石墨烯作为一种新型的二维单层碳原子纳米材料,自2004年以机械剥离的方法制备出来后,以其独特的各种电学、光学、热学等性能引起了广泛的研究热潮。目前石墨烯的制备方法多种多样,主要有机械剥离法、化学气相沉积法、SiC外延生长法、化学还原法等,其中化学气相沉积法是一种可控制备大面积高质量石墨烯的有效方法,而且该方法便捷易操作,并能与下一步石墨烯的转移和应用相结合,目前已成为石墨烯生长领域的主流方法。但利用传统化学气相沉积法来制备石墨烯的时间从升温、生长到降温大多都需要几个小时,限制了石墨烯的进一步应用,因此寻找一种快速生长高质量石墨烯的方法迫在眉睫。本论文中的石墨烯生长采用的是冷壁垂直式CVD系统,该系统可以快速的升降温,从而缩短石墨烯的生长时间,但是采用该系统在铜箔上快速生长的石墨烯单晶面积比较小、缺陷密度比较高,为了解决这个问题,本文研究在融化的液态铜上快速生长石墨烯以提高石墨烯单晶面积和降低石墨烯中的缺陷密度,由于液态铜消除了固态铜上存在的晶界,因此在液态铜上生长石墨烯具有均匀、低密度、自排列对准的成核分布,同时略微改进铜箔上石墨烯的转移方法以使其更加适用于液态铜上生长的石墨烯。本论文主要工作如下:(1)研究了不同甲烷流量和不同生长时间下的液态铜上石墨烯生长情况,利用光学显微镜、扫描电子显微镜SEM来分析不同条件下液态铜上所生长的石墨烯样品的形貌特征,利用拉曼光谱来分析液态铜上所生长的石墨烯的缺陷密度和质量,同时和铜箔上快速化学气相沉积的石墨烯进行了对比。本文的创新性成果是将液态铜和快速生长系统相结合制备高质量石墨烯,与在铜箔上快速生长的石墨烯相比较,在制备所需时间大致相同(40分钟左右)的情况下最终不仅制备出了大面积的石墨烯单晶(直径大于100μm)以及均匀的连续单层石墨烯,同时拉曼测试结果表明,这种方法也大大地降低了所制备石墨烯中的缺陷密度,该研究成果对于高质量石墨烯的大规模快速生产应用有着重要的研究意义。(2)制备背栅石墨烯场效应器件是研究石墨烯电学性能(方阻、迁移率)的重要方法,本文同时对背栅石墨烯场效应管的制备和测试进行了研究。在制备背栅石墨烯场效应管时采用石墨烯搭在电极上的结构,一是可以降低制备过程中对石墨烯的损伤,二是易于制备可以提高器件成功率。由于空气中的水分子和气体分子会吸附在石墨烯表面,从而影响石墨烯的电学性能,为了解决这个问题,在测试背栅石墨烯场效应管时,采用加热的方法能够脱吸附石墨烯表面吸附的水分子和气体分子,从而降低对石墨烯电学性能的影响,该研究成果对于高性能石墨烯器件的研究制备有着重要的意义。