为了改善GaN HEMT的自热效应，集成高热导率的金刚石衬底有助于增强器件有源区的热量耗散。然而，化学气相淀积(CVD)生长的多晶金刚石(PCD)具有柱状晶粒结构，导致了各向异性的材料热导率，且其热导率值与生长厚度有关。为此，通过建模金刚石生长过程中晶粒尺寸的演变过程，计算了金刚石沿面内和截面方向的热导率。基于该PCD热导率模型，利用计入材料非线性热导率的GaN器件热阻解析模型，计算得到了GaN HEMT沟道温度的波动范围，并分析了其与器件结构(栅长、栅宽、栅间距、衬底厚度)和功耗的依赖关系。最后，通过与有限元(FEM)仿真结果对比，分区域提取了GaN HEMT器件中PCD衬底的有效热导率，分别为260~310 W/(m·K)和1 250~1 450 W/(m·K)。本文的计算为预测金刚石衬底上GaN HEMT器件的沟道温度提供了快速、有效的方法。

为了解决双极型碳化硅(SiC)功率器件中由于p型SiC在室温下难以完全电离所导致的p+n发射结注入效率低的问题，提出将p型CuAlO2与n型SiC形成的异质结作为发射结以提高该结的注入效率。本文利用溶胶凝胶(sol-gel)方法，在4H-SiC衬底上制备了CuAlO2薄膜，研究了低温热处理温度对CuAlO2薄膜晶体结构、表面形貌、光学特性的影响。结果表明: 较高的热处理温度可以促进中间产物CuO的生成，进而在固相反应阶段促进CuAlO2相的产生，最终制备的CuAlO2薄膜主要以CuAlO2相的(012)晶向择优取向。随着低温热处理温度的升高，薄膜的表面均匀致密，空位缺陷含量降低，结晶质量提高。当低温热处理温度为300 ℃时，CuAlO2薄膜晶粒尺寸约为35 nm。此外，CuAlO2薄膜在可见光范围内的透过率超过70%，且随着预处理温度升高，薄膜光学带隙略有增加。

利用水平热壁CVD方法，基于SiH4C3H8H2生长系统在n型4HSiC偏4°衬底上进行同质外延生长。通过Nomarski光学显微镜、激光共聚焦显微镜和拉曼散射光谱(Raman)，对外延层中的新形貌三角形缺陷——顶端有倒金字塔结构的三角形缺陷(IPRTD)的表面形貌、结构进行了表征，并根据表征结果提出了该新形貌三角形缺陷的产生机理。研究结果表明，IPRTD由3CSiC晶型构成；在外延生长中，位于IPRTD生长方向上游的位错缺陷所引起的表面吸附原子的2D成核生长是导致3CSiC晶型出现的主要原因。同时，外延生长过程中，生长速率和氢气刻蚀作用在［112-0］和［11-00］/［1-100］方向上的差异是导致IPRTD顶端具有倒金字塔结构的主要原因。

PVT法生长SiC单晶生长腔的温场分布是影响晶体质量的重要因素。采用数值模拟研究了保温层和坩埚结构以及线圈位置对6英寸SiC晶体生长温场的影响，优化出了适合高品质6英寸SiC晶体生长温场分布，在此条件下生长无裂纹的6英寸N型4H-SiC晶体。用高分辨率X射线衍射、拉曼光谱和缺陷检测系统对所加工的SiC衬底片的质量进行了表征。测试结果表明，晶型为单一的4H-SiC，微管密度小于1 cm-2，电阻率范围为0.02~0.022 Ω?cm，X射线摇摆曲线半高宽为21.6″。

使用二维器件模拟软件Medici,对SiC_1-xGe_x/SiC异质结的光电特性进行了模拟.设计了N型重掺杂SiC层的厚度为1μm,P型轻掺杂SiC_1-xGe_x层厚为0.4μm,二者之间形成突变异质结.在反向偏压3 V、光强度为0.23 W/cm2的条件下,p-n+SiC_0.8 Ge_o.2/SiC和p-n+SiC_0.7 Ge_0.3/SiC敏感波长λ分别可以达到0.64μm和0.7μm,光电流分别为7.765×10-7A/μm和7.438×10-1A/μm;为了进一步提高SiC_1-xGe_x/SiC异质结的光电流,我们把p-n+两层结构改进为p-i-n三层结构.在同样的偏压、光照条件下,p-i-n SiC_0.8Ge_0.2/SiC和p-i-n SiC_0.7Ge_0.3/SiC的光电流分别达到1.6734×10-6A/μm和1.844×10-6A/μm.