石墨烯材料具有良好的物理和电学性能,在国防和国民经济中具有广阔的应用前景。在诸多应用领域中,石墨烯在射频器件、高频电路、太赫兹器件、超大规模集成电路领域的应用最能体现其在电学、热学等方面的优异性质,但微电子器件的制备必须以高质量、大尺寸的石墨烯材料作为支撑。在石墨烯的众多制备方法中,SiC基外延生长法无需进一步转移过程,工艺重复性好,制备石墨烯质量高,且SiC作为第三代宽禁带半导体材料,拥有禁带宽度大、热导率高、饱和电子迁移率高、强击穿电场等优点,具有极高的应用价值。传统的SiC基石墨烯生长方式基于SiC退火法,然而该方法耗时长,生长过程复杂,同时无法在生长过程中对石墨烯直接进行图案化。激光辐照SiC生长石墨烯法解决了上述缺点,受到越来越多的研究者的关注。本文针对KrF准分子激光辐照4H-SiC表面生长石墨烯的机制和工艺,研究了不同4H-SiC晶面生长石墨烯的机制和激光参数及气氛对石墨烯生长质量的影响,为研究激光辐照4H-SiC生长石墨烯提供了理论及实验参考。主要研究内容包括:分析了激光能量密度、脉冲次数等参数对石墨烯制备质量的影响及其机制;研究了不同晶面4H-SiC上石墨烯的生长机制;在Ar气环境中,通过控制石墨烯生长过程中的气氛气压,进一步分析了气氛和气压对4H-SiC表面石墨烯生长的调控作用。主要研究成果如下:获得了激光辐照4H-SiC面生长石墨烯的最优化激光工艺参数;发现石墨烯与(0001)面4H-SiC衬底之间生成缓冲层,缓冲层为极性(0001)面4H-SiC生长石墨烯提供了模板,生长的石墨烯更加有序,缺陷态更少,而(11-20)面光致生成的石墨烯与4H-SiC衬底之间则没有缓冲层的生成,生成的石墨烯层较为无序,对激光参数的变化也更为敏感。除此之外,发现标准大气压下Si原子的沉积现象,4H-SiC表面生成Si多晶/单晶,通过控制Ar气分压调控Si原子的溢出速率调整石墨烯的生长速率,能够获得高质量的石墨烯,揭示了石墨烯生长的最优工艺条件。