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半导体技术近年来发展迅速,传统半导体材料的研究几乎已到达极限,第三代宽禁带半导体如Ga N,Al Ga N等开始展露锋芒。Ga N有着良好的物理化学以及电学性能,非常适合制作高频,高温或者大功率器件。其中,Al Ga N/Ga N HEMT表现最为优异,而当前的研究成果主要集中在常开型器件方面。而在高速开关,射频集成电路,数字电路领域需要常关型HEMT器件,所以常关型Al Ga N/Ga N HEMT器件的研究有着十分现实的意义和价值。本文针对上述问题,通过查阅大量文献,简述了Ga N半导体材料的特点,介绍了器件的结构和工作原理,详述了HEMT器件的特性,以及目前国内外实现常关型器件的方法。其次介绍了Silvaco TCAD软件,包括数值计算,主要组件以及使用方法,半导体模拟的物理基础,器件模拟的基本模型等。然后在槽栅刻蚀的基础上设计了一款新型的常关型Al Ga N/Ga N HEMT器件。由于极化的作用,Al Ga N/Ga N异质结界面存在高浓度的二维电子气,所以器件在自然状态下是常开的。本文所设计的器件在势垒层中加入一段Si3N4介质使极化生成的二维电子气不连续,从而实现常关型。用silvaco软件对器件进行仿真,分析各参数对器件性能的影响,包括Al组分浓度,势垒层厚度,介质长度,肖特基势垒高度,栅下钝化层厚度等,根据仿真结果确定各个参数最合适的值。该常关型器件的Al Ga N势垒层分为两部分,第一部分厚度为15nm,Al组分浓度为0.3,第二部分厚度为1nm,Al组分浓度为0.05,栅宽（Wg）为100μm,栅长（Lg）为3μm,栅源极间距（Lgs）为2.5μm,栅极和漏极（Lgd）之间的距离为3.5μm。该器件的阈值电压为1V,当Vds=10V时,器件的峰值跨导为45m S/mm（Wg=0.1mm,Vgs=+3V）。栅压为+10V时电流和饱和电流密度分别达到50m A和500m A/mm（Wg=0.1mm）,特征导通电阻为2mΩ·cm2。最后对本文设计的新型常关型器件结构进行拓展,设计了多介质常关型器件并进行了仿真分析。本文所设计的新型常关型器件和无介质层的常开型器件相比,实现了阈值电压1.6V的正向偏移。该结构设计灵活,在材料设计时可以对器件的结构进行预设,使器件设计的影响扩展到材料生长阶段。并且在制作工艺上避免了槽栅刻蚀对器件造成的损伤,优化了势垒层,解决了刻蚀深度不好精确控制的难点,降低了器件的制作成本。