石墨烯作为第一个被制备出的二维材料，具有众多出众的性质。石墨烯具有取代众多领域主流材料的潜力，甚至创开辟新的应用方向，在诸多应用中最吸引人的无疑是替代硅材料延续摩尔定律。国际半导体技术发展路线图制定了未来10年实现石墨烯应用需要解决的技术难题。本论文以解决这些难题为出发点，对石墨烯的在绝缘衬底六角氮化硼(hBN)上的生长和表征工作进行了积极的探索，并取得了一系列成果。　　hBN具有原子极平整的表面且没有悬挂键，是公认的石墨烯最好的衬底。hBN本身没有催化作用，在其表面直接生长高质量石墨烯具有非常大的挑战。本人最早开展了hBN上石墨烯生长的工作，成功在hBN上制备出了高质量石墨烯。　　hBN表面的缺陷是石墨烯成核生长的关键。缺陷的种类不同导致石墨烯的生长模式各异:点缺陷有效的降低石墨烯的成核势垒，辅助石墨烯成核并生长成为石墨烯单晶;螺位错露头能够诱导螺旋型石墨烯的生长;hBN上原子台阶是特殊的线缺陷，石墨烯能够沿台阶边缘成核生长形成石墨烯纳米带。　　探索了刻蚀hBN在其表面制造原子高度台阶的方法，制备出单原子层高度的台阶，并以此为基础进行了可控石墨烯纳米带的生长。根据刻蚀出台阶形貌的不同，能够生长出宽度在20nm以上的石墨烯纳米带，或者是石墨烯、hBN面内异质结构。　　由于晶格失配，石墨烯与hBN会形成超晶格--莫尔条纹，莫尔条纹的周期与角度对于石墨烯hBN晶格之间的夹角高度敏感，通过莫尔条纹可以将石墨烯与hBN晶格夹角精确到±0.5°以内。利用莫尔条纹可以快速无损的确定石墨烯边界手性。当石墨烯刃位错的缺陷小于一定密度时，莫尔条纹可以复制放大这些缺陷，使得用AFM观察这些缺陷成为可能。利用莫尔条纹可以判断:不同生长核心生长出的石墨烯晶畴能够融合成为无缺陷单晶，使在hBN衬底上生长晶圆尺寸的单晶理论上成为可能。　　通过实验分析确定了限制石墨烯生长速度的因素是活性碳原子连接到石墨烯边缘生长的过程。有针对性的引入边界活化剂来降低石墨烯的生长势垒，催化石墨烯的生长。目前已经发现硅烷，锗烷具有催化作用。这两种催化剂能够极大提高石墨烯的生长速度（提高100倍），增加石墨烯晶畴的大小。使用第一性原理模拟发现在硅原子存在的情况下石墨烯的生长势垒由5.69eV降低到2.77eV。气相催化剂的另一个重要作用是能够降低石墨烯的缺陷密度，从统计上看，在硅或锗催化的的情况下石墨烯出现多晶的概率从49％分别降低到6.7％和7％。　　观察到hBN上石墨烯出现了新的Raman激活的振动模式，通过分析知这是由莫尔条纹引入的周期性势场导致的布里渊区折叠引起。同时能够观察到与机械剥离到hBN上的石墨烯相同的第二套狄拉克点，输运测量得到石墨烯在室温下的迁移率为17，000cm2V-1s-1，证明了CVD生长的石墨烯具有非常高的质量。　　使用微波扫描显微镜对石墨烯hBN异质结进行了表征。得到超越针尖分辨率的莫尔条纹像，发现了莫尔条纹以及石墨烯堆垛结构对于石墨烯本身电学性质的调控。