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随着纳米科技的蓬勃发展，碳纳米管(CNT)因其卓越的物理化学性质成为众多领域争相研究的焦点。在电子学领域，基于CNT构建的纳电子器件，如：场效应晶体管、单电子晶体管、二极管、光电开关等器件都得到了广泛地研究。然而，一些基本的运行机理还存在争论性的观点，研究这些基本的问题将有助于进一步提高纳电子器件的性能，为基于CNT的纳电子器件能得到广泛地应用创造条件。
首先我们用甲烷作为碳源，采用化学气相沉积法制备了单壁碳纳米管(SWCNT)。对SWCNT的初产品进行了提纯处理，获得了管壁干净的SWCNT，可以用来构建纳电子器件。以酞氰铁为源材料，在高温下裂解出铁原子和碳原子，制备了高密度、方向性好的多壁碳纳米管(MWCNT)阵列；利用二茂铁、三聚氰胺的混合物粉末为源材料，制备了掺杂浓度较低的掺氮多壁碳纳米管(CNx)阵列；利用二茂铁和三聚氰胺升华的温度不同，将源材料分为两层，在一根碳管上完成了两个阶段的生长，制备了一半掺氮、一半不掺氮的CNx/CNT分子结，可以用来构建纳米尺度的二极管。
利用电子束曝光(EBL)技术，分别采用不同功函数的金属作为接触电极，制备了单壁碳纳米管场效应管(SWCNT-FET)和掺氮多壁碳纳米管场效应管(CNx-FET)。首次观测到CNx-FET可表现为双极性输运特性；发现CNx与未掺杂的CNT一样，随着接触金属功函数的增加，器件的空穴输运能力增强，即空穴的Schottky势垒减小，Fermi能级向碳管的价带移动；当碳管的氮元素掺杂浓度增大时，Fermi能级向导带移动，电子的Schottky势垒减小；这些都是Fermi能级钉扎很弱的表现。在此基础上，建立了金属和掺杂CNT的接触模型，得出掺杂CNT与金属接触时Fermi能级钉扎很弱的结论，这一结果与F.Léonard等的理论计算完全吻合。
利用聚焦离子束(FIB)沉积和刻蚀技术，制备了多壁碳纳米管场效应管(MWCNT-FET)。首次观测到了在室温下大气的环境中，随着时间的推移，CNT-FET从刚制备时的n型，经过双极性，最后转变为p型。利用Arrhenius曲线，得到不同时间段接触处Schottky势垒的高度，发现利用易氧化的铝作为接触金属，随着时间的推移，空穴的Schottky势垒高度不断减小；通过推出不同时间段的铝电极功函数的大小，发现铝电极的功函数在不断增加；由于整个实验过程中，作为通道的CNT吸附的氧气一致处于饱和状态，而铝电极吸附的氧气在不断地增加，因此我们得出结论：氧气是通过影响金属和CNT之间的接触，而不是通过对CNT本身的掺杂，来改变器件的电学输运特性。
利用CNx/CNT分子结构建了纳米尺度的二极管，发现在室温大气的环境下，器件具有良好的整流特性，正向开启电流达到了微安量级，正反向电流比可达103，正向开启电压约为0.7V，反向击穿电压大于10V；发现这种分子结二极管加反向偏压时，门电压对源漏电流调制很弱，实验证实了这是一种p-n结二极管；我们提出了Schottky势垒和p-n结串联模型，很好地解释了实验结果；在此基础上，首次构建了和传统n-p-n双极晶体管性质相似的、基于CNT的、纳米尺度的晶体管。