近年来,GaN基垂直型功率器件以其芯片面积小、击穿电压高、电流崩塌抑制能力强等优势而成为国内外研究的热点和焦点。然而,当前的GaN基垂直型功率器件中击穿电压和导通电阻之间的矛盾依然十分突出,尤其是受制于实现高P型掺杂浓度这一技术瓶颈,导致具有高击穿电压、低导通电阻的GaN基垂直型功率器件的研制具有非常大的挑战。针对上述问题,本论文开展了多种新型GaN基垂直型功率器件的研究工作,基于数值仿真技术剖析了各器件的工作机制,深入研究、分析了器件的结构参数、材料参数等对器件导通和阻断特性的影响,并进行了器件结构的优化设计,显著缓解了器件中击穿电压和导通电阻之间的矛盾,获得一些具有实际指导意义的研究结果和规律。本文的主要研究工作和结果如下:提出了一种具有渐变Al组分且等分厚度缓冲层的槽栅型功率器件(GGU-CAVET)及一种具有渐变Al组分且非等分厚度缓冲层的槽栅型功率器件(GGN-CAVET),仿真分析了器件结构参数对击穿电压和导通电阻的影响规律,剖析了器件的工作机制。结果表明,GGU-CAVET和GGN-CAVET的最高击穿电压分别为2026V和2173V,均略高于传统物理掺杂GaN基超结垂直功率器件,同时比导通电阻分别仅为传统器件的28.6%和45.4%,而两种器件的功率优值分别为8.58GW/cm~2和6.21GW/cm~2,均远高于传统器件。针对器件的双向阻断特性,本论文提出并研究了一种基于渐变AlGaN悬浮层的可双向阻断超结垂直型功率器件(GF-B-SJ CAVET)及一种基于介质调制技术的可双向阻断超结垂直型功率器件(DM-B-SJ CAVET),研究了器件结构参数与器件特性的相关性,开展了器件机理分析和优化设计。研究结果表明,GF-B-SJ CAVET的正向、反向击穿电压分别为3140V和-3115V,功率优值可达4.8GW/cm~2,而DM-B-SJ CAVET的正向、反向击穿电压分别为2214V和-2206V,功率优值为2.83GW/cm~2。