具有多孔结构的硅基材料在光学、电学、力学等方面具有许多优良特性,自1956年被科学家发现后,在诸多领域(例如微电子器件)都有广泛的应用前景。随着技术的发展,传感器的尺寸减小到纳米级,硅基材料在微纳传感器应用方面遇到瓶颈。而石墨烯是当前科学界研究最火热的材料之一,它优异的物理性能使其成为微纳器件潜在的基础材料。基于石墨烯的微纳传感器已成功制备出,但石墨烯器件产业化依旧存在一定的难度:如石墨烯的大批量、高质量生产,衬底对石墨烯的影响等问题。本文基于电化学腐蚀加工技术及石墨烯转移制备技术,在单晶硅衬底上成功制备出多种新颖的石墨烯/多孔硅复合结构,并对其形成机理及性能进行较为深入的探讨。本文的主要研究工作及创新点如下:(1)基于等离子体增强化学气相沉积法、干法刻蚀技术及腐蚀基底法,在氮化硅衬底上制备出几种不同表面织构(孔阵列及沟道阵列),并将石墨烯转移至多孔氮化硅表面。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱仪对石墨烯/多孔氮化硅复合材料进行表征和表面应力特性研究。结果表明在石墨烯的2个特征峰中2D峰对应变的产生更为敏感。通过对比发现,相同粗糙度下不同形貌的衬底会导致石墨烯产生不一样的拉伸应变。以及相同形貌下,不同的深度也会对石墨烯产生不一样的拉伸应变。分析了衬底形貌对石墨烯力学性能的影响,为石墨烯复合材料器件的制备提供了实验及理论基础。(2)提出一种提高多孔硅光致发光性能的新方法。通过在多孔硅表面覆盖一层石墨烯,制备一种新型的多孔硅/石墨烯复合材料,大大提高了多孔硅的光致发光效率。通过荧光分光度计对该复合材料进行光致发光性能测试。结果表明,硅片的类型及腐蚀电流密度对其光学性能有影响,当电流密度为100 mA/cm2时多孔硅/石墨烯复合材料的光致发光性能提高了近6倍。(3)研究了这种多孔硅/石墨烯复合材料高光致发光特性的作用机理。采用拉曼光谱仪对制备出的石墨烯进行性能表征,发现其2D峰发生了蓝移。并使用傅里叶红外光谱仪检测发现该复合材料表面有大量的官能团,而这些官能团是该材料光致发光性能提高的主要因素。