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自从1991年,碳纳米管(CNTs)被发现以来,由于其独特的准一维结构,以及与之相应的卓越的电学、光学、机械特性,国内外的科研人员对其进行了广泛而深入的研究。作为最重要的电学特性之一,碳纳米管的输运特性,以及样品中有电流通过时的噪声表现,直接决定了基于碳纳米管的微电子器件的性能。本文研究了不同的碳纳米管样品的输运特性,而且以散粒噪声为工具,进一步定量研究了碳纳米管的独特电学特征,并实现了几个基本的碳纳米管电子器件。
本论文的主要研究成果如下:一、自行设计并实现了一套低温射频测量系统。该系统运行于液氦环境(4K)下,能够在进行通常的直流或低频电流-电压测量的同时,在600-950MHz频段测量散粒噪声之类的射频段信号。二、对多壁碳纳米管(MWNTs)样品进行了输运特性和散粒噪音的测量;实现了基于半导体性多壁碳纳米管的场效应晶体管(MWNT-FET)器件。三、对单壁碳纳米管(SWNTs)样品进行了类似测量,详细研究了一个具有Fabry-Perot输运特征的单壁碳纳米管的噪声特性;通过邻近效应实现了超导态的单壁碳纳米管器件,并观察到了其输运特性随电极—碳管接触电阻的变化:利用匹配电路实现了基于单壁碳纳米管的射频单电子晶体管(RF-SET)。