工业生产、家庭安全、环境监测和医疗等领域对气体传感器的精度、性能、稳定性方面的要求越来越高,因此对气体传感器的研究和开发也越来越重要。碳纳米管(CNT)作为一种理想的一维纳米材料,具有独特的物理、化学性质,将其应用于气体传感器,具有灵敏度高、常温下工作等特点,将为气体传感器性能的提高提供一条新的途径。本论文以实现高灵敏度的碳纳米管薄膜气体传感器为目标,研究了碳纳米管薄膜的制作工艺和碳纳米管的功能化修饰方法,制作了碳纳米管薄膜气敏元件并测试了其对几种气体的敏感性。论文首先建立了碳纳米管薄膜的导电模型,薄膜电阻是由碳纳米管电阻与碳纳米管结电阻组成,同时与薄膜的网络结构有关系;根据隧道效应理论,推导了碳纳米管结电阻的理论公式。利用导电模型分析了碳纳米管薄膜的气体敏感性,得出吸附气体分子将同时影响碳纳米管电阻和碳纳米管结电阻。论文设计了碳纳米管薄膜既作为气敏材料又作为电信号转换部件的场效应管(FET)结构,分别利用介电电泳和层层自组装实现了碳纳米管薄膜在微电极上的沉积。研究了介电电泳时各种参数的影响,并引入反馈单元来实现薄膜电阻可控的沉积。分别研究了使用聚邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸脂(PDDA)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚(SBS)、聚乙烯亚胺/淀粉混合物(PEI/Starch)和磁控溅射金属对碳纳米管薄膜进行功能化修饰的方法。利用退火处理有效地改善了碳纳米管薄膜电阻的稳定性。实验测试显示碳纳米管薄膜具有负温阻系数,不具备FET电学特性,复阻抗测试表明在低频测试下其对气体更灵敏。气敏元件的敏感性测试得到:介电电泳组装的羧基化多壁碳纳米管(MWNT)薄膜电阻随着湿度线性增大,灵敏度约为0.5%/%RH;CNT/PDDA薄膜对湿度具有更高的敏感性,电阻随湿度呈指数关系增大;通过对乙醇气体的测试发现,CNT/PDDA薄膜厚度越薄,响应速度越快,且存在一个最佳厚度使得薄膜对乙醇气体有最大敏感性;MWNT/SBS薄膜对于气敏性能无明显改善;而PEI/Starch修饰的MWNT薄膜对CO2气体的响应有明显提高。金属修饰的MWNT薄膜对乙醇气体的敏感性显著增强,特别是Au修饰后对乙醇气体实现了200ppm浓度的检测,而Pt修饰后的气敏元件对苯具有较好的敏感性。