石墨烯纳米结构在纳米电子学和自旋电子学器件应用研究方面表现出了良好的潜力。然而，加工出边界可控的单层石墨烯纳米结构仍然是一个挑战性问题。氢等离子体各向异性刻蚀技术是加工石墨烯精细纳米结构的关键技术之一，可以实现10纳米以下平整的锯齿型石墨烯纳米带的可控加工。本文分析了影响石墨烯各向异性刻蚀的因素;实现了通过栅压调控石墨烯的各向异性刻蚀速率;证实了氢等离子体所含的不同成分在石墨烯刻蚀中的作用;得到了制备锯齿形边界单层石墨烯纳米结构的最优条件;用此方法加工了锯齿形边界单层石墨烯纳米带并对其进行了电学表征。　　利用前期发展的方法，在远程氢等离子体刻蚀系统中进行单层石墨烯的刻蚀研究。选取了具有不同粗糙度和掺杂浓度的衬底，包括氧化硅、云母、六方氮化硼，研究衬底的粗糙度和单层石墨烯的掺杂程度在单层石墨烯的各向异性刻蚀中的作用。实验发现，只有在平整的衬底上，单层石墨烯的各向异性刻蚀效应显著。另外，粗糙的衬底和掺杂浓度大的衬底都对刻蚀速率有明显的促进作用。10纳米以上厚度的六方氮化硼已经足够平整，是单层石墨烯各向异性刻蚀的良好衬底。多层石墨烯的各向异性刻蚀依赖于层数，三层以内的石墨烯各层的刻蚀速率表现出明显的不同，随着距离六方氮化硼衬底距离增大，刻蚀速率增大，三层以上的石墨烯各层则表现为同样的刻蚀速率。　　我们实现了通过一种各向异性刻蚀的技术在六方氮化硼衬底上加工具有锯齿形边界的单层石墨烯纳米结构。在六方氮化硼衬底上，结合人造缺陷设计，通过控制刻蚀时间以及人造缺陷的周期和取向，可以实现各种形状、大小的石墨烯纳米结构的精细加工，包括石墨烯纳米带、石墨烯纳米网格以及石墨烯纳米交叉点等。　　加工的锯齿形边界单层石墨烯纳米带宽度从亚十纳米到几百纳米可调。电学特性表明，加工的宽度小于30纳米的锯齿形边界单层石墨烯纳米带具有高载流子迁移率，在液氦温度下，其带隙对纳米带的宽度具有依赖性。这些高质量的锯齿形边界石墨烯纳米带是研究谷电子学和自旋电子学的理想结构。　　另外，我们也研究了外加电场对石墨烯各向异性刻蚀效应的影响。在对石墨烯的各向异性刻蚀的同时，通过原位施加不同的栅压，对石墨烯进行人工电掺杂。利用外加栅压实现了氧化硅衬底上的双层石墨烯各向异性刻蚀速率的调控。当栅压从-30V变化到30V时，刻蚀速率的变化可达45倍。由此不仅可以提高大批量加工石墨烯纳米结构的效率，还可以实现5纳米以下极小尺寸石墨烯纳米带的可控加工。同时，由于正负栅压下刻蚀速率的不同，证实了在各向异性刻蚀中，氢等离子体起主要作用，活性氢原子起辅助作用。本论文工作为石墨烯精细纳米结构的高效批量加工提供了思路。