近年来,GaN异质结场效应晶体管（HFET）由于具有高稳定性、高击穿电压以及高电流等优良特性已经在功率半导体领域受到广泛关注。相比于传统的Si基器件,GaN HFET突显出更大的吸引力,且被认为是下一代宽带隙互补逻辑集成电路（IC）以及高压功率器件领域中最有希望的候选者。但传统GaN HFET由于各种原因导致器件提前发生击穿,严重阻碍其在高压领域的应用。并且由于低空穴迁移率使得P沟道GaN HFET器件的发展远落后于其N沟道器件。基于此,本文围绕P沟道GaN HFET的低导通电流以及N沟道GaN HFET低耐压问题分别展开研究,主要分为以下几个方面:（1）首先详细讨论了GaN材料相比于前两代半导体材料所具有的显著优势,由此阐述了GaN HFET的发展现状以及存在的问题,接着研究了AlGaN/GaN异质结极化效应以及二维电子气（2DEG）和二维空穴气（2DHG）的形成机理,并分别分析了传统N沟道和P沟道GaN HFET器件结构。（2）提出了一种具有凹槽栅结构的P沟道GaN/AlGaN HFET,以满足GaN基互补逻辑电路对于增强型P沟道器件的发展需求。该结构通过栅极凹陷设计降低栅极下方异质结界面的2DHG浓度,以实现器件的常关操作。在优化结构后,得到的器件阈值电压约为-1V,当栅极零偏置时关态电流仅有1×10-5m A/mm且开关电流比为10~5。（3）提出了一种具有背栅结构的赝P沟道AlGaN/GaN HFET,以解决传统基于2DHG导电的P沟道GaN HFET所存在的低空穴迁移率、受主杂质难激活以及工艺复杂度高等问题。详细分析了背栅结构参数对于器件电流特性的影响,包括阈值电压以及开关电流比等,并得到了解析模型。仿真结果表明,所提出的器件结构阈值电压约为-3.5 V,开关电流比高达1010,电流密度高达0.1 A/mm,远高于基于2DHG导电的传统增强型P沟道GaN HFET。（4）提出了一种具有阶梯GaN沟道层的AlGaN/GaN HFET。该结构的沟道层采用阶梯GaN设计,且缓冲层为具有低Al组分的AlGaN材料,以解决GaN HFET低耐压的问题。通过在阶梯处引入新的电场峰,有效的改善器件的横向电场分布,从而提升器件击穿电压。经过优化器件参数,相比于传统结构,所提出的器件在保持2.5 m?·cm~2低导通电阻的同时,击穿电压提升约72%。