碳纳米管作为一种新型的一维纳米材料，由于其独特的电学、力学等性能而受到广泛关注，成为研究的热点。目前，碳纳米管的组装及与不同材料的杂化、复合是碳纳米管相关研究的重要方向，有可能获得基于碳纳米管的新型材料，实现碳纳米管在诸如异相催化、清洁能源、复合材料等方面的应用。同时，碳纳米管基电子器件方面的研究极大地推动了其在场发射、光电子器件、逻辑集成电路等方面潜在的应用。　　 本论文主要集中在碳纳米管的制备、功能化及其纳米器件性质研究上。主要研究内容以及结论有以下四个方面：　　 1.基于化学气相沉积技术，制备了垂直阵列的碳纳米管，为碳纳米管的化学、物理研究提供了高纯度的多壁碳纳米管材料；进一步，研究了多层垂直阵列碳纳米管的制备，其结果为碳纳米管的生长机理研究和进一步优化纳米管合成条件提供了实验依据；此外，研究了一种图案化平面型碳纳米管阵列的合成方法，基于不同的模式化基底，能够制备出不同需求的平面型碳纳米管阵列或图案。　　 2.通过碳纳米管与富勒烯C60及氢氧化钾在机械力作用下反应，制备了C60直接修饰的单壁碳纳米管；在固相机械振荡条件下，研究了单壁碳纳米管的烷基或芳基共价侧壁功能化。这些新型反应为制备功能性碳纳米管衍生物开辟了新途径，而且长链烷基化的可溶性单壁碳纳米管的制备能够极大便利碳纳米管与聚合物等纳米复合材料的制备与应用。　　 3.在没有对碳纳米管进行任何化学破坏和没有引入任何其他化学小分子或者聚合物的条件下，制备了高密度金纳米粒子均匀修饰的碳纳米管，研究表明碳纳米管上的氮原子与金纳米粒子之间特定的相互作用是金纳米粒子在碳纳米管上直接组装的关键。此外，研究了碳纳米管与不同无机纳米粒子的组装行为，提出了一种在碳纳米管侧壁上原位制备金属、半导体、或者绝缘体纳米颗粒的简单、通用、高效的室温化学溶液方法。该方法不仅不会破坏碳纳米管的结构，而且可以推广到制备其它无机纳米颗粒和碳纳米管的纳米复合材料，从而有可能构筑基于碳纳米管的从高敏感传感器到高效异相催化到太阳能转换等纳米尺寸的电子和光电子器件。　　 4.研究了一种可以选择性、精确定位、成功整合单壁碳纳米管于预先模式化有电极的硅基板上低成本、高产率的取向自组装技术，制备了取向性自组装碳纳米管场效应晶体管器件。其技术核心包括单壁碳纳米管在温和条件下的选择性末端巯基化和随后与金电极的取向性自组装。该方法不仅与目前的硅技术有很好的兼容性，而且能够获得高性能的碳纳米管场效应晶体管器件；此外，以碳纳米管与金纳米粒子的杂化体为模板，获得了自带绝缘层的碳纳米管一氧化硅核壳纳米线，制备了顶门结构碳纳米管场效应晶体管器件。基于氧化硅表面丰富的化学特性，这种材料将为生物传感等领域提供极好的平台或界面，同时，这种自带绝缘层的碳纳米管杂化体，能够极大便利顶门或者垂直环门结构场效应晶体管器件的制备，有可能实现在同一块电路板上每个器件的单独操控。