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单电子晶体管（single electron transistor, SET）能够控制单个电子一个接一个的通过岛从源端隧穿至漏端,相比于传统的CMOS电路,SET电路具有低功耗以及集成密度高等优点。目前SET的制备工艺逐渐向CMOS的制备工艺兼容,并且逐渐趋近于实用化。SET与MOSFET混合制备工艺进一步推进了SET/MOSFET混合逻辑单元的广泛应用。因此,本文基于当前单电子晶体管制备发展趋势,分析研究SET的新性质,以此为基础提出了基于SET库仑震荡特性的逻辑设计方法,并设计了基于SET/MOSFET混合逻辑单元的可重构逻辑、多值逻辑单元等,主要创新工作体现在:1.提出了一种单岛SET电导分析模型,并对其电导特性进行了分析。晶体管的源漏电导Gds随着源漏电压|Vds|的增大逐渐以周期T（vds）震荡衰减,周期T（vds）只与CdRd/Rs以及Csum - Cd有关,并且当|Vds|足够大, Gds收敛于晶体管的本征电导值Const,该本征值只与晶体管的本征参数有关。此外,温度的变化对阻塞区的源漏电导影响比较大,而对于非阻塞区的晶体管电导影响较小。相对于Rs来说,结电阻Rd的变化对源漏电导的影响较大。但是结电容Cd = (Csum - Cd)Rs/Rd时, Gds随Vds震荡衰减的周期T（vds）接近于无穷大,即震荡曲线的离散性消失,而对于Cs则不会出现这种情况。2.提出了一种解释SET负微分电导的方法。如果SET稳态图的区域编号随着源漏电压Vds增大而增大,那么包含该SET的单元将表现出NDR特性。并且随着|dVgs/dVds|的增大,NDR现象的1/PVR将逐渐增大。SET的NDR特性可以通过|dVgs/dVds|, Cg/Cs, Cg/Cd以及另一个栅电压（对于双栅SET来说）进行调节。利用该方法,我们分析了三种已有SET负微分电导的结构,充分说明了所提出方法的正确性与新颖性。该方法能够加以扩展,用于分析任何结构的SET或者二维有机分子层的NDR现象。采用该方法,新型NDR器件（单分子晶体管、有机薄膜晶体管等）的特性可以进一步进行扩展与开发。3.提出了一种基于SET周期特性的逻辑设计方法。本文分析研究了SET的库仑震荡特性,并基于THmnW逻辑门原理,提出了一种能够有效利用SET周期特性的逻辑设计方法。模拟结果表明,该方法能够有效利用SET的周期性设计多种逻辑门,对SET的大规模逻辑设计具有重要意义。4.设计了基于SET/MOSFET混合单元的室温可重构逻辑。本文设计了基于SET反相器的可重构逻辑单元,并对其功能进行了验证。在此基础上,根据当前SET的发展趋势,我们设计了两种SET/MOSFET混合单元的室温可重构逻辑。与传统的CMOS结构电路相比,SET/MOSFET混合逻辑的可重构逻辑单元能够以较低功耗和较小面积获得更高的性能,适合于当今大规模逻辑电路的应用。5.改进一维多岛SET蒙特卡洛模拟方法。本文改进了一维多岛SET的蒙特卡洛模拟方法,相对于现在已有的模拟技术,其速度有很大的优越性,并且能够快速精确模拟一维多岛SET各个特性。6.分析了一维多岛SET的各个特性。多岛SET的源漏电流同样随着栅电压Vgsi以周期e/Cgsi发生库仑震荡,并且多岛SET的库仑特性同样要受到温度、背景电荷等因素的影响。虽然多岛SET相比于单岛SET具有很大的优势,但是多岛SET同样也存在着很多负面的效应需要避免。