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电能是目前最重要的能源，如何减少电能在传输、转换等过程中的损耗具有重大的现实意义。电力电子技术研究的是电能的输送、转换和控制，电力电子器件是电力电子系统的核心元件，随着电力电子技术的快速发展，硅材料本身的局限性日益凸显，基于硅材料的传统电力电子器件已经无法满足电力系统在高频化、低损耗和大功率容量等方面的迫切需求。第三代宽禁带半导体材料的典型代表——GaN具有更大的禁带宽度、更高的临界击穿电场和极强的抗辐射能力等特点，在制备高温、高压、高速、低损耗功率开关器件方面优势显著，非常适合制备新型电力电子器件。GaN基电力电子器件工作频率达MHz以上，特征通态电阻只有Si器件的百分之一，SiC器件的五十分之一。另外，GaN材料易于形成AlGaN/GaN异质结构，该结构中的二维电子气面密度约为1E13cm-2，迁移率高于1700cm2/Vs，基于该结构的电力开关器件具有击穿电压高、特征通态电阻低、开关速度快等特点，在军事和民用领域都有广阔的应用前景。用于电能转换和控制技术的高压开关AlGaN/GaN HEMT是当前国际上的研究热点。本论文以降低缓冲层漏电，提高电力电子器件的可靠性为出发点，开展了如下研究工作：1、设计生长了AlGaN/AlN/GaN/InGaN/GaN DH-HEMT结构材料通过自洽求解薛定谔方程和泊松方程，对AlGaN/AlN/GaN/InGaN/GaNDH-HEMT和常规结构的AlGaN/AlN/GaN HEMT进行了模拟。相比于常规结构的AlGaN/AlN/GaN HEMT，AlGaN/AlN/GaN/InGaN/GaN DH-HEMT结构中InGaN背势垒提高了载流子的限域特性，缓冲层漏电可以忽略，寄生沟道中的二维电子气约占全部二维电子气的3‰，且限制作用很差，极易泄漏到主沟道，对器件的影响完全可以忽略。设计生长了低温GaN隔离层，在1070℃生长了GaN沟道层，并用RBS测试证实GaN低温隔离层很好的保护了InGaN插入层。DC-XRD和RBS测得InGaN插入层In组分为5%；Hall测试表明AlGaN/AlN/GaN/InGaN/GaN DH-HEMT结构在4.3K低温下，迁移率达到9253cm2/Vs，室温迁移率为1552cm2/Vs，高于类似结构文献报道；C-V测试表明结构材料附加导电沟道不明显，与模拟结果相吻合；同时，通过非接触方阻测试结构材料方块电阻平均值为399Ω/，不均匀性为1.9%，有利于制备大尺寸器件和提高器件制备成品率。2、AlGaN/AlN/GaN/InGaN/GaN DH-HEMT高压开关器件的研制使用生长的AlGaN/AlN/GaN/InGaN/GaN DH-HEMT结构材料制备高压开关器件，在Vgs=0V时，最大电流密度约380mA/mm；漏、源电压Vds=2V时，最大跨导gmax=108mS；Vgs=-6V时，在空气中器件的击穿电压达到640V。