石墨烯由于其独特的能带结构，极高的载流子迁移率(～2×105 cm2/Vs)，和饱和漂移速度(～4×107 cm/s)，被认为是未来推动微电子技术进步的极具潜力的材料，在高速电子器件与电路方面有着广阔的应用前景。本文对石墨烯场效应晶体管进行了研究，主要成果如下:　　1、对石墨烯场效应晶体管载流子散射机制进行研究。发现器件迁移率随温度先下降，随后缓慢上升，最后达到饱和，说明远程声子散射对迁移率影响不大。通过进一步分析n0随温度的变化趋势可知，电荷杂质散射是器件中主要的散射机制。发现了一种新的石墨烯场效应晶体管输出电流饱和机制。当石墨烯器件沟道区处在比较严重的掺杂状态时，费米能级距离狄拉克点的距离较远，器件沟道区的能带结构类似于传统半导体。随着器件尺寸的减小，漏端电势会影响沟道区电势的分布，导致了非线性的沟道电导和漏端较高的电场，使得载流子达到了速度饱和。利用高低温ALD生长的Al2O3为栅介质，通过改变栅压VTG扫描范围，实现了对石墨烯项栅器件的可控掺杂，使得器件狄拉克点处电压VDirac发生连续移动。我们考虑了陷阱电荷对石墨烯沟道区的掺杂作用，建立了VDirac移动规律模型，发现随着费米能级逐渐远离狄拉克点，陷阱电荷与石墨烯沟道的电荷交换量也相应变大，较好地解释了在顶栅器件中VDirac随栅压扫描范围变化的现象。　　2、针对接触区石墨烯与非接触区石墨烯材料面电阻不同的特点，引入了后项接触电阻的测试方法，修正了传统TLM模型，对金属石墨烯接触的比接触电阻率(ρc)进行了精确测量，发现根据修正后TLM模型提取的ρc值为利用传统TLM模型提取ρc值的3倍。首次在实验中给出了接触电极下方石墨烯的电学特性。发现由于在石墨烯的表面存在有机物残留，金属对石墨烯的掺杂和耦合作用强度被减弱，理想的化学接触退化为物理接触，导致较大的金属石墨烯接触电阻。金属电极下方的石墨烯费米能级并没有被金属钉扎在固定的位置，而是随着背栅栅压调控发生移动。根据朗道理论，利用量子隧穿模型解释了金属石墨烯接触的电学输运机制，发现隧穿几率随着接触区石墨烯费米能级的改变而发生变化。指出洁净的石墨烯表面和较高的掺杂浓度是减小金属石墨烯接触电阻的必要条件。　　3、开发并优化石墨烯场效应晶体管制备工艺，在维持较高的石墨烯顶栅器件迁移率(1500 cm2/Vs)的同时，栅等效氧化层厚度(EOT)降低至5nm。制备了三英寸晶圆级石墨烯场效应晶体管阵列，栅长130 nm器件截止频率fT达到200 GHz，最大振荡频率fmax达到60 GHz。研究了寄生效应对石墨烯场效应晶体管射频性能的影响。发现与寄生电容相比，通路区电阻是影响器件fT提高的主要因素;对于fmax来说，寄生电阻的影响也比输出跨导gds，寄生电容等因素的影响大。因此为了提高石墨烯器件的高频特性，要尽可能减小栅源间距，降低寄生电阻的影响。