随着摩尔定律与纳米技术的发展,晶体管的尺寸越做越小,以硅基材料作为导电沟槽的性能几乎被用尽。基于扫描电子显微镜中的纳米操作机器人系统,可以实现自下而上的制造工艺,有效地缩小晶体管的面积,以及可以实现在单位面积上容纳更多的晶体管。这为二维结构和三维结构场效应晶体管的制造,操作和组装提供了有效的研究方法。碳纳米管以其独特的物理特性和化学特性受到广泛关注,被认为是能够有效替代硅基的材料之一。基于二维平面碳纳米管场效应晶体管的研究,在此基础上进行器件的制造。基于扫描电子显微镜中的纳米操作机器人系统进行了对碳纳米管场效应管的组装方法研究,将组装的主任务细分成多个子任务,如碳纳米管的拾取、转移、组装和固定,并设计了相对应的操作策略。基于这些操作策略,进行了碳纳米管场效应晶体管的组装实验。并且对碳纳米管的物理特性及其场效应管的电学性能进行了测试。本文的主要研究内容如下:(1)基于现有的理论和对二维碳纳米管场效应晶体管的研究,确定本课题需要组装的碳纳米管场效应管的结构特征。本实验中需要组装的是一个典型的碳纳米管场效应管。基底硅作为场效应管的背栅极,用以调控碳纳米管沟道中的电流。并且从电子弹道运输,表面声子极化以及不同材料功函数不同的角度去分析了这种结构碳纳米管场效应管的优势。最后通过MEMS制造工艺制备了一些微电极。(2)基于扫描电子显微镜中的纳米操作机器人系统,对碳纳米管场效应管进行组装。组装过程中涉及到一些细分任务,对分别是碳纳米管进行拾取、检测、位置调整、转移,应用电子束诱导沉积法使得碳纳米管与金属电极表面相固定。针对这些任务进行相应的操作策略设计。基于这些策略,将碳纳米管组装至微电极的表面。同时针对微纳操作过程中涉及到的机器人运动学机理进行分析,并且研究了碳纳米管与金属表面接触其黏着力的原理。(3)基于这种典型结构的碳纳米管场效应管,对它的沟道材料碳纳米管进行性能测试和分析。提出电子束辐照融合的方法实现碳纳米管之间的互连,并且发现经过焊接形成的碳纳米管具有良好的力学特性。之后用AFM探针压缩碳纳米管的方法对碳纳米管的杨氏模量进行测定。电学特性方面,对碳纳米管与金属相互接触产生的接触电阻的形成机理进行分析,同时也提出了电子束诱导沉积W(CO)6,可以明显降低两者之间的接触电阻。由于测试电路的复杂性以及在扫描电子显微镜下无法直接完成场效应管的电学性能的测试,因此在扫描电镜中只完成多纳米机器人对碳纳米管的协同操作。而后将其取出,使用四探针光学平台CASCADE MICROTECH M150以及半导体分析仪KEITHLEY4200-SCS对碳纳米管场效应晶体管的电学特性进行测试。