石墨烯是碳原子以sp~2杂化构成的二维网状材料,研究发现,其具有拉伸性强、热导率高、非线性饱和光吸收以及超高载流子迁移率等特性。这些优良特性被应用于各种领域,特别是石墨烯凭借超高的电导特性被应用于半导体工艺中制备石墨烯场效应管,极大地提高器件的跨导性能和截止频率,所以研究高质量石墨烯的制备对半导体器件发展起到重要作用。石墨烯场效应晶体管以石墨烯为导电沟道,使用高K介质Hf O2代替Si O2作栅绝缘层可实现在相同厚度下增强对沟道电流的栅控作用。同时,选用高K介质Hf O2为基底在低温条件下PECVD原位生长石墨烯不仅可以避免高温对半导体材料特性的影响,同时也避免了金属基底生长石墨烯时杂质和缺陷的引入以及应用到器件的转移过程对石墨烯造成损坏、褶皱等问题,从而使制备的Hf O2和石墨烯可直接用于石墨烯场效应管制备工艺中作栅绝缘层和有源层。本课题为铪基高K介质表面PECVD原位生长石墨烯机理研究。首先介绍高K介质Hf O2薄膜生长的过程与模式,然后采用电子束蒸镀制备100 nm厚Hf O2薄膜,并对比了不同温度（150℃,250℃,350℃）原位沉积和膜后退火对其特性的影响。结果表明,原位温度250℃时,薄膜表面粗糙度最低（RMS=0.152 nm）且电学特性达到最优（相对介电常数23.6,损耗正切值低于0.02）。此外,在同温度条件下,原位温控样品表面粗糙度和介电性能均优于膜后退火样品。因此,原位温控电子束蒸镀工艺制备的Hf O2薄膜性能优越,更适于石墨烯场效应管作栅绝缘层。利用正交实验设计探究反应温度、偏置电压和射频功率对Hf O2表面PECVD原位沉积石墨烯薄膜质量的影响。通过对石墨烯AFM测试的表面粗糙度与拉曼光谱的峰强比ID/IG进行直观分析与方差分析,从而确定利用PECVD在Hf O2表面原位制备石墨烯反应过程中影响石墨烯成膜质量的主要因素为偏置电压,次要因素为反应温度与射频功率。根据正交实验数据与理论分析,确定偏置电压、反应温度、射频功率的水平分别为100 V、450℃、100 W时制备的石墨烯样品层数在10层以内且缺陷较低,同时样品表面粗糙度最低（RMS=0.257 nm）。最终得出工艺条件为Ar流量40 sccm、CH4流量20 sccm、H2流量2 sccm、压强300 Pa、偏置电压100 V、反应温度450℃、射频功率100 W、生长时间90 s时在HfO2表面PECVD原位生长石墨烯质量最佳。