Abstract
HEMT英文全名為"High Electron Mobility Transistor"，顧名思義強調是元件的電子高遷移率。不過HEMT不只擁有電子高遷移率的優勢，還有"工作頻率高"、"射頻損耗低"、"高線性度"、"低雜訊"等等的優勢。而現今HEMT是以三五族材料所製造的半導體元件，不是使用典型的矽或鍺元素來製造元件，這也造就了此元件擁有獨特的優勢且廣泛應用於微波積體電路、通訊電路中。
高速電子元件可以簡單分別為 :
1.金屬-半導體場效應電晶體(Metal-Semiconductor Field-Effect Transistor, MESFET)
2.高電子遷移率電晶體(High Electron Mobility Transistor, HEMT)
3.摻雜式通道場效電晶體(Doped-Channel Field-Effect Transistor, DCFET)
4.金屬-氧化物-半導體場效應電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)
此研究使用TCAD進行元件模擬，其結構為AlGaAs/InGaAs/GaAs，預測元件的電壓電流、二維電子氣、頻率、S參數的行為。
Device physics
半導體元件工作時都需要載子，而載子必須利用摻雜來獲得。製作HEMT元件時，把AlGaAs沉積在GaAs基底上，形成異質接面。當這些不相同的能階的材料接觸在一起時會產生二維電子氣(2DEG)，這是因為導電帶的不連續又費米能階必須相同而造成的。
因為就會形成異質接面的量子井，所以自由電子剩下兩個自由度可以移動，此特性造成自由電子運動就不會受到雜質散射，就會大幅提升電子遷移率。2DEG 即成為 電晶體中電子由源極流向汲極的通道。加在閘極上的偏壓，改變能障高低，控制 2DEG 的多寡，進而控制電流大小。
二維電子氣物理
1.
2.
3.
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HEMT之傳輸行為
自由電子即被束縛在量子井內，無法再回到高能隙材料 AlGaAs 層，自由電子只剩下兩個自由度可移動，二維電子氣 與三維自由電子的相異處為：電子的束縛能增加、電子與電洞復合率增加、 量子霍爾效應，這是模擬與實際量測值產生誤差的一個因子。套用於此模擬之專案，電子則被侷限於InGaAs與GaAs所形成的二維電子氣中。
S參數
當電子電路操作在高頻的情況下時，該頻率所對應的波長和實際電子電路的物理尺寸相較之下變小許多，因此，再低頻時常用來描述電路節點特性的電壓和電流的觀念便逐漸不適用，此時的電路特性用波或能量的觀念來表示將更為適當，其中最常使用到的表示法為散射參數，又稱為 S 參數，主要是採用入射波(incident)、穿透波(transmission)、和反射波(reflection)的觀念來表示，利用入射波打到待測物的高頻微波特性。
Device architecture
元件結構
能帶分析
下圖的能帶圖中有很明顯的二維電子氣
Id-Vg
Id-Vd
S-Parameter
