单电子晶体管是基于库仑阻塞效应和单电子隧穿效应工作的，它具有尺寸小、速度快、功耗低、可大规模集成等优点。基于SOI结构的单电子晶体管的制备方法具有与传统CMOS工艺完全兼容的特点，有望成为未来集成电路的结构基础。本文从单电子晶体管的工作原理出发，结合基于SOI结构的单电子晶体管的研究现状，从计算机数值模拟和实验制备两个方面研究了基于SOI结构的单电子晶体管，为后续的进一步研究提供了理论依据和实验基础。本文的研究内容主要包括：　　 (1)讨论了单隧道结中的库仑阻塞效应和单电子隧穿效应，并据此讨论了单电子晶体管的结构、工作原理和工作条件。为进一步研究单电子晶体管做好充分的理论准备；　　 (2)讨论了量子器件工作原理的数值模拟方法，详细介绍了基于二维薛定谔方程和泊松方程的自洽解法的数值模拟方法和原理；　　 (3)提出了一个量子点浮置栅量子线沟道的三栅单电子存储器模型，并通过数值模拟的方法研究其工作机理，着重研究了量子效应对器件性能的影响，发现其对存储的电荷数目十分敏感，具有用于多值存储的潜力；　　 (4)研究了硅基纳米尺度精细结构的制备工艺，并采用电子束曝光结合反应离子刻蚀以及高温干氧氧化的方法制备了SOI基精细结构，包括纳米电极结构、孤立量子点结构、库仑岛结构和量子线结构等；　　 (5)研究了基于SOI结构的单电子晶体管的制备工艺，并通过具体的工艺流程探索性地制备了室温单电子晶体管。通过对其电学性质的测量，观察到了库仑阻塞现象。研究发现，由于库仑充电能未能远大于热扰动动能，库仑阻塞效应并不占绝对的主导地位，热扰动的影响仍不可忽略。从库仑间隙的大小推算出了结构的特征尺寸在10nm左右，并推测出多岛结构的形成，证明多岛结构确实有利于室温工作SET的实现。这些工作，为进一步研究室温SET提供了研究方法和思路，并为室温SET的制备提供了实验基础。