石墨烯拥有独特的理化性能,被视作当下硅时代最具有潜力的替代者,自2004年被制备以来,就一向是科学家们研究的焦点。在制备石墨烯的众多种方法中,化学气相沉积法因其操作过程简便,所制造的石墨烯面积、质量、层数可以控制等诸多优点,自报导以来就被大家广泛采用。然则高质量石墨烯薄膜的大面积制备以及大面积单晶石墨烯的CVD法制备仍然存在着诸多难题。在本文的研究中,着重于用铜作为基底制备高质量石墨烯薄膜和厘米级单晶石墨烯并测试了其在场效应晶体管中的电学性能。通过我们的研究发现,原始铜片基底的预先处理以及生长温度对于石墨烯薄膜的制备质量有着十分重要的作用。通过对铜片基底的电抛光预处理,对比原始与电抛光后扫描电镜图片可以发现,预处理后的铜片表面更为平滑、均匀,类似于条纹、凹凸之类的缺陷基本没有。在保证其他条件最优的情况下,相比于原始铜片,用预处理后的铜片所制备的石墨烯具有极少的缺陷,这在其随后的拉曼表征中也证明了这一点。接着又在不同制备温度梯度下制造石墨烯薄膜并对其进行了拉曼表征,结果表明制备温度越高,其质量越好,当生长温度达到1050℃时,其拉曼表征缺陷峰(D峰)基本不可见。最后充分考虑对石墨烯成膜质量具有重要影响的因素,在最优条件下生长出了大面积高质量的石墨烯薄膜,接着将其应用于场效应晶体管中,并测试了其在常温常压下的迁移率。进一步,我们利用氧气辅助的方法实现了常压下直接在铜基底上制备出厘米级的单晶石墨烯,达到了当今单晶石墨烯研究的领先水平。与先前的石墨烯薄膜相比,单晶石墨烯因其没有晶界的存在,所以各项性能均会大大提高,这也是我们研究单晶石墨烯的初衷。我们详细地研究了甲烷、氢气、氧气流量以及氢气中掺杂的水蒸汽对单晶石墨烯的成核密度的影响,结果表明实验所用的稀释甲烷与氢气的流量大小对单晶石墨烯的成核密度具有十分显著的影响。制备单晶石墨烯的反应是一个可逆过程,而氢气正是逆反应的促进者,氢气流量过大会导致单晶石墨烯的刻蚀。另外,氧气与水蒸汽对单晶石墨烯的成核影响均可以称为刻蚀效果,考虑到条件是否可控,我们选择在整个实验过程中除去氢气中的水蒸汽,在最优条件下成功制备出厘米级单晶石墨烯,随后制备了具有单晶石墨烯沟道的场效应晶体管,并对其输出曲线进行了测试。