Nanokohlenstoffmaterialien haben das Potenzial, Silizium in Geräten zu ersetzen, die in Bezug auf Skalierbarkeit, Betriebsgeschwindigkeit und Leistung weiter verbessert werden müssen. Daher wurden Kohlenstoff-Nanoröhren und Graphen - Allotrope mit herausragenden Eigenschaften - in den letzten Jahren intensiv erforscht. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Synthese von Nanokohlenstoffmaterialien und ihrer Verwendung als Sensor- und Transistormaterial, indem sie sich auf folgende Themen konzentriert: Hysterese in Kohlenstoffnanoröhren-Feldeffekttransistoren, selektive Molekülsensorik mit Graphen-Feldeffekttransistoren und Sensoranwendungen in nanokristallinem Graphen. Die Hysterese in Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Transistoren hat ihren Nutzen bei der Implementierung von Geräten in großem Maßstab eingeschränkt. Das Problem der Hysterese in solchen Bauelementen wird behandelt. Ein hysteresefreier Bauelementbetrieb wird erreicht, indem die Kohlenstoffnanoröhren-Feldeffekttransistoren zwischen hexagonalem Bornitrid und einem hydrophoben Polymer Teflon verpackt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Hysterese nur dann beseitigt wird, wenn die Metall-Kohlenstoffnanoröhrchen-Kontakte zusammen mit den Röhren vollständig mit Teflon eingekapselt werden. Die Zeitabhängigkeit der Verringerung der Hysterese bei gekapselten Bauteilen deutet auf die Ausdiffusion von Wassermolekülen hin, die an den Metall-Nanoröhrchen-Kontakten adsorbiert sind. Graphen-Feldeffekttransistoren leiden unter dem Problem der Selektivität von Anwendungen. Ein neuartiger Sensor auf der Grundlage von Graphen-Feldeffekttransistoren und oberflächenmontierten metallorganischen Gerüsten wird vorgestellt. Der Sensor zeigt Empfindlichkeit und Selektivität für Ethanolmoleküle durch die Verschiebung der Dirac-Spannung von Graphen und ist unempfindlich für andere Alkohole wie Methanol und Isopropanol und Moleküle wie CO2, H2O und H2. Die Leistung der Vorrichtung zeigt eine Nachweisgrenze von 100 ppm. Diese Sensorklasse ist anpassbar und eröffnet eine völlig neue Palette von Sensoren. Nanokristallines Graphen ist ein interessantes Material für verschiedene Sensoranwendungen wie Dehnungssensoren, Feuchtigkeitssensoren, Gassensoren usw. Um als Dehnungssensor untersucht zu werden, müssen dünne Schichten entweder auf flexible Substrate aufgewachsen oder auf diese übertragen werden. Dies motivierte die Untersuchung des Niedertemperatur-Syntheseprozesses (600°C) unter Verwendung einer Metalldeckschicht über einer Kohlenstoffquelle. Zur Charakterisierung der gewachsenen Schichten wird die Raman-Spektroskopie eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Technik vielversprechend für eine Niedrigtemperatur-NCG-Synthese ist. Als nächstes wird die Technik der Dünnschichtübertragung auf ein flexibles Substrat untersucht. Die Qualität der übertragenen Schichten auf verschiedenen Substraten wird durch Rasterkraftmikroskopie bestätigt. Anschließend wird der Einfluss der Temperatur auf die Leitfähigkeit der NCG-Dünnschichten untersucht. Die piezoresistive Eigenschaft von nanokristallinem Graphen wird anhand von Änderungen des Schichtwiderstands des Films und der Raman-Spektroskopie erforscht. Schließlich wird eine potenzielle Anwendung demonstriert, bei der eine Top-Gate-Feldeffekt-Konfiguration (ionische Flüssigkeit) von NCG als Feuchtigkeitssensor funktioniert.