石墨烯是纳米材料科学和凝聚态物理的新起之秀，它是一种基于碳原子sp2杂化组成的六角蜂巢结构的二维材料。它是继富勒烯和碳纳米管之后，被发现的又一种碳同素异形体材料，填补了碳家族二维材料的空缺。由于其独特的电子结构，石墨烯具有非常优异的电学、力学和光学等性能，包括高迁移率、高透过率、高机械强度以及大的比表面积等。这些都使得石墨烯成为制备柔性、高性能场效应管、传感及光电器件的热门材料，具有广泛的应用前景。制备石墨烯的方法众多，主要有机械剥离法、化学气相沉(Chemical vapor deposition，CVD)积法、碳化硅热解法、液相剥离法等等。其中，化学气相沉积具有可控制备出大面积，高质量石墨烯等优势，被认为是最有可能实现工业化应用的方法。因此，关于化学气相沉积法制备石墨烯的工作得到了广泛的研究。　　本文工作主要围绕CVD法制备石墨烯展开，分为四部分，包括石墨烯的可控制备、转移与表征;铜箔表面结构对石墨烯生长的影响;单层和双层石墨烯的生长机理以及氧化硅岛上直接生长石墨烯的研究。具体内容如下:　　第一部分是石墨烯的可控制备、转移与表征。利用化学气相沉积在铜箔基底上制备出高质量的石墨烯岛、石墨烯膜。通过对气压、氢气含量占比等生长条件的调控，实现了石墨烯材料的可控制备。使用化学刻蚀的方法，成功地将铜箔表面的石墨烯转移到绝缘衬底上。通过使用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉曼光谱，实现了对石墨烯形貌、层数和质量的表征。　　第二部分是对铜箔表面结构对石墨烯生长影响的研究。铜上石墨烯的生长是一个表面过程，因此，铜箔表面的形貌对石墨烯的生长起着至关重要的作用。铜箔表面的晶界、台阶结构等因素都会对石墨烯单晶的形状，排列方向产生影响。研究表明，石墨烯可以跨过铜晶界生长，但是在晶界两边的铜台阶的排列方向不一致。在低压CVD条件下，沿着铜箔台阶的方向，石墨烯往往具有较快的生长速度，导致生长的石墨烯单晶的形状多种多样;而在常压CVD条件下，六角单晶石墨烯更容易形成，铜台阶对石墨烯单晶的形状影响较小。　　第三部分是单双层石墨烯生长机理的研究。实验表明，铜箔表面在高温退火后会产生一些纳米级的杂质颗粒，而这些杂质颗粒对双层石墨烯的形成会产生重要的影响。所有的双层石墨烯岛都是以这些杂质颗粒为中心生长的，无杂质的区域总是只有单层的石墨烯生长。这些杂质纳米颗粒是双层石墨烯岛的成核中心，当第一层石墨烯形成以后，碳源通过杂质周围石墨烯的缺陷进入到铜表面，在铜的催化作用下生长得到第二次的石墨烯。结合相场理论模拟(phase-field theory simulations)，证实了之前的猜测，并且揭示了关于铜上生长双层石墨烯的更多细节。这些理解，一方面很好地印证了石墨烯在铜上的自限制生长机理(self-limited growth)，在纯净的铜箔表面，自限制生长机理是完全成立的;另一方面，对于双层石墨烯生长机理的理解为可控制备石墨烯提供一种很好的方法。　　第四部分是氧化硅岛上石墨烯生长的研究。使用硅烷气体作为硅的前驱体，在多晶铜箔表面制得硅纳米颗粒，然后通过高温退火，这些纳米颗粒转变成峰型结构的氧化硅岛。通过裸露铜原子的蒸发，催化作用，石墨烯就可以在这些氧化硅岛上直接生长。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱以及X光电子能谱对生长的石墨烯做了形貌和结构表征，确认了微米级的六角石墨烯单晶直接生在于氧化硅岛上。