石墨烯以其独特的光学和电学性质，在光电子和微电子器件中有着广泛的应用前景。在石墨烯众多制备方法中，化学气相外延(chemical vapor deposition，CVD)因其成本适中、所制备石墨烯质量好、层数可控等优点，成为石墨烯目前非常重要的制备方法。虽然各国科学家投入了巨大的精力研究石墨烯的相关技术，但无论石墨烯在制备上还是在器件应用上仍有许多问题需要解决。　　本论文采用冷壁垂直CVD方法制备石墨烯，该方法可快速升温降温，垂直供气，可以急剧缩短石墨烯的生长时间，而保持较高的质量。针对如何提高石墨烯的导电性和稳定性，石墨烯的转移工艺易造成破损和沾污，以及与半导体材料欧姆接触等关键问题，开展液态铜上的石墨烯CVD生长、免转移石墨烯直接CVD生长、改善石墨烯与pGaN的欧姆接触等研究，并探究将石墨烯应用于GaN LED和GaN紫外探测器。获得了高质量的石墨烯，扩展了其在光电子器件中的应用。　　本论文主要工作如下:　　1)研究在铜箔和铂箔上制备单层石墨烯的技术，并且利用改进鼓泡法，将铂箔上所生长的石墨烯转移到SiO2/Si衬底上。因为硅镀铜的表面比常规铜箔更平整，易获得高质量的石墨烯，研究了在硅镀铜上石墨烯生长技术，得到了拉曼光谱无D峰，2D/G强度比值为4.1的高质量单层石墨烯。为了解决硅镀铜上石墨烯转移的问题，研究了一种极其方便的硅镀铜上“自分离”石墨烯的转移方法，这一方法使大面积转移硅镀铜上石墨烯成为可能。由于固态铜箔的表面粗糙度较大，铜在熔融状态下可以消除固态铜表面的晶界，利于大单晶生长。因此研究了在液态铜上石墨烯生长技术，获得了上百微米的大单晶，得到了拉曼光谱2D/G强度比值为3.1的高质量单层石墨烯。　　2)石墨烯作为透明导电层在GaN LED应用中，以金属箔片作为催化剂生长的石墨烯转移会带来一些问题，影响器件性能的提高。我们进行石墨烯免转移直接在目标衬底上CVD生长的研究。发现在GaN外延片表面预先溅射淀积3-5nm的镍，在800℃时就可以在GaN外延片表面直接沉积石墨烯。这样既避免了石墨烯转移，也保证了较好的欧姆接触。同时，相对低的生长温度也可保证外延片的性能不受影响，有较好的应用前景。利用铜作为催化剂，尝试了二次催化实验，发现在已经完成生长的石墨烯之上溅射一层铜，高温加热之后可以改善已直接生长的石墨烯的质量。　　3)为拓展石墨烯在GaN LED中的应用，进行改善石墨烯与pGaN的欧姆接触及提高石墨烯稳定性的研究。使用纳米ITO薄层作为插入层，极大的改善了石墨烯与pGaN的接触，几乎不影响透光率。在文献报道中，发现石墨烯-GaN LED有失效的问题，但是对于这一问题并没有做出深入的研究。本文通过石墨烯的热稳定性研究来探索了石墨烯-GaN LED的失效机理，制备出了可以长时间稳定工作的器件。　　4)表面微结构是提高LED出光效率的有力措施。研究了纳米柱GaN LED。使用石墨烯作为透明导电层可以简化纳米柱LED制作工艺，充分发挥悬浮石墨烯超高电导率的优势，改善GaN LED电流扩展。因此研究了石墨烯在纳米柱GaNLED中的应用，成功的制备了石墨烯-纳米柱GaN LED，并且获得了32％的输出功率的提高。研究了石墨烯在光子晶体GaN LED中的应用，成功了制备了可以均匀发光的石墨烯-光子晶体GaN LED。　　5)传统GaN肖特基紫外探测器，使用半透明金属作为阳极，透光率低，影响光吸收。石墨烯在紫外波段透光率高并且功函数可调，因此制备了石墨烯-nGaN肖特基结紫外探测器，制备出了-8V时漏电流密度为1e-8 A/cm2的肖特基光电二极管，响应时间为几毫秒。通过AuCl3掺杂提高了器件的性能，通过热电子发射理论计算出了AuCl3掺杂前后石墨烯-nGaN肖特基结的势垒变化。对这一类型器件的性能提高进行了进一步探索，通过纳米柱和表面刻蚀两种方法，获得了-6V时的响应度为1.98A/W和357 A/W的两种器件，并且分析了器件出现如此大响应度的成因。利用一半电调制一半化学掺杂，制备了石墨烯光电探测器，并且观测了光响应。