氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）具有宽带隙、高电子迁移率、耐高温、好的化学稳定性等诸多优良的物理化学性能,因此,GaN和SiC是制造耐高温抗辐照的新型光、电子器件的重要材料。并且,SiC还具有优异的高温力学性能和低的中子吸收截面,是先进核能系统重要的候选结构材料。在辐照环境下,这类材料的微结构变化和性能变化是倍受关注的问题。本论文利用离子加速器和多种材料分析手段,研究了低速高电荷态重离子和快重离子引起GaN和SiC材料的微结构、光电性能和力学性能的变化规律及其机理,主要结果如下:1)990 keV ²⁰⁹Bi³³⁺离子辐照GaN后,表面膨胀凸起,肿胀率随注量非线性地增加;表面Ga-N的含量降低,有Ga-Ga和Ga-O键生成。根据LO声子和等离子体的耦合,从Raman光谱获得了自由载流子浓度和它的迁移率。辐照后,自由载流子浓度和它的迁移率随注量减小;黄光带和近带边峰的发光随注量逐渐湮灭,且有蓝光出现。大注量辐照后,表面有V_N和V_Ga出现;V_N和V_Ga的生成,导致电学性能迅速的劣化。从3K-300K的变温PL谱发现,1.061×10¹²Bi³³⁺/cm²辐照的Ga N样品的发光峰随着温度的升高逐渐减弱、展宽、红移;带隙的收缩效应逐渐控制着峰位的移动。与未辐照的GaN相比,1.061×10¹22 Bi³³⁺/cm²辐照的样品的发光性能表现出敏感的温度依赖性。2)600 keV的Xe^q+（q=18,26）离子从两种几何方向（垂直和倾斜60°角）辐照6H-SiC后,表面均肿胀凸起。Xe¹⁸⁺离子辐照后,肿胀的台阶高度随注量连续增大;Xe²⁶⁺离子辐照后,台阶高度随注量先增加后减小。在相同离子和注量的条件下,垂直照射形成的台阶高度大于倾斜照射形成的台阶高度。在相同入射角和注量条件下,Xe²⁶⁺离子辐照形成的台阶高度大于Xe¹⁸⁺离子辐照形成的台阶高度。表面变形是离位损伤引入的缺陷和表面原子被溅射共同作用导致的。建立了一个包括势能、电荷态、入射角和注量等物理量的理论模型来诠释高电荷态离子在6H-SiC表面形成的纳米结构变形。3)290 MeV的²³⁸U³²⁺离子辐照GaN/Al₂O₃后,GaN表面上有被晕圈包围着的、凸起分层的螺旋状球棍结构（Hillocks）缺陷生成,球棍缺陷的密度和尺寸随注量而增大。从HRXRD的rocking曲线中获得了螺位错密度,螺位错密度随注量增加,且晶格随注量逐渐膨胀,晶面间有压应力。根据LO声子和等离子体的耦合,从Raman光谱获得了自由载流子浓度和它的迁移率。辐照后,自由载流子浓度和它的迁移率随注量减小;黄光带和近带边峰随注量发光逐渐湮灭,但近带边峰表现出更敏感的注量相关性。同时,GaN表面上有Al和O原子出现,没有V_N和V_Ga生成,而有Ga₂O₃生成;这说明在高的电子能损下,发生了GaN/Al₂O₃混合;与其它辐照实验相比,290 MeV的²³⁸U³²⁺离子高的电子能损没有引起更显著的电学性能劣化。4)246.8 MeV的Ar¹⁶⁺离子对SiC纤维辐照后,纤维的拉伸强度和弹性模量均降低。由TEM和Raman分析得到,SiC纤维是由β-SiC晶粒和C的石墨相组成,且SiC晶粒被石墨包围着。从XRD曲线和Raman光谱获得了SiC晶粒和C质粒子的大小变化趋势。随着注量的增加,SiC晶粒的尺寸和C质粒子的大小均先减小后增加,纤维的微结构经历了非晶、再结晶的过程。而且,随着注量增加,纤维的直径先减小后增加,纤维表面C含量降低,Si含量增加,有O吸附,表面的粗糙度增加;在最大注量2.7×10¹⁵ ions/cm²辐照后,部分纤维断裂,归因于辐照引起纤维的韧性损伤。