AlInGaN四元合金具有独立控制禁带宽度(能带)和晶格常数(应变)的特性,利用这一特性可将异质结构的应变工程和能带工程发挥到最佳,从而实现性能更为出色的异质结构材料和微波功率器件。因此,AlInGaN/GaN异质结构材料和器件成为当前研究的前沿领域和热点。本论文较早地在国内开展了含In氮化物用于GaN基HFET结构的理论和实验研究。主要研究结果如下:1、系统地研究了AlInGaN/GaN异质结构能带工程和应变工程的理论和设计方法,基于AlInGaN/GaN的材料物理模型,重点研究了晶格匹配、禁带宽度匹配和极化强度匹配的AlInGaN/GaN异质结构。2、利用MOCVD生长技术,深入地研究了高质量GaN外延层生长方法、InGaN和AlInGaN薄膜高温生长方法。通过生长工艺参数的调整与优化,获得可用于生长AlInGaN/GaN异质结构材料的高质量AlInGaN薄膜。3、利用MOCVD生长获得了AlGaN/InGaN/GaN(InGaN沟道)异质结构和AlInGaN/GaN异质结构,通过多种分析手段对上述两种结构的材料和常规AlGaN/GaN异质结构进行了深入的比较研究,实验表明,AlInGaN/GaN异质结构拥有更出色的特性。