功率半导体器件在工业控制、电力传输、电源管理等方方面面影响着人类社会。Si基功率器件经过半个多世纪发展，性能已经趋近于理论极限，而现代电子系统对具有更高性能的功率半导体的要求从未止步。采用新型的半导体材料来提升功率器件的性能已经刻不容缓。基于GaN半导体的HEMT具有耐高压，低导通损耗，低开关损耗，和耐高温的特点，因此成为了最具前景的下一代功率器件。然而在GaN HEMT大规模商业化之前，还有一系列问题有待解决，包括阈值电压的控制，电流崩塌，漏电流的抑制，以及高质量材料的制备。本论文针对GaNHEMT作为功率开关器件使用的一些问题作了研究，主要包括：1.对基于非极化半导体材料的GaAs HEMT与基于极化半导体材料的GaNHEMT的器件物理做了理论分析，并对常关型器件与电流崩塌等问题进行了深入讨论。基于中山大学化合物半导体实验室的工作以及该领域已有的文献，本论文还介绍了GaN HEMT的工艺方法，包括外延材料的制备，器件隔离，欧姆接触与肖特基接触的形成，以及器件钝化的实施。2.提出GaN HEMT栅极边缘表面电场模型。该模型通过对GaN HEMT几何结构进行变换，得到一个利于求解方程的平面，最后利用镜像电荷对对拉普拉斯方程进行求解得到耗尽区电势。通过对耗尽区电势的处理，本论文得到了GaNHEMT栅极边缘表面电场的解析表达式。本论文利用计算机数值计算对模型进行了验证；利用该模型，本论文分析了GaN HEMT中AlGaN势垒层厚度，Al组分，以及漏极电压对电场分布的影响。3.提出一种具有逆向导通能力的GaN RC-HEMT。RC-HEMT通过在栅极边缘引入一个肖特基电极并与源极连接使得器件具有了逆向续流的能力。实验的结果表明，GaN RC-HEMT反向导通电压能够控制在3V左右，并且不会影响器件的开启电阻。因而GaN RC-HEMT将为逆变器等需要逆向续流的功率电路的设计带来极大的成本优势，并有利与减小系统的体积与互连线数量。