上个世纪以来，微电子器件在人们的生活中起到了重要的作用。随着集成度的越来越高，器件特征尺寸日益减小，按照摩尔定律2010年以后器件的典型尺寸将小于30纳米，在此尺寸下器件将不再遵从传统的运行规律，具有显著的量子效应和统计涨落特性，纳电子学正是在这种背景下应运而生。在众多被研究的纳米材料中，碳纳米管因为其优异的电学性能被越来越多的人认为是未来构建纳电子器件的理想材料，所以研究基于碳纳米管构建的纳电子器件具有重要的意义，是一个极具挑战性的课题。 通过甲烷化学气相沉积法合成了单壁碳纳米管。对单壁碳纳米管的初产品进行了提纯处理，在使用常用的化学氧化法(稀硝酸回流和在空气中热氧化)去除碳杂质之外，利用单壁碳纳米管在表面活性剂HTAB溶液中具有比碳杂质更高的溶解度这一特点，提出了一种新颖的非破坏性提纯单壁碳纳米管的方法。提纯后的单壁碳纳米管被用于下一步构建基于碳纳米管的纳电子器件。此外，还以一种新颖的方式在硅基底上自组装了分散良好的氧化铁纳米粒子，并在此基础上通过甲烷气相沉积法在SiO2/Si表面上合成了单壁碳纳米管。除了合成单壁碳纳米管，还以二茂铁与三聚氰胺的混合物为前驱体在硅基底上合成了掺氮的多壁碳纳米管阵列。进一步地利用二茂铁与三聚氰胺的升华温度不一样，将碳纳米管的生长分成两个过程，在硅基底上得到了CNx/CNT结，这些结构新颖的碳管呈现出不同于普通碳管的电子结构，可以用于构建不同性能的碳管纳电子器件。 为了进一步拓展碳纳米管的应用前景，通过将碳管和HAuCl4或K2PtCl4的乙醇水溶液反应，在单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的管壁上合成了金或铂的纳米粒子。在实验中进一步发现当把普通碳管换成掺氮多壁碳纳米管时，管壁上金纳米粒子的密度有了明显的提高。在此基础上利用掺氮多壁碳纳米管作为可去除性模板，合成了金的准纳米线结构。此外还通过缩合反应，在520℃下加热化学提纯后的单壁碳纳米管，得到了多种由碳纳米管构成的环状结构。 在构建基于碳纳米管的纳电子器件方面，分别通过以Pt和Al作为源漏电极，单壁碳纳米管作为沟道，获得了p型和n型的碳管场效应管。由于碳纳米管在与金属接触时具有自身费米能级移动(相对于导带或价带)和界面的费米能级非完全钉扎等特点，使得可以通过改变接触电极的功函数，实现碳管场效应管在p型特性和n型特性之间的转换。同时也以Pt作为源漏电极，掺氮碳纳米管作为沟道，构建了n型的掺氮碳管场效应管，结果表明由于掺杂的氮原子起到了类似施主原子的作用，掺氮的多壁碳纳米管呈现出典型的n型特性。除了构建碳管场效应管之外，我们还构建了两种结构的碳管二极管，一种是以Al金属作为源电极，Pt金属作为漏电极，单壁碳纳米管作为沟道，由于源漏两端不对称的能带结构，使得器件具有明显的二极管整流特性，开关比为103。另一种是CNx/CNT结，由于掺氮的多壁碳管呈现n型特性，而普通的多壁碳管呈现p型特性，因此CNx/CNT结可看作是分子内的p-n结，实际测得的开关比接近104。最后在获得p型和n型碳管场效应管的基础上，构建了三种简单的逻辑电路，分别为单个p型碳管场效应管的开关电路、由集成在同一片硅片上的单个p型碳管场效应管和单个n型掺氮碳管场效应管组成的互补型反相器、以及两个独立的p型碳管场效应管构成的或非门。