自2004年石墨烯被首次从石墨晶体中剥离出来后，立即引起了国际上相关领域研究者的广泛关注。这种只有一个原子层厚度的二维平面晶体材料展现出一系列优越的特性，包括：亚微米量级的弹道输运、极高的载流子迁移率、优异的机械性能和导热性以及良好的光学特性和化学稳定性等。随着器件尺寸进一步缩小，石墨烯有望开启“后硅”时代新的碳基集成电路。石墨烯场效应晶体管（GFET）是实现基于石墨烯的高频器件、存储器、传感器以及集成电路的基本器件结构。因此，本论文将以石墨烯场效应晶体管为基础，对石墨烯薄膜和GFET的制备及其电学特性进行研究，并深入探讨表面修饰及温度对GFET电学行为的调控作用和影响机制。论文首先采用化学气相沉积（CVD）的方法在铜箔上获得了大面积、均匀、单层的石墨烯薄膜，并将其成功转移到SiO2/Si衬底上用于器件制备。通过各种分析手段对石墨烯薄膜的形貌和厚度进行了表征。研究了石墨烯的图形化工艺，优化了反应离子刻蚀（RIE）的工艺参数，完成了不同尺寸GFET器件的制备。对GFET电学特性进行了测试分析，获得了三类不同的电导-栅压（σ-Vg）曲线，包括常规双极型曲线、单极型曲线和W型曲线。从衬底、金属电极及石墨烯表面三个方面分析了界面对石墨烯电学特性的影响，阐述了特殊的单极型和W型曲线的形成机理：空气对石墨烯的空穴掺杂作用导致单极型的电学特性，金属对石墨烯的空穴掺杂作用使石墨烯形成p-n结，进而产生了具有双最小电导特性的W型曲线。同时，对GFET的滞回现象和机理也进行了分析。通过在石墨烯表面沉积AlOx纳米薄膜、聚乙烯亚胺（PEI）和肼（N2H4）溶液，实现了对GFET的电学特性的调控。通过研究GFET电学特性的变化规律，总结了表面调控对石墨烯的作用机制，包括：电荷转移掺杂、介质屏蔽效应和电荷陷阱。此外，论文还研究了温度和电压对GFET电学特性的影响，讨论了GFET电中性点和电导率随温度的变化规律和机理，定量分析了滞回大小与温度及电压的关系，并采用与温度相关的滞回机制对其进行了理论分析和解释。