宽禁带半导体功率器件作为工业电子器件的核心组成部分,广泛应用于智能电网、电动汽车以及高频通信等领域。随着全球能源紧缺问题日益凸显,人们希望通过技术革命等方式实现可持续发展,进而催生的科技产品对电力电子器件性能提出了更高要求。由于硅（Si）、砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等材料本身的限制,所制备的功率器件性能已趋近理论极限而无法满足市场需求,而氮化镓（GaN）材料有着更宽带隙（3.43 eV）、更高临界击穿场强（3.3 MV/cm）以及更高电子迁移率（1245 cm2/V·s）等特性,是突破传统电力电子器件发展瓶颈的理想材料。GaN功率器件从结构上可分为横向型和垂直型器件。同横向器件相比,垂直器件的电流扩展能力强、晶圆利用率高、功率密度大使其更适用于高压、低阻抗和高集成度的功率电子系统中。目前所制备的垂直型GaN肖特基二极管（SBD）仍存在反向漏电流较大、击穿电压远低于理论值的问题,利用沟槽金属氧化物半导体（MOS）结构嵌入肖特基接触区形成沟槽MOS肖特基势垒二极管（TMBS）,能有效提高SBD的击穿电压并降低反向漏电流。但TMBS器件由于MOS结构占据部分肖特基接触区而导致正向导通电阻过大且MOS沟槽底部氧化层存在局部电场聚集而导致器件发生提前击穿,针对GaN TMBS器件所存在的问题,本文利用TCAD（Technology Computer Aided Design）技术进行结构建模和数值仿真来改善GaN TMBS器件的静态特性:1.针对GaN TMBS因MOS沟槽底部氧化层存在电场聚集而导致器件发生提前击穿的问题,分别提出了内嵌p-GaN屏蔽环和垂直保护环设计。系统讨论了 p-GaN屏蔽环和垂直保护环的各参数对缓解器件局部电场聚集的调控机制,从而最大程度提高器件的击穿电压。同时,分析了器件的正向导通特性,利用优化的正向导通电阻和击穿电压计算器件的Baliga品质因子（BFOM）并与传统GaN TMBS进行比较。2.针对GaN TMBS的沟槽MOS结构占据部分肖特基接触区导致电子传导沟道变窄而增大正向导通电阻的问题。分别提出了壳核结构和双漂移层的浮动超级结二极管设计来改善器件的导通电阻。讨论了壳核结构的相关参数对电子传导沟道的调控作用,分析了双漂移层的浓度比和超级结空间分布对促进漂移层内电荷平衡和缓解局部电场聚集的作用机理。最终保证器件维持在较高击穿电压条件下,使器件的正向导通电阻尽可能低,从而获得更高的BFOM值并与GaN TMBS进行综合比较。