氮化镓半导体具有宽禁带、高电子饱和漂移速度、高击穿电场及高温热稳定等优良特性,特别适合工作在军事宇航等恶劣环境。将具有铁电、压电、电光、声光及非线性光电特性的铁电薄膜集成在氮化镓器件中,出现了集合两者优势、具有多种用途的新型功能器件。本论文的目的在于,通过对铁电/氮化镓异质结及其场效应晶体管的器件物理研究,阐明其器件工作机理,建立描述其电学特性的器件模型。本论文以基本的器件理论为基础,采用理论分析、数值计算以及与实验结果相对比的方法,对铁电/氮化镓异质结及其场效应晶体管的特性进行了理论研究和模型建构,取得了以下几方面的研究成果：1、考虑到实际热激发条件下少数载流子产生率极低的事实,给出了一种氮化镓表面电荷密度及电容的解析表达式,建立并验证了一种金属/铁电/氮化镓结构平带电压模型。该模型包含了铁电薄膜矫顽电场、氮化镓自发极化强度、金属半导体功函数差的影响,以及表面和界面电荷对平带电压偏移的贡献,模型结果与实验结果吻合得较好,可用于分析该结构及其场效应晶体管的性质。2、在分析铁电/氮化镓界面极化耦合效应的基础上,提出了一种金属/铁电/氮化镓结构电滞回线模型并得到实验验证,反映了积累状态下的屏蔽作用和耗尽及深耗尽状态下的退极化效应。和界面极化耦合效应相比较,金属/铁电/绝缘层结构电滞回线模型结果表明,铁电层『正负分压曲线呈顺时针方向,且绝缘层分压效应是该结构电滞回线非饱和的原因。3、综合考虑电容网络的电压分配关系、结构的平带电压及氮化镓衬底的电容,建立并验证了一种金属/铁电/氮化镓结构的电容模型,据此能解释积累、耗尽和深耗尽状态的特征。结合给出的能带计算结果阐明了器件在极化调制场效应作用下的工作机理,给出了氮化镓掺杂浓度、铁电薄膜矫顽电场、相对介电常数及厚度和界面非铁电活性层厚度及相对介电常数对金属/铁电/氮化镓结构电容曲线的影响结果。4、数值模拟了不同结构金属/铁电/氮化镓场效应晶体管输出特性曲线,通过比较同型源漏型和肖特基势型沟道电势、电场和载流子分布及能带图,表明前者电流大于后者的原因是势垒较低。得到了金属/铁电/绝缘层/氮化镓结构电容模型,其电容曲线呈顺时针方向,这是由电荷注入效应引起的。本论文所做的工作及其结果,阐明了铁电/氮化镓异质结器件特性对材料、结构、工作状态的依赖关系及其随之变化的一般规律,为器件设计和特性优化提供解决思路和依据。