二维石墨烯材料在电学、光学、热学、力学等方面展现出了优异的特性,具有极其广泛的潜在应用价值。化学气相沉积法（CVD）是目前高质量大面积石墨烯薄膜制备的主流方法,通过CVD法制备的石墨烯薄膜具有尺寸相对较大且薄膜均匀性与连续性较好等特点,但是制备的石墨烯存在于金属基底上,必须采用合适的工艺流程将其转移到目标衬底上,才能实现石墨烯的应用。传统的湿法转移方法会造成石墨烯表面发生破损、褶皱以及杂质残留等问题,如何对CVD法制备的石墨烯进行高质量的转移与表面处理,成为石墨烯应用中亟待解决的问题。本文围绕石墨烯的CVD法制备及转移工艺优化展开,系统研究了湿法转移过程中的工艺优化对石墨烯薄膜质量的提升,并讨论了其在石墨烯场效应管与石墨烯-硅异质结中的应用;最后利用真空态纳米间隙沟道的“弹道输运”和“无需严格真空封装”等优势,结合石墨烯的超高迁移率,良好的散热性能和稳定性,制备了新型的基于石墨烯的平面型纳米间隙沟道晶体管,并对其电学特性进行了分析。本文的主要研究内容及成果如下:（1）系统研究了湿法转移流程的工艺优化,利用超声处理衬底的方式,增加衬底的亲水性与表面平整度,从而获得与石墨烯更充分的接触,减少了因衬底表面水分子蒸发后留下的褶皱与裂纹;通过热退火以及NaOH溶液处理的方法,去除石墨烯表面的吸附的水分子、氧气及聚合物残留。结果表明,最终优化后的转移工艺可以实现石墨烯的高质量转移。（2）研究了石墨烯场效应管（GFET）与石墨烯-硅异质结光电探测器件的工作机制,将湿法转移优化工艺应用于器件的制备过程,探究了优化工艺对器件性能的提升与影响机制。结果表明,超声处理衬底结合热退火处理后,GFET的载流子迁移率获得了近一倍的提升;通过HNO₃蒸汽对石墨烯表面掺杂处理,提升了石墨烯-硅异质结的伏安特性与光电响应特性,开关比获得了3倍以上的提升。（3）为解决传统的GFET存在因电流无法关断导致开关比较低的问题,制备了新型的基于石墨烯的平面型真空纳米间隙沟道晶体管,在低工作电压（<20V）和漏电流（<0.5nA）下实现100以上的开/关电流比,比背栅型GFET高出两个数量级。