碳纳米管由于其独特的电学特性及优异的力学、热学性质，在纳米科技的各个领域，尤其在纳米电子器件方面显示出广阔的应用前景。但是在碳纳米管的可控合成、掺杂以及构建不同特性的电子器件等方面还面临着许多挑战，我们有必要对这些问题进行深入的研究。 首先通过化学气相沉积法合成了纯度较高的单壁碳纳米管与多壁碳纳米管，这些碳纳米管经过相应的提纯处理后质量较好，适合用于碳纳米管电子器件的构建。此外在硅基底上自组装上了过渡金属氧化物的纳米粒子，利用此直接在SiO2/Si基底上合成了单壁碳纳米管，这种“原位”生长的办法为直接在衬底上构建电子器件提供了可能。 其次，在成功制备出碳纳米管的基础上，我们对碳纳米管进行了元素掺杂、形貌改变和纳米粒子吸附等实验，以期望改变碳纳米管的一些物理性质。对于多壁碳纳米管，在生长过程中分别进行了氧化铁的填充和氮元素的掺杂，它们垂直于硅衬底呈高密度的阵列式排列。通过精确控制掺氮碳纳米管的生长条件，对碳纳米管不同的生长阶段进行了调制掺杂，得到了产量较高的CNx/C“结”以及CNx/C“叉”多端纳米结构；在大气条件下，用大电流对定向的多壁碳纳米管阵列进行烧灼处理，制备出了具有特殊形貌的碳纳米管“针”。采用化学自组装的办法，在碳纳米管外壁上吸附了贵金属纳米粒子以及过渡金属纳米粒子，并对吸附的机制进行了不同的解释。 第三，在超高真空系统中，我们对氧化铁填充的多壁碳纳米管阵列以及氮掺杂碳纳米管阵列进行了场发射特性的研究，结果表明它们在开启电压、场发射电流密度和场发射电子光斑分布都比掺杂前碳纳米管阵列有着更好的性能。其中氧化铁填充的多壁碳纳米管开启电场接近于所报道的最低碳纳米管开启电场。这些研究显示了碳纳米管阵列在构建平板场发射显示器有着巨大的应用潜力。 最后，我们对制备和掺杂后的各种碳纳米管进行了单根电学输运特性的研究。实验结果表明，在大气室温的工作环境中，未掺杂的碳纳米管呈现出p型的输运特性，氮掺杂的碳纳米管则呈现出n型的输运特性。我们还采用一种以Al2O3作为很窄的门电极结构，在多壁碳纳米管中观察到了双极性输运特性，并对其输运机制进行了进一步的研究。将CNx/C“结”作为电学输运的沟道，对其进行两端测量，发现表现出良好的二极管特性。