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氮化镓（GaN）功率器件具有低导通电阻和高击穿电压等优点,可为功率转换系统带来巨大的技术突破,现已成为功率半导体领域的研究热点。开展高性能GaN功率器件研究具有重要的科学意义和应用价值。优化导通电阻是低功耗GaN功率器件发展的核心问题,器件导通电阻与二维电子气（Two Dimensional Electron Gas,2DEG）电荷紧密相关。对此,本论文开展了GaN功率器件电荷调控机制与新结构研究,建立了电荷调控模型,提出了低开关损耗器件、低开启电压二极管器件和低开启电压逆阻器件新结构。本论文的主要内容与创新阐述如下:（1）建立GaN功率器件缓冲层电荷调控模型。探究GaN功率器件的电荷调控机制,从高斯定理以及电中性条件出发,阐明缓冲层掺杂浓度和掺杂能级与缓冲层电荷间的解析关系,揭示缓冲层电荷对2DEG电荷密度的定量调控作用,获得2DEG密度和器件阈值电压表达式,建立缓冲层电荷调控模型。相比于常规模型,缓冲层电荷调控模型实现了2DEG电荷密度及阈值电压的更准确计算,为后续新结构器件的提出奠定了理论基础。（2）提出动态电荷存储GaN功率器件。针对GaN功率器件开关损耗较大的问题,提出了动态电荷存储结构。通过在器件的缓冲层中插入与源极相连的P型掺杂动态电荷存储层,实现在器件开关时缓冲层电荷的动态存储。利用器件在关断和开启时缓冲层电荷密度的动态增加和降低,分别加快2DEG电荷的耗尽和恢复,进而减小器件开关时间,获得大幅降低的关断损耗和开启损耗。相比于常规器件,动态电荷存储器件实现了61%的开关损耗降低,并展现出了未退化的导通电阻和击穿电压特性。（3）提出低势垒阳极GaN功率二极管器件。为了降低GaN功率二极管器件的开启电压,提出了低势垒阳极结构。通过在器件阳极引入肖特基（Schottky）和金属-绝缘介质-半导体（Metal Insulator Semiconductor,MIS）组成的级联结构,以及降低p-GaN层中电荷存储密度的栅控结构,实现沟道区势垒高度的降低。进而减小器件的开启电压,获得了0.19 V超低开启电压的Schottky-MIS级联阳极器件,以及开启电压相比常规器件降低70%的p-GaN栅控阳极器件,优化了二极管器件开启电压和反向泄漏电流的折衷关系。（4）提出交替岛漏极逆阻GaN功率器件。为降低逆阻GaN功率器件的开启电压,根据电荷调控模型和栅控阳极二极管器件,通过在逆阻器件的漏极二极管处引入p-GaN/Schottky交替组成的岛状结构,实现三维电荷调控和漏极沟道区势垒高度的降低。进而减小器件的开启电压,获得了开启电压低至0.31 V和反向击穿电压1092 V的小栅宽器件,以及具备了0.41 V开启电压、5.2 A导通电流和大于650 V正向与反向击穿电压的大栅宽器件,优化了逆阻器件开启电压和反向击穿电压的折衷关系。