作为第三代半导体材料代表的GaN材料,相对来说具有禁带宽度大、击穿场强高以及高电子密度和高的电子迁移率等优点,因此成为高温、高频、微波毫米波领域半导体器件的理想材料。近年来,GaN基高电子迁移率晶体管(HEMTs)在高频大功率电路中的应用越来越得到人们的肯定并引起科研工作者和半导体公司的广泛研究。其中,AlGaN/GaN HEMT由于高的击穿电压和高的输出功率密度尤其受到青睐。目前,对微波频段的GaN HEMT物理模型和器件结构的研究已经很多,但毫米波段的研究报道还比较少。本文主要围绕毫米波段的AlGaN/GaN HEMT器件物理建模和场板技术展开研究,主要工作和创新点如下:首先,本文选择具有代表性的100nm栅长毫米波AlGaN/GaN HEMT器件作为研究对象,建立了完善的物理模型,该模型考虑了器件的表面态、陷阱和自热等效应,仿真得到的DC和RF特性曲线与器件实测结果吻合良好。利用该模型对器件的直流特性、频率特性、击穿特性和热特性等进行了仿真分析。其次,分析了器件物理结构参数变化对器件性能的影响,结果表明:栅源距离的增大会大幅降低器件的饱和输出电流;栅漏距离的增大可以提高器件的击穿电压,但同时也会造成器件截止频率的降低和膝电压的增大。最后,系统研究了场板技术在毫米波AlGaN/GaN HEMT器件中的应用,分析了栅场板结构、源场板结构和栅源双场板结构对器件击穿电压的提高作用,并对栅场板和源场板结构进行了优化设计。当场板长度为0.2μm,距离势垒层距离为40nm时可取得对势垒层电场的最佳调制效果,器件的击穿电压提高最多;三种结构得到的最大击穿电压分别为86V、74V和92V;采用栅源双场板结构对器件饱和输出功率密度的提高可高达38.5%,但双场板的使用也会严重恶化器件的频率特性。本文着重于使用TCAD工具来模拟毫米波GaN HEMT工作机制,预测器件性能,并对器件结构进行优化设计,对于毫米波GaN HEMT器件物理建模和结构优化具有指导意义。