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功率开关晶体管是电力电子系统的核心器件。氮化镓（GaN）因其具有禁带宽度大、临界击穿电场高、电子饱和速度大等优势,使之在电力电子系统具有巨大的应用潜力。因此,设计具有高阈值电压、低导通电阻、低反向泄漏电流、高击穿电压的高性能GaN功率开关器件具有重要价值。本文针对传统AlGaN/GaN HFET存在的问题（阈值电压低、电场分布不均匀、反向阻断能力弱等）,分别提出了具有埋层结势垒的横向AlGaN/GaN BJB-HFET新结构和具有GaN/AlGaN/GaN双异质结的纵向功率DH-VMOS新结构。主要研究内容如下:（1）提出一种具有结势垒埋层的高压增强型HFET器件新结构（Buried-Junction-Barrier for Breakdown Improvement and Threshold-Voltage Modulation,BJB-HFET）。BJB-HFET的特点为:1、通过在栅极下方区域引入平行于二维电子气（2-DEG）沟道的结势垒埋层（BJB）。BJB结构一方面会在buffer层中引入电子阻挡层,从而有效降低器件在耐压时buffer层的反向泄漏电流。另一方面,BJB-HFET反向耐压时,PN结的耗尽区会随着反偏电压的增大而向漏极扩展。因此,BJB结构能够调控沟道电场重新分布从而降低器件体内电场（REduce BULk Field-REBULF）,尤其是降低栅漏边缘附近的电场峰值。仿真表明,与没有BJB结构相比,栅漏间距为5μm的BJB-HFET的最大电场峰值降低了60%,且其buffer层反向泄漏电流降低了约5个数量级(VDS=383 V),击穿电压提升约211%。2、由于位于栅极下方的BJB结构起到背势垒的作用能够抬升其上方异质结能带,因此BJB-HFET也获得了更高的阈值电压（3.4 V）。（2）提出了具有GaN/AlGaN/GaN双异质结的纵向功率MOSFET新结构（A Novel Enhancement-Mode GaN Vertical MOSFET with Double Hetero-Junction for Threshold Voltage Modulation,DH-VMOS）。DH-VMOS的特点为:1、在纵向GaN漂移区之上设计横向GaN-top/AlGaN/GaN双异质结。通过改变GaN-top层的厚度来调节双异质结的极化效应,进而实现对器件阈值电压大范围灵活的调控。仿真结果表明,将GaN-top层的厚度从5 nm增加到40 nm,DH-VMOS新结构的阈值电压相应地从+2.9 V增大到+4 V。2、存在于AlGaN/GaN下异质结界面处的2-DEG沟道是器件电流沟道的主要组成部分,高迁移率的2-DEG有助于减小DH-VMOS器件的导通电阻。3、在纵向GaN漂移区引入P-GaN来优化电场从而实现高耐压。此外,本工作也着重研究了浮空P-GaN的关键参数（如物理尺寸、掺杂浓度）对器件电学特性的影响,而这些研究结果对材料生长、器件设计起到重要的参考作用。