4. 碳基纳米电子（器件与机理）
4.1 可控重复生长碳纳米管
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利用铁基催化剂（无机催化剂铁钼纳米混合物、有机催化剂铁蛋白分散液）在硅片上使用甲烷作为碳源，利用PECVD进行单壁碳纳米管的原位生长。调整催化剂的制备条件，如配比、制备温度、混合时间等，利用滴涂、旋涂等工艺将催化剂分散液转移到衬底上。根据PECVD设备自身的情况调整生长温度、压强、等离子体放射功率、降温速率、碳源混合气体（甲烷、氩气、氢气）碳含量等条件，完成碳纳米管的原位生长。将生长完成的碳纳米管分散到强酸/强氧化性的分散体系中，利用高温、超声等方法将碳纳米管打碎成“种子”，以此为基础，转移到硅片或者石英片上，继续生长，按照碳纳米管的结构，生长出来的碳管理论上应与之前的“种子”具备相同的直径、手性（电学特性），以提高器件的均匀性。
4.2 碳纳米管网络结构的导电特性研究
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一方面对碳纳米管在沟道内的分布进行理论建模，通过概率分布积分的方式得到碳管网络中相关几何因素间的联系。另一方面利用蒙特卡洛思想对碳纳米管网络结构数值模拟，分析在不同的沟长、密度、碳管长度等因素的影响下，整个网络所表现出来的宏观电学特性，并同理论分析得出的解析表达式进行对比验证。我们所发展出的理论方法和蒙特卡洛数值模拟的手段，都可有效应用于CNT-TFT中沟道网络结构的导电机理研究。
4.3 利用二氧化硅小球实现碳管直径与密度的可控生长
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通过在衬底上浸涂经特殊工艺处理的二氧化硅纳米小球，获得了纳米级尺度上的不规整衬底表面，在此基础上利用PECVD进行催化生长碳纳米管，可实现对碳管直径分布的控制以及整体密度的提高。
4.4 碳纳米管/金属接触的模拟仿真
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探究碳纳米管手性、金属功函数等对接触电阻的影响。通过碳纳米管手性与禁带宽度、半导体性等半导体材料特性的关系给出碳纳米管直径与金属功函数的匹配关系。在功函数不匹配的情况下讨论金属自身功函数与碳纳米管手性这两者对金属-碳纳米管接触电阻的影响。由于碳纳米管材料自身的载流子浓度低，特别是在功函数不匹配的情况易形成较大的肖特基势垒，但是实验中通过退火等工艺条件后可以大幅消除这种影响，对此种现象，也就是对金属-碳纳米管异质结的电子输运机制进行讨论。