本文利用非平衡格林函数和泊松方程建立了碳纳米管场效应管(CNTFET)的计算模型,自洽求解基于新型结构CNTFET的输运特性。在器件电学特性研究基础上,利用Verilog-A建立查找表模型,在HSPICE中构建电子电路,以研究不同结构CNTFET对电路性能的影响。另外,研究随器件尺寸缩小、栅极氧化层进一步变薄而导致栅极电流隧穿效应,以及栅极隧穿电流对电路逻辑功能的影响。本文主要内容包括以下几个部分:(1)本文提出了一种单Halo掺杂结构CNTFET(SH-CNTFET),并和普通结构的场效应管(C-CNTFET)进行了比较,表明前者有更好的射频和开关特性。电路级别仿真结果表明,基于SH-CNTFET的反相器有更好的性能;此外,我们还分别探讨了基于SH-CNTFET和C-CNTFET的6管静态随机存储器(6T SRAM)的性能,结果表明基于SH-CNTFET的SRAM单元有更大的静态噪声容限(SNM),更小的写功耗及功耗延迟积(PDP),并求解出Halo掺杂浓度的最优值。(2)本文提出了一种异质轻掺杂隧穿型场效应管(LD-HTFET),并和普通高K、异质隧穿场效应管进行比较,异质结构能够减小器件的栅电容,轻掺杂能够有效提高开关电流比,从而使得该结构具有较好的静态特性和高频特性。探讨了供电电压对隧穿场效应管构建的反相器电路性能的影响。结果表明,基于LD-HTFET的反相器电路有更低的功耗、更大的静态噪声容限和增益。(3)本文首先研究栅电流形成机制,并建立栅电流器件模型。其次,基于二输入与门,探讨了当器件尺寸进一步减小时,同样利用查找表加入栅极隧穿电流,考虑栅极隧穿电流对电路逻辑功能的影响。结果表明,当器件氧化层厚度为0.5nm时,栅极隧穿效应会使得电路逻辑功能出错。