传感器是一种能够感受被测量,并且将其转化为可测量信号输出的检测设备,被称为人类的电五官,是实现万物互联、智能化世界的基础。已经报道的基于石墨烯材料的传感器,其结构大多被限制在二维（2D）平面内,平面2D结构在应用上带来了诸多局限性,一是需要占用较大的芯片面积,二是限制了其作为传感器的性能。为了解决上述问题,本文提出一种基于氮化硅（SiN_x）薄膜自卷曲技术的三维石墨烯场效应管（3D GFET）式传感器,并对其制备技术、性能、应用展开研究,具体内容如下:1.设计并制备了3D GFET。利用微纳加工工艺,制备了基于SiN_x双应力层的埋栅2D GFET,通过释放SiN_x双应力层,将2D GFET卷曲为3D GFET。实现了具有不同特征尺寸的3D GFET阵列的可控制备,并利用扫描电子显微镜、拉曼光谱等表征技术,对其结构、材料、电学特性进行了表征和分析。2.研究了3D GFET式超宽带光电传感器的性能。测试了3D GFET在紫外光、可见光、红外光和太赫兹波区域的光电响应。3D GFET提供了一个天然的光学谐振腔,不仅可以增强3D GFET内部光场,还可以增加单位面积入射光下石墨烯-光作用面积。实验结果表明3D GFET对上述各个波段的光均有显著响应,相比于2D GFET,响应度提高了2-3个数量级,同时具有超快的响应速度（265ns）。更令人惊喜的是,3D GFET还具有偏振光敏感特性。3.采用二氧化钛纳米颗粒（TiO₂ NPs）对2D GFET和3D GFET进行表面修饰,实现了具有超高响应度的紫外光电传感器。利用TiO₂ NPs对紫外光的强吸收和石墨烯优异的电学特性,TiO₂ NPs修饰2D GFET的响应度可达118.3 A W^-1。通过将TiO₂ NPs与3D GFET相结合,可以进一步将传感器的响应度提高到475.5A W^-1,同时具有较快的响应速度。4.实现了3D GFET式自供电振动传感器。受非闭合圆柱悬臂壳结构启发,设计了3/4圈3D管状GFET式振动传感器。测试了该传感器在自供电模式下对不同频率、强度振动信号的响应特性。基于薄壁圆柱壳理论,建立了该传感器的有限元模型,通过仿真探究了其工作机理。研究结果表明3D GFET能够基于压电效应测量不同频率和强度的振动。综上,本文所提出的3D GFET可用作高性能传感器,在宽波段、高响应度、超快光电检测领域和自供电振动检测领域具有较大的应用潜力,为新型高性能石墨烯传感器的研究提供了一种新思路,具有一定的研究价值和应用前景。