石墨烯因其独特的二维蜂窝状结构及其优异的性能,被称为新材料之王,因此制备石墨烯的方法也是越来越多,主要包括机械剥离法,外延生长法以及化学气相沉积法等,这些方法各有优势,基于目前石墨烯制备的研究成果,采用光学显微镜、X射线衍仪、扫描电镜、拉曼光谱研究了等离子体化学气相沉积法在低温下石墨烯铜复合膜的可控合成以及生长机理和缺陷分析,并对其导热性能及应用做了相应的研究与分析。主要工作如下:（1）讨论了预处理对铜箔基底的表面形貌的影响。在采取湿法处理和在1000℃,H2/N2流量比为80/20sccm下高温退火40min后,压延铜箔的变形组织转变为再结晶和二次长大组织,大大降低了表面缺陷,去除了铜箔中的氧化物,表面平整度较高,为石墨烯的生长提供了良好的生长条件;（2）分析了不同合成工艺对石墨烯样品层数、表面形貌、石墨烯晶畴尺寸以及缺陷密度的影响。首先确定了氢气的加入可以提高石墨烯的生长质量,而后通过对CH4/H2流量比的分析得出:石墨烯的合成是甲烷分解与氢气刻蚀的共同作用的结果;氢气含量过低会产生非晶碳,过高则会产生sp3杂化。合成温度的升高会增加石墨烯晶畴尺寸,降低缺陷密度。适当的射频功率也会让甲烷分解更彻底,减少中间产物和非晶碳的生成。确定了石墨烯合成的最佳工艺:700℃下保温20分钟,CH4/H2=1/8,射频功率150W。此时,石墨烯呈现以单层石墨烯为主的特征;（3）分析了等离子体增强化学气相沉积法（PECVD法）铜基石墨烯的催化机理、形核和生长机理。结果表明,在射频和H等离子体作用下,较低温度时铜的表面也仍会有较强的催化作用,活性碳原子吸附在铜箔表面晶界和原子级台阶处形核。而后石墨烯按照下坡扩散的方式从高碳区的碳扩散至低碳区,然后长大并与其他相邻石墨烯晶畴相连,形成宏观上连续的石墨烯。在射频作用下会产生一些缺陷,经过计算主要为扶手椅型缺陷;（4）最后,利用激光闪光法对石墨烯铜复合膜在室温以及130℃下的面向和跨面热导率进行了测量。在最佳工艺参数下整体复合膜的热导率为565.19W/m K,比起实验中的纯铜热导率高出来42.7%左右,但在130℃下则只比铜略高,而跨面方向则比铜低出了一个数量级,这也是因为石墨烯热导率的各向异性和较高的界面热阻所致。在实际测试中也表现出的不错的散热能力。根据石墨烯和铜的导热机理分析,阐述了尺寸、缺陷、界面热阻、应力、温度以及多晶对石墨烯铜复合膜热导率的影响,并提出通过优化铜箔以及工艺参数的方式来提高石墨烯铜复合膜的热导率。