Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN宽禁带半导体异质结构体系是目前发展高温、高频、大功率电子器件的最重要也是最基本的结构，深受国际上的关注。因此，Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN异质结构材料与器件的研究已成为当前研究的前沿领域和热点。本文系统地研究了GaN和Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN异质结构中载流子的高温输运性质，同时研究了GaN/Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN异质结构中的极化效应对能带结构的影响，以及GaN基金属绝缘体半导体(MIS)结构的电学性质，主要结果如下： (1)研究了GaN、Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN异质结构中载流子的高温输运性质。发现非故意掺杂GaN薄膜中的背景载流子浓度的温度系数和材料的位错密度存在正比关系；观察到非故意掺杂Al<,0.18>Ga<,0.82>N/GaN异质结构中二维电子气(2DEG)的浓度在室温到250℃范围内随温度升高而下降，在250℃到500℃范围内随温度升高而升高。结合2DEG浓度的理论计算，证明2DEG浓度的负温度系数主要是由导带不连续随温度升高而降低引起的，而2DEG浓度的正温度系数主要是由GaN层中的背景载流子浓度随温度升高而升高导致。 (2)研究了SiN<,x>钝化层对Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN异质结构中2DEG高温输运性质的影响。SiN<,x>钝化后异质结构中2DEG的浓度大幅提升，而且提升幅度和SiN<,x>钝化层中的Si含量存在正比关系，结合XRD和XPS分析确认2DEG浓度的增加主要是由SiN<,x>/Al<,x>Ga<,1-x>N界面上未成键Si的离化以及扩散到Al<,x>Ga<,1-x>N中的Si杂质导致的。另外，发现在室温到250℃范围内，钝化后2DEG的迁移率比不钝化样品要低，但随着测量温度的升高，钝化后2DEG的迁移率升高。结合2DEG浓度的理论计算确认了迁移率的变化是由于在异质界面的三角形量子阱中第一子带上电子的迁移率大于第二及第三子带上电子的迁移率，钝化前后各子带上2DEG占据几率随温度的变化导致的。 (3)由于GaN基半导体是宽带隙材料，GaN基MIS结构在反偏压下往往形成深耗尽，很难实现反型。根据能带结构和极化效应，成功地设计并制备出GaN/Al<,0.22>Ga<,0.78>N/GaN MIS结构，观察到二维空穴气(2DHG)的存在。结合绝缘体半导体界面的性质解释了2DHG的来源和产生机制：界面态上的电子在大的反向电场下隧穿到半导体非耗尽区的导带或深能级，近GaN表面价带中的电子跃迁到空的界面态上留下空穴，产生的空穴弛豫到空穴阱中形成2DHG。在GaN基异质结构中通过能带调控产生2DHG有利于实现GaN基CMIS型器件和电路。 (4)研究了Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN MIS结构中的电子隧穿转移效应，观察到电容一电压(C-V)曲线在大电压下的弛豫窗口。结合绝缘体半导体界面的性质和能带结构解释了电子隧穿注入以及衰减的原理，这有利于实现基于Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN MIS结构的可变电容和存储器。 (5)分析了GaN和Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN MIS结构电容电导的频散现象。发现当GaN 中载流子浓度较低时，GaN MIS结构电容电导频散的特征频率随反向偏压向高频移动，说明频散现象主要是由于非耗尽层电阻引起的。发现．Al<,0.25>Ga<,0.75>N/GaNMIS结构电容电导频散的特征频率随着反向偏压的增加向低频移动，随着正向偏压的增加也向低频移动，并趋于饱和。结合理论分析，进一步说明了饱和区和部分耗尽区的频散主要是由于2DEG的垂直输运存在势垒，即非耗尽区的电阻引起的。而完全耗尽区的频散主要是由于Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN异质界面上的界面态充放电导致的。