石墨烯具有超高载流子迁移率与超宽光谱吸收范围，使其在超宽光谱、超快光探测方面极具吸引力。但由于单层石墨烯较低的吸光效率，其光探测器响应度一般不高，而现有提高光响应度的方法，要么以牺牲响应速度为代价，要么器件工艺复杂制备困难。碳化硅外延平躺石墨烯技术，由于其无需转移，可获得晶圆尺寸量级的均匀石墨烯，被学界认为是石墨烯在电子学领域最有应用前景的制备方法之一。如果基于碳化硅外延石墨烯来构建光探测器，并结合碳化硅衬底对紫外光的有效吸收，可同时实现高速探测和提升光响应度，且其器件工艺与现有大规模集成电路工艺相兼容，在未来有很大的应用前景。　　此外，目前关于石墨烯的一些物性研究中，如量子输运等，都是基于碳化硅或二氧化硅衬底，测量结果不可避免受到衬底作用影响，而通过高温热分解碳化硅得到的垂直站立石墨烯样品，由于避免了衬底的影响，从而表现出更为本征的物性。利用这种三维垂直站立石墨烯，可以研究石墨烯本征的非谐声子效应、磁性和输运等性能。　　基于以上想法，本文利用碳化硅上外延平躺石墨烯和三维自由站立石墨烯，取得了如下研究结果:　　首先，利用碳化硅外延平躺石墨烯，构建了一种新原理的碳化硅-石墨烯自供电紫外光探测器。其综合利用了碳化硅有效吸收紫外光和石墨烯的高载流子迁移率，并结合了碳化硅、石墨烯、金属Ti三者之间的异质结，利用非对称紫外光辐照的金属电极间产生费米能级差建立的光栅压，在无外部电源供电情况下，就可实现灵敏的紫外光探测。这种紫外光探测器目前可达到的最大光电流响应度为7.4mA/W，相应的光电压响应度为13V/W，其响应频率高于兆赫兹。其器件制备工艺与大规模集成电路工艺相兼容，在未来有望应用于紫外成像领域。　　其次，在（10-10）取向碳化硅衬底生长的三维自由站立石墨烯中，研究了其各向异性量子输运，揭示出自由站立石墨烯的本征载流子散射机制。这种石墨烯样品是由大量准平行排列的近本征单层石墨烯组成，石墨烯间通过节点连接，可看成是一个三维石墨烯网络。当磁场垂直于大多数平行排列的石墨烯时，观测到了弱局域化效应和表明边界散射的磁阻极大特征峰。通过数值拟合可推断出边界散射中的α常数为0.86，与理论预言非常吻合。当磁场平行于大多数石墨烯时，随着磁场和温度的增加，会观测到从弱局域化向弱反局域化效应转变的现象，实验数据可用基于石墨烯弱局域化理论的电阻网络模型很好地拟合。拟合结果表明，石墨烯边界作为原子尖锐缺陷，是弹性和非弹性谷间散射的主要来源，而其中非弹性谷间散射的机制为弹道状态下的电子电子相互作用。这是首次在同一块三维宏量石墨烯样品中同时观测到扩散边界散射、弹性和非弹性谷间散射。　　最后，利用三种不同取向((10-10)、(11-20)、（000-1））碳化硅衬底上生长的三维自由站立石墨烯，研究了其磁输运性能，并总结了石墨烯形貌和微观结构对磁阻的影响。实验中发现，电子在石墨烯片间的输运遵循热涨落诱导隧穿机制。当磁场平行于大多数石墨烯片时，在低场下由边界散射导致的弱局域化效应表现突出，而当磁场垂直于大多数石墨烯时，由于迁移率不均匀性导致的经典线性磁阻占主导作用，这种经典线性磁阻效应在高场和高温下尤其明显。在（000-1）衬底取向制备的自由站立石墨烯中，当磁场垂直于大多数石墨烯片时，在室温条件9T磁场下，可以获得最大220％的磁阻。这表明，通过设计多层平行排列而层间迁移率极度不均匀的石墨烯微观结构就可以获得更大的磁阻。这种经过特殊设计的三维石墨烯结构，作为磁阻器件将在未来具有潜在的应用价值。