石墨烯是由单层碳原子构成的具有六边形蜂窝状结构的二维晶体，具有优异的物理性质:如超高迁移率、高导热、高透光度、低电阻率、近弹道输运的电子性质和独特的零带隙能带结构等，使之成为制造纳米尺寸器件极具潜力的新材料。然而，快速批量获得高质量石墨烯薄膜仍然是一个挑战，这是制约石墨烯应用推广的关键因素之一。此外，在光电探测领域，石墨烯基探测器虽表现出许多优异的特性，但是还面临着光吸收性能较弱、光增益较低等关键科学问题。　　本论文主要探索了一种在静态常压封闭系统下快速规模化制备高质量石墨烯薄膜的新方法，并利用制备的高质量石墨烯薄膜设计了具有超宽频探测能力的石墨烯基光探测器件，进一步拓宽了石墨烯基探测器件的研究范围。具体研究工作如下:　　第一，铜箔衬底材料晶向调控机理研究。首先按照温度与气氛不同设计了三种铜箔热处理方案，获得三种不同氧化层厚度的铜箔衬底，并运用XPS光电能谱里的Ar离子刻蚀技术对铜表面进行元素分析，研究了氧元素在衬底晶向转变中的作用机制。然后，利用密度泛函理论(DFT)计算揭示了氧元素在晶向转变中的关键作用，氧原子的存在不仅会增加Cu(001)到Cu(111)的转变势垒，而且会让Cu(001)比Cu(111)态更加稳定。最后，我们在Cu(111)单晶衬底获得了有序的石墨烯阵列，进而得到连续高质量石墨烯薄膜。本工作研究了氢气和氧气在铜箔衬底单晶化调控的作用机制，从而找到了稳定获取铜箔Cu(111)单晶的制备技术，为高质量石墨烯薄膜可控生长提供了高质量的衬底材料。　　第二，快速批量制备高质量石墨烯研究。我们建立了一种新型的静态常压封闭系统，系统研究了快速大批量制备高质量石墨烯的创新技术。通过优化衬底和静态环境等条件，研究了大批量铜箔叠层衬底上石墨烯生长的均匀性影响因素。在此基础上，利用流体模型模拟生长环境，揭示了在此系统下石墨烯的生长机制，从而解决了高质量石墨烯快速批量制备的关键科学问题，为高质量石墨烯薄膜在器件方面的大规模应用奠定材料和技术基础。　　第三，石墨烯基光电探测器件机理研究。利用石墨烯与锑化铟复合，设计了一种在室温下具有敏感光探测性能的超宽频光探测器。研究了异质结的能带结构、器件模型、光电效应、载流子吸收等性能，揭示石墨烯-锑化铟异质结构光探测的探测性能与工作原理。研究了石墨烯光探测器的制作工艺，完成了石墨烯-电介质-半导体、石墨烯-半导体异质结构的光探测器件的制作，深入研究了器件的光吸收性能及电光响应特性。通过在可见光到中波红外的测试，得到了最大探测度为70 mA W-1的异质结光探测器。该工作表明，石墨烯-锑化铟异质结在未来发展超宽频光电探测器方面具有极大潜力。