碳纳米管作为一种新型的纳米材料,具有良好的电学、热学和机械性能,在电子材料和器件领域具有极为广阔的应用前景。然而碳纳米管与金属电极接触的肖特基势垒较大,严重影响了碳纳米管器件的广泛应用。石墨烯与碳纳米管的晶体结构相似,能带带隙为零,室温时的电子迁移率比已知导体都快,同时,石墨烯与碳纳米管的接触肖特基势垒很小,可以作为碳纳米管器件的理想电极。因此,本文构建了石墨烯与碳纳米管接触的混合结构,通过理论模拟和实验的方法对其电子输运特性进行理论研究和实验测量,为其在碳电子器件中的应用打下了基础。本文首先采用ATK软件建立了不同结构的碳纳米管/石墨烯混合结构模型,模拟计算了混合结构的电子输运特性。通过计算,了解重叠距离、石墨烯边界取向、边界氢原子钝化以及石墨烯的缺陷、拉伸、与碳纳米管垂直距离对于电子透射系数的影响。计算了混合结构中电子输运路径、电流密度和电子密度,发现电子输运主要是碳纳米管边界距离石墨烯最近的碳原子之间,但碳原子之间没有形成化学键影响了电子的弹道输运特性。通过不同偏压下的电子透射系数得到I-V特性曲线,表明混合结构保持了碳纳米管的半导体特性。计算结果为碳纳米管/石墨烯混合结构器件的设计制备提供理论参考。接着研究了碳纳米管/石墨烯混合结构的制备工艺,通过光刻、剥离、石墨烯的转移、刻蚀等工艺步骤制备出金属测试电极和图形化的石墨烯电极,采用介电电泳的方法在石墨烯电极之间装配碳纳米管,构成碳纳米管/石墨烯混合结构。研究了退火对石墨烯电极的影响以及对混合结构直流电阻特性的影响。并对混合结构的直流阻温特性和交流阻抗特性进行了测试分析。结果表明,随着温度的升高,石墨烯和衬底的热膨胀系数不同导致石墨烯产生形变和缺陷,增加了石墨烯的电阻,从而抵消了碳纳米管的电阻减小,使得整个样品具有正温度系数。样品吸收氧气和工艺过程中引入的杂质缺陷造成量子电容和有效电感增加,同时接触部分具有附加电容和电感,使得样品在20KHz处开始表现为容性。