幅等。研究表明,相比于pop沟道无结场效应晶体管,pnpn沟道无结场效应晶体管具有更优的性能,可归因于沟道垂直方向上存在耗尽效应,从而增强了器件的栅极控制能力。第二,通过半导体工艺模拟以及器件模拟工具（TCAD）方法进行无结场效应晶体管的模拟仿真。在制备实际器件的材料及结构参数的基础上,对pnpn和pop两种不同沟道的无结场效应晶体管特性进行模拟仿真,包含电场分布及电场密度等,很好地解释了采用pnpn沟道的优越性。第三,结合铁电材料的负电容效应,通过TCAD方法设计负电容无结场效应晶体管。基于已有负电容相关理论模型,通过计算讨论了电容匹配对负电容器件的影响,进而通过模拟仿真将已有的pnpn沟道无结场效应晶体管与制备的氧化铝铪铁电材料的负电容效应相结合,设计了一种基于金属-铁电-金属-介电-半导体（MFMIS）结构且具有优良性能的负电容无结场效应晶体管,其器件开关电流比高达8个数量级,亚阈值摆幅实现了低于传统晶体管的理想极限值,仅为34 mV/decade。本论文研究在无结场效应晶体管和氧化铝铪铁电电容器的实验制备基础上,通过TCAD方法进一步模拟仿真,有效结合了无结场效应晶体管与负电容技术的优点,实现了性能优良的负电容无结场效应晶体管设计,在未来不断微缩的低功耗器件及电路的应用中具有很好的应用潜力。