石墨烯作为新型的薄膜电子材料，具有优异的电学和热学等性能，在电子器件和集成电路领域，尤其在射频器件方面，已取得了重要的进展。石墨烯已被国际半导体技术蓝图(ITRS)列为后硅时代最具潜力的的新材料之一。本论文针对高性能石墨烯射频场效应晶体管的研制技术和基础问题，从材料制备和表征、器件关键技术及器件射频性能测试分析等方面开展研究，成功实现了基于单畴石墨烯的高性能射频场效应晶体管。本论文的主要研究内容和结果如下:　　(1)石墨烯材料的合成、转移和表征:本论文利用机械剥离和化学气相沉积(CVD)技术，获得了高质量的石墨烯，并利用光学显微镜、原子力显微镜(AFM)和Raman光谱研究了石墨烯的形貌和结构特征;利用CVD合成和转移技术获得了晶圆级多晶石墨烯和毫米尺度单畴石墨烯，为研制石墨烯器件奠定了材料基础。　　(2)石墨烯器件研制的关键技术，主要涉及石墨烯图形化、high-κ介质制备和低阻欧姆接触技术。本论文利用光刻和氧等离子体刻蚀技术实现石墨烯图形化，探索了基于金属纳米颗粒催化刻蚀的石墨烯图形化技术，并提出纳米带及其阵列制备、三维刻蚀和原子尺度刻蚀技术;选择铝自氧化层作为缓冲层，利用原子层沉积(ALD)工艺，在石墨烯表面获得了高质量的high-κ介质薄膜;采用金属包埋石墨烯边沿的接触结构(即金属与石墨烯的表面和侧边沿同时接触)，并选用合适的金属电极材料，降低了欧姆接触电阻。　　(3)研制基于机械剥离石墨烯的背栅结构石墨烯场效应晶体管，并重点研究了背栅电压对沟道电势的调制作用和器件的热效应。利用石墨烯器件的光响应特性，研究了金属接触处附近的沟道电势分布特点和背栅电压对沟道电势分布的调制作用;利用Raman光谱特征峰位的偏移现象，研究了器件不同区域石墨烯的热分布特征，为探索解决器件的散热问题提供了实验基础。　　(4)首次成功研制了基于毫米尺度单畴石墨烯的高性能射频场效应晶体管。单畴石墨烯采用CVD生长并转移至SiO2/Si(高阻)衬底表面，利用硅基微加工工艺，制备了栅长为50nm～1μm的顶栅射频器件阵列。研究了器件直流特性随栅长的变化规律和短沟效应对器件性能的影响。通过合理的去嵌过程，提取了器件的截止频率（fT）和最高振荡频率(fmax)，并考察了fT随器件栅长的变化规律及影响fT和fmax的关键因素。基于单畴石墨烯的射频场效应晶体管的最高fT达到178GHz，最高fmax为35GHz，表明提高石墨烯薄膜的质量对改善射频器件性能具有显著作用，单畴或单晶石墨烯在射频电子器件领域具有重要的应用价值。