石墨烯为碳单原子层，具有二维六方结构，费米面附近能带具有线性色散关系，表现出奇特的物理化学性质。其两位发现者在2010年获得了诺贝尔物理学奖。金属表面外延生长的石墨烯，具有大面积高质量的特点，应用潜力巨大，历年来吸引了大量研究者进行探索。本文的研究围绕金属表面石墨烯的外延生长、结构及物性调控而展开。　　在本文的第一部分，就石墨烯的基本性质和发展作了简单的介绍。石墨烯发现至今已超过十年，考虑到目前已有大量的石墨烯综述类文章，本文试图从一个宏观的角度来分析石墨烯的发展状况，重点分析2004年至今石墨烯相关论文发表状况、专利申请状况以及可能面市的石墨烯相关产品等，也对石墨烯产业化的状况给出一个简单的总结。　　第二部分，利用原子力显微镜对石墨烯样品的硅插层状况进行了深入研究。首先通过硅插层弱化金属基底对石墨烯本征电子结构的影响，实现石墨烯的自由化。再结合基于原子力显微镜的相位像(phase imaging)、力曲线、摩擦力成像(mapping)等技术对石墨烯样品的硅插层状况进行了分析，成功地区分出了样品表面的石墨烯和氧化硅，而且得到了石墨烯的覆盖度，并确认硅层已经插到了石墨烯的下面。　　第三部分，介绍了一种石墨烯高温硅插层方法。以前的插硅过程是在室温下沉积硅，并在高温下退火样品，实现石墨烯下的硅插层。本文对这种方法进行了改进:在高温下沉积硅并同时退火样品。利用这种方案，不但有利于提高插硅的效率，同时也利于增加硅插层的厚度，并保持石墨烯的质量。对高温插硅石墨烯的原子力显微镜和拉曼光谱研究表明，插硅后石墨烯仍保持高质量。石墨烯下面的硅形成了棒状结构，说明了硅层的有序性。　　第四部分，利用原子力显微镜对Pt(111)上的石墨烯微区进行了深入研究。发现在AFM相位像中，存在三个不同衬度的石墨烯微区。结合文献对观测结果进行了深入分析，我们认为，一个微区为多层石墨烯生长区域;另外两个微区中包含多个不同取向的单层石墨烯畴，不同微区的掺杂类型不一样。另外，在对样品的原子力显微镜扫描过程中，发现了相位像中石墨烯微区衬度出现反转，经过研究分析认为，这是由针尖上吸附物造成的。