以高k栅栈金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）为代表的现代电子器件包含多种界面结构。界面反应和界面多种缺陷导致的器件疲劳和失效等可靠性问题，成为困扰集成薄膜/衬底系统发展的一大难题。对异质界面缺陷的检测和表征成为提高集成电子器件性能及开发新器件的关键。与传统检测方法相比，低频噪声更能反映器件的可靠性特性。　　本文旨在利用低频噪声方法，研究异质界面中多种缺陷导致器件疲劳和失效等可靠性问题。论文围绕国家自然基金课题“高k介质MOS器件共振隧穿低频噪声模型及应用研究”的研究任务，对异质界面器件的低频噪声表征方法进行了研究。　　全文内容主要针对三种典型异质界面器件：　　(1)高k栅栈异质界面器件；　　(2)氮化镓（GaN）基发光二极管（LED）异质界面器件；　　(3)GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）异质界面器件进行其界面缺陷与低频噪声的相关性研究，概括为以下三个部分：　　首先，针对纳米晶体管高介电常数k栅堆栈MOSFET的实际结构，建立了入射电子通过缺陷隧穿高k栅栈结构的量子模型。讨论了多种高k栅材料和栅电极材料及其界面层厚度、高k层厚度变化对隧穿系数的影响，分析了入射电子能级与缺陷能级共振的高k栅栈结构隧穿机理。基于高k栅栈氧化层漏电流的弹性陷阱辅助隧穿机制，通过将量子隧穿包含到量子逾渗理论，建立了量子逾渗隧穿电流1/f噪声模型。该模型成功解释了高k栅栈双层击穿与栅隧穿电流1/f噪声的幅度和指数依赖机理。为高k栅栈双层击穿的1/f噪声表征方法提供了理论依据。　　其次，通过电离辐照对氮化镓基蓝光LED器件有源区光/暗电流产生机制的研究，建立了电离辐照减小LED有效输出功率的电学模型。通过电离辐照对氮化镓基蓝光LED器件有源区1/f噪声影响机制的研究,建立了电离辐照增大LED1/f噪声的相关性模型。提出采用1/f噪声时域多尺度熵复杂度反映氮化镓基蓝光LED的可靠性的方法。通过微尘等离子噪声（RTS噪声）的方法对氮化镓基蓝光LED器件进行分析，发现器件微等离子体噪声区域电流不稳定，对应噪声时间序列的多尺度熵复杂度较低的结果。这一结果清楚地反映了本征载流子与辐照感应缺陷的竞争导致GaN基LED反向偏置电流局部不稳定的物理本质。　　最后，从理论和实验上研究了热载流子引起的AlGaN/ GaN HEMT漏极电流1/f噪声和栅电流的1/f噪声。建立了一个包含压电极化效应和热载流子效应的统一漏电流1/f噪声模型。模拟结果与实验结证明热载流子效应和压电效应对AlGaN/ GaN HEMT器件漏电流1/f噪声影响很大。提出将漏电流1/f噪声幅度作为AlGaN/GaNHEMT器件可靠性表征的有效方法。建立了包括陷阱辅助隧穿电流和空间电荷限制电流的栅电流1/f噪声模型。模拟和实验结果表明，栅极电流1/f噪声源于陷阱辅助隧穿和空间电荷限制电流产生的RTS叠加，证明了GaN基HEMT器件的栅极电流1/ f噪声对缺陷与压电弛豫的相互作用敏感。提出采用栅极电流1/f噪声检测AlGaN/ GaN HEMT器件中缺陷及其演化的深层次信息的有效方法。