碳纳米管是一种典型的一维材料,单壁碳纳米管根据其分子结构可以是金属性或半导体性的。碳纳米管在尺度上的优势和优异的力学、电学性质使其在多个领域拥有广阔的应用前景。目前有关碳纳米管的研究主要集中在制备、表征和实际应用方面。本文基于实际应用需求提出了“基底挖槽法”,可以在不破坏生长环境的情况下,有效并可控地降低碳纳米管水平阵列的密度。我们还尝试了改变生长参数和通水生长的方法,发现这两种方法的短板在于历史效应强,实验重复性差。随后我们尝试利用“基底挖槽法”图形化地生长彼此隔离的全碳器件。考虑到样品制备和数据分析的效率,我们认为扫描电子显微镜在形貌表征、导电性表征方面都有明显的优势,在大规模快速表征方面有巨大的应用潜力。因此本文从扫描电子显微镜的工作原理出发,将图像信息分为形貌、材料和电势分布三大类,并利用这样的分类方法分析不同导电类型基底上的碳纳米管的成像原理,给出了多种成像条件下的成像特点和区分两种导电类型的方法。碳纳米管的电子学应用中,图形化是必不可少的环节,本文提出用机械手段去除碳纳米管,替代传统的反应离子刻蚀方法,以最低的成本实现大规模的加工,另一方面使基底表面免于粒子轰击造成的损伤。本文给出了三种机械法图形化的工艺:乳胶法,摩擦法和超声法。对于硅片上的随机网络和石英上顺排阵列,我们都实现了机械法图形化,加工精度约3μm。最后,我们在柔性衬底上也利用乳胶法实现了图形化。