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石墨烯(graphene)是指由sp2杂化的C原子紧密排列而成二维蜂窝状结构的单原子层晶体。2004年Geim小组首次用机械剥离法获得了独立存在的石墨烯后，由于其具有独特的能带结构和物理性质，一直是许多研究工作的热点。石墨烯具有超高的载流子迁移率和透光率，以及优异的力学性质和热传导性能等，使其在射频器件、光伏电池、柔性显示器、超级电容器、能量存储器件、功能复合材料等方面有着广阔的应用前景。高质量石墨烯材料的制备是对其所有性能研究和应用探索的根本和前提。 本论文选用化学气相沉积(CVD)法在不同的过渡金属单质或合金的多晶衬底上来生长石墨烯，通过调节反应参数、优化生长条件，在小流量甲烷下成功制备得到了大面积、高质量的均匀单层石墨烯。采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪、原子力显微镜(AFM)、扫描隧道显微镜(STM)、X射线衍射仪(XRD)等多种测试技术对不同衬底上石墨烯的形貌、结构以及缺陷等进行表征和分析。研究了不同催化生长衬底对石墨烯生长的影响，并对所制备石墨烯的电输运性质进行了研究。 1.以多晶铜箔为催化生长基底，采用化学气相沉积法制备大面积均匀的单层石墨烯。研究了化学气相沉积法的反应参数对在多晶Cu箔上石墨烯生长的影响，应用SEM、AFM、原子分辨的STM以及拉曼光谱仪等检测手段对所生长石墨烯的层数、质量、形貌和结构进行分析测试，结果表明通过调节甲烷流量和反应时间等条件实现多晶Cu上单层石墨烯的可控生长。用小流量甲烷在近常压(104～105Pa)下制备大面积均匀单层石墨烯的最佳条件是:在2～3 sccm CH4和100 sccmH2/Ar下1050℃生长30 min。用基底刻蚀法将石墨烯薄膜转移到SiO2/Si基底上，通过微纳加工技术制作了以石墨烯作为沟道层材料的背栅场效应晶体管(FET)，测量了所制备石墨烯的室温场效应迁移率。 2.用近常压(104～105 Pa)化学气相沉积法分别在表面粗糙的和经金刚石砂纸抛光成镜面后的多晶铱(Ir)片基底上生长制备石墨烯。对比在抛光前后的基底上所生长石墨烯的形貌和质量，研究了多晶Ir片表面形貌对石墨烯生长的影响。所制备石墨烯的形貌、质量和层数等通过光学显微镜、SEM、AFM、拉曼光谱测试仪等表征和分析。最终采用CVD方法在抛光后的多晶Ir片上生长制备出了较大面积的、均匀的、高质量单层石墨烯。实验结果说明基底的表面越光滑、结晶程度越高，对大面积、高质量石墨烯的生长越有利，通过对多晶Ir片的表面形貌的改善提高了在其上所催化生长石墨烯的质量。 3.采用铂铑二元合金（PtRh10和PtRh20）箔片作为催化生长基底，用近常压CVD方法成功生长出了大面积均匀的单层石墨烯。石墨烯的质量、形貌、结构和层数由SEM、AFM、拉曼光谱图和拉曼mapping进行表征和分析，结果显示，通过调节反应条件能够在铂铑合金上制备高质量的单层石墨烯。利用气泡剥离法使石墨烯能够较好地转移到目标基底上，同时保证了生长基底的可循环使用。制作了以石墨烯为沟道层材料的背栅场效应晶体管，测量和估算了所生长石墨烯的室温场效应迁移率，在PtRh20上所制备石墨烯能够达到很高的室温场效应迁移率，大约在4000 cm2/Vs，且在PtRh10和PtRh20上所制备的石墨烯都表现出p型特征。结果显示在铂铑合金上用近常压CVD法制备得到了大面积、高质量、均匀的单层石墨烯。