石墨烯优越的物理性能，使其在电子器件、光电子器件、传感器等方面具有潜在的应用价值。自从石墨烯被发现以来，石墨烯的制备受到众多研究者的关注，旨在生长出大尺寸高质量的、层数可控的单晶石墨烯。其中，基于Cu箔的化学气相淀积(CVD)技术是一种非常有效的生长方法，通过优化工艺参数，可以很好地控制单晶石墨烯的尺寸、形貌、成核密度以及层数。但是各个石墨烯晶畴具有不同的晶向，在晶畴合并处存在大量的缺陷，会产生大的散射，引起较高的电阻，影响石墨烯器件的电学特性。相比于单层石墨烯，双层石墨烯具有一些更优越的性能，例如外加电场可以改变能带结构，表现为半导体特征，还可以减弱衬底对石墨烯内载流子的散射，提高器件的迁移率。因此，大尺寸、高质量的单层石墨烯和高附加层覆盖率的双层石墨烯都具有很大的研究和应用价值。本文采用CVD方法，对Cu箔上单层和双层石墨烯的生长工艺参数和生长机理进行了研究。具体工作归结如下：1.对单层石墨烯的CVD生长工艺进行了优化，成功获得了毫米量级的单晶石墨烯晶畴，为石墨烯电学器件的制备提供了优良的材料基础。通过对比化学腐蚀和电化学抛光两种Cu箔预处理方法，发现电化学抛光可以有效地清除Cu表面的杂质和缺陷。设计变温实验，结果显示高温可以降低成核密度且促进大尺寸石墨烯的生长。同时，适当延长退火时间，增大退火温度，都有助于降低Cu表面的粗糙度，改善石墨烯的生长。变流量实验表明H2的刻蚀作用可以显著改变晶畴的形状。2.在毫米量级的单层石墨烯上制备了背栅场效应晶体管(Back-gated FET)器件，室温下电子迁移率达到~2100cm2/(V·s)。对FET进行了电学测量，获得了输出特性曲线和转移特性曲线，发现Dirac点位于正栅压一侧，说明FET中石墨烯表现为p型掺杂，且在Dirac点处源漏电流不为零，表现出石墨烯FET的双极性特征。对测量结果进行拟合，获得了较高的空穴和电子迁移率。3.基于碳原子的能量路径，提出了双层石墨烯的生长模型，并解释了附加层与生长工艺参数之间的关系。模型指出顶层石墨烯的生长速度恒定，但由于顶层抑制了碳原子在附加层周围的扩散，使得附加层的生长速度随着时间而逐渐变慢。对模型进行讨论，结果表明两层石墨烯之间的生长激活能满足一定的关系，并且在理想条件下满足线性关系；将生长模型扩展至二维情况，引入了各向异性，发现改变各向异性强度可以模拟出两种形貌不同的双层石墨烯。4.分析各工艺参数对双层石墨烯的影响，在优化的生长条件下，附加层尺寸高达100μm，并提出了合成大尺寸双层石墨烯的方案。实验结果发现提高生长温度之后，双层石墨烯各层的生长速度以及附加层与顶层的尺寸比例都会增加；降低CH4流量会导致各层的生长速度减小，但是顶层对附加层的抑制变弱，从而提高了附加层的尺寸比例。基于模型提取出不同条件下两层石墨烯的生长激活能，结果表明对于化学腐蚀处理的Cu箔，两个激活能都较大，说明石墨烯生长更困难；对于抛光的样品，两个激活能都较小，近似满足线性关系。提出了新的双层生长方法，即通过周期性实现石墨烯的刻蚀与生长，来获得附加层覆盖率大的双层石墨烯。