目前有三种典型的晶体结构:纤维锌矿( wurtzite)、闪锌矿(zinc- blende)及盐矿(rocksalt)结构，其中纤维锌矿在平衡条件下良好的热力学特性被广泛采用。GaN是一种直接带隙宽禁带材料，禁带宽度达到3.4eV。表1给出了GaN和几种典型半导体材料的特性，可以看出，GaN材料相较于GaAs、SiC和Si材料具有独特的优势：
表1 GaN与其他典型半导体材料特性对比
(1)大禁带宽度(3.49eV)和高击穿电场(5MV/cm)。能够工作在高偏置电压条件下，漏极电压可以达到1910V，输出功率密度高(40W/mm)，并且具有优秀的抗辐照特性。
(2)较高的电子迁移率(2000cm2/(V·s)和高饱和电子速率(1.5~2.5)×107cm/s)，具有高频、高功率特性，目前最高fT和fmax分别达到400GHz和600GHz。
(3)高热导率(1.5W/cm·K)。与Si材料热导率相当，但远大于GaAs材料热导率。高载流子浓度带来的自热效应，引起器件结温升高，泄漏电流增大，失去对沟道电流的控制能力，可能引起器件失效。所以，良好的热导率是保证功率器件稳定工作的必备条件。
(4)较低的相对介电常数。低容性意味着低寄生时延特性，对于高频率工作至关重要；对于给定阻抗规格，可制作更大尺寸器件，实现更高射频电流和输出功率，同时利于器件散热，减小自热效应。
图1给出了GaN与其他半导体器件的 Johnson品质因数(JFoM)，可见GaN器件相对于GaAs、InP等器件在击穿特性及适用频率方面有较明显的优势。
图1 GaN材料与其他半导体材料特性对比
随着半导体外延层技术在GaN材料应用中的发展和关键薄膜生长技术的突破，现已成功地生长出了GaN多种异质结构。用GaN材料制备出了金属场效应晶体管( MESFET)、异质结场效应晶体管(HFET)、调制掺杂场效应晶体管(MODFET)等新型器件。其中异质结器件AGaN/GaN具有很大的导带带阶，而且在异质结界面附近产生很强的自发极化和压电极化，感生出很强的界面电荷和电场，形成密度高达2×1013cm-2的2DEG，使得AGaN/GaN异质结场效应晶体管(GaN HEMT)在高频、高功率、低噪声、纳米器件方面显示出强大优势。图2给出了材料的优良特性对器件及电路性能的影响，可以看出，GaN材料诸多优势对器件、电路及系统性能有着极大的提升作用。在功率密度方面,是GaAs基器件的10倍左右，可以减少功率合成电路中器件数量、体积损耗及成本，增加电路稳定性；在效率方面，微波频段低端往往能达到60%以上，这对于电路系统应用而言，是较为经济和实用的。综上，GaN材料是未来微波毫米波电路应用的理想材料。
图2 GaN材料及器件的特性和优势