氮化镓（GaN）因具有宽禁带、高临界击穿电场以及高电子饱和速度等特点被学术界以及产业界广泛地研究,基于GaN材料新型功率HEMT器件也逐渐被市场所接纳。然而,这并不代表GaN材料的全部潜力已经被开发出来——目前大多数的GaN功率HEMT仍只能满足650 V及以下的应用需求,仅有少数国外器件制造商推出了他们的千伏级产品。由于传统的GaN基HEMT器件结构在实现更高击穿电压（例如:1800 V）上的缺陷,利用垂直器件结构实现千伏或千伏以上的应用电压成为学术界以及产业界关注重点。然而,考虑到材料的外延厚度（如约10μm的异质外延厚度）、P型GaN材料的杂质激活率低下（～1%）等限制,完成此目标也非易事——大多数目前已经提出的GaN垂直器件难以实现千伏及以上的击穿电压。本文将在上述对衬底和P型GaN材料的制约下,以千伏级GaN器件为目标,提出了两种GaN垂直/体材料器件新结构——一种新型GaN垂直超结MOS器件以及一种GaN混合沟道MOS管。主要的研究内容如下:（1）本文提出一种千伏级GaN槽栅超结器件新结构（A Novel Kilovolts GaN Vertical Super-Junction MOSFET with Trench Gate）。此器件具有以下的特点:1、在漂移区中,采用了P型GaN/非故意掺杂（UID）型GaN/N型GaN材料叠层来代替传统Si基超结器件中的P+/P/N/N+结构。如上文所述,由于P型GaN材料内的杂质激活率仅有约～1%,这使得实现传统P+型场截止层难以实现。在本器件中,P型GaN材料替代了电场截止层,承担着器件在耐压时产生的耗尽作用。同时,由于PN柱之间的横向结,P型GaN也具有分担横向电场分量的能力。而由于无法通过P+/P/N形成传统的PIN结承担耐压时较高的纵向电场分量,所提出器件引入了在P型GaN材料之下的UID型GaN以实现PIN结,改善器件在垂直方向上的电场分布形貌。2、利用P型柱以及Al GaN/GaN异质结势垒与栅槽间形成的栅控沟道,引入侧壁电子积累/耗尽孔径主导的具有双沟道机制的栅结构。这一栅结构可以实现对阈值电压的调制,并具备良好的栅控能力,使所提出的器件具有极高的开关比与优良的跨导。仿真结果证明,在12μm的漂移区厚度限制下,最优化器件实现2774 V击穿电压以及0.79 mΩ*cm~2比导通电阻,突破了GaN材料的极限,取得了9.46 GW/cm~2的Baliga优值。（2）本文还提出了一种兼具有二维电子气（2DEG）/体材料沟道的GaN器件新结构（A Novel GaN MOSFET with Hybrid Channels）。所提出的器件结合了体材料器件与传统的GaN基HEMT器件的概念,在利用P型GaN材料嵌入N型GaN漂移区而形成U形沟道的伪垂直体材料器件之上,引入了Al GaN/GaN异质结势垒层以及对应的栅极结构,形成了具有体材料/2DEG双沟道的新型混合沟道器件。在导通状态下,由于器件的体材料沟道以及2DEG沟道同时对饱和电流产生的贡献,所提出器件可以实现约282 A/mm~2的极高饱和电流密度。同时,由于嵌入的P型GaN材料位于体材料沟道以及2DEG沟道之间,其既可以与栅极一同调控器件的阈值电压,也在关断耐压状态下与水平/体材料沟道共同形成超结结构并调制器件的电场分布。本工作着重于探究两部分沟道分别对器件的导通以及耐压性能的影响,通过讨论器件中P型材料以及栅结构的关键物理尺寸对器件击穿的影响,探究器件击穿的主要原因以及击穿机制,最终总结出其相关的优化方法。所提出器件的击穿电压可达1700 V、Baliga优值高达2.48 GW/cm~2。此外,本工作的亮点还在于通过较薄的P型GaN材料厚度（厚度为2μm的P型GaN即可实现近1600V击穿电压）,这特点极大地降低了器件的制备难度。