氧化锌（ZnO）是一种性能优异的自激活宽带隙半导体材料,有着击穿电压高、维持电场能力强和电子噪声小等优点,同时石墨烯是一种载流子浓度和电子迁移率极高的新型半金属材料,结合ZnO和石墨烯各自的优势开展复合材料电学特性的研究具有重要的意义。理论上,两种材料禁带宽度不同,界面处能带将发生弯曲,使得电子运动状态发生变化,利用这一特性可设计构建石墨烯与ZnO（G/ZnO）的异质结,进一步提升电学性能。本论文首先构建了G/ZnO异质结的理论模型,利用密度泛函理论研究了能带结构、态密度、电荷分布等特性,通过研究多种气体分子吸附对G/ZnO异质结电子特性的影响,进一步优化模型;然后利用磁控溅射技术制备G/ZnO异质结,对样品的I-V特性、电阻率、开启电压、整流比、理想因子等电学特性进行研究;最后,鉴于电子器件的性能受外界环境的影响,尤其是空气中的水和氧气分子吸附在异质结表面,将显著降低其载流子迁移率,我们对G/ZnO异质结的环境稳定性进行了实验和理论研究。（1）设计构建了G/ZnO异质结模型,利用密度泛函理论研究了几种气体（CO、CO2、NO、NO2、SO2、H2S）吸附前后该异质结的最佳吸附构型、能带结构、态密度、电荷分布等的变化,进一步讨论了硼和磷掺杂石墨烯对异质结电子特性的影响。结果表明,掺杂后异质结的性能均优于本征异质结,特别是气体分子被化学吸附在掺杂异质结上,吸附能大约是G/ZnO异质结的3倍,这为调控G/ZnO异质结的电学特性提供了新的思路。（2）利用磁控溅射技术和旋涂工艺制备了G/ZnO异质结,借助高精度电流源表等对样品的有效电阻、电阻率、开启电压、整流比、理想因子和I-V特性等电学性能进行了研究,实验结果表明异质结中ZnO薄膜的溅射时间为40 min时,G/ZnO异质结的整流比最大,理想因子最接近1,整流效应最优,接近理想二极管。基于石墨烯与半导体ZnO构建的新型异质结可以有效提升电子的输运特性。（3）在设定的不同湿度环境下测试了G/ZnO异质结的I-V特性,研究了异质结的有效电阻随湿度的变化规律,同时理论模拟对比了G/ZnO异质结表面吸附不同数量的水和氧气分子前后的能带结构、有效质量和载流子迁移率。实验结果表明,湿度达到70%时,有效电阻达到最小值。理论结果显示,水和氧气分子能显著降低异质结的载流子迁移率,在外电场条件下,载流子的迁移率显著增强。理论计算和实验结果一致证实,G/ZnO异质结的特性受外部环境的影响,这为提升微电子器件的性能稳定性方面提供可靠参考。