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石墨烯作为由单层碳原子构成的新型材料，拥有众多的独一无二的化学特性物理特性以及电学特性，例如低阻抗高强度以及较高的热稳定性等，使得它非常适合应用于纳米微电子器件中本论文基于量子力学非平衡格林函数自洽求解泊松方程的模型，研究了石墨烯纳米条带场效应晶体管（GNRFETs）的量子输运特性，并分析影响其性能的主要参数，在此基础上提出了改善器件性能的有效方案本文主要的理论研究内容如下：(1)分析了石墨烯纳米条带（GNR）宽度方向上的碳原子个数对于GNRFETs有效电子堆积开关特性和高频特性的影响，结果表明，N=3p（p是整数）型GNRFETs具有较高的开态电流和截止频率而N=3p+1型GNRFETs具有较高的开关电流比(2)研究了三材料栅结构与峰值掺杂结构对于传统的GNRFETs载流子输运特性的影响，并提出了三材料栅-峰值掺杂结构（TMG-HALO）通过与三材料栅结构峰值掺杂结构和传统结构GNRFETs的比较，发现TMG-HALO结构能够有效的抑制GNRFETs泄漏电流与DIBL效应，提升沟道载流子迁移率与开关电流比（可达到106数量级），并且其亚阈值摆幅低于60mV/dec(3)分析了不同介电常数栅氧化物和线性掺杂结构对于隧穿型GNRFETs沟道电流，开关电流比，截止频率以及短沟道效应的影响，提出了一种新型的隧穿型GNRFETs-非对称线性掺杂异质栅氧化层隧穿型GNRFETs (SL-HTFETs)相比于传统结构的隧穿型GNRFETs，SL-HTFETs结构能够有效的抑制泄漏电流和热电子效应，提升开关电流比，以及拥有良好的尺寸缩小特性，另外我们还对器件的高频特性做了优化，并提出了SL-HTFETs结构的高频优化结构(4)根据流体动力学模型分析了高电子迁移率（HEMT）场效应晶体管的探测与辐射理论根据模型对器件进行数值计算，结果表明，短沟道的HEMT对于频率等于其内部二维电子等离子体的谐振频率的电磁波具有共振响应，因此它可以作为探测器，混频器使用而长沟的HEMT对于电磁辐射具有非共振响应，可用于高达几十太赫兹的宽频检测器主要结论：（1）N=3p（p是整数）型GNR适合应用到高频电路中，N=3p+1（p是整数）型GNR适合应用到开关电路中（2）TMG-HALO结构能够有效的改善GNRFETs的亚阈特性（3）SL-HTFETs结构能够有效的改善隧穿型GNRFETs的亚阈特性，且拥有良好的尺寸缩小特性（4）石墨烯纳米材料适合应用到高频领域的器件中