石墨烯作为新一代碳基纳米材料,自从2004年第一次通过微机械剥离的方法成功制备以后,便吸引了大批科研工作者的兴趣。作为严格的二维晶体,单层石墨烯呈现出了丰富的物理特性和巨大的潜在应用价值。它已经成为材料科学和凝聚态物理领域里一颗迅速升起的明星。本论文在成功制备不同基底上单层石墨烯的基础上,主要开展了以下研究工作：1.利用原子力显微镜研究了聚合物基底上的石墨烯由于热膨胀而形成的纳米结构。这些纳米结构多出现在单层石墨烯的边界以及少数层石墨烯和单层石墨烯相连接的台阶处,进一步的分析表明,单层石墨烯上纳米结构的出现是由于单层石墨烯和聚合物之间较大的热膨胀系数差别导致的,而少数层石墨烯上的纳米结构则是由于单层石墨烯和少数层石墨烯的相对结构改变而导致的。2.将单层石墨烯夹心在只有几百个纳米厚度的聚合物基质中,利用程序升温对样品进行加热,通过光学显微镜第一次直接地、实时地观测到了单层石墨烯由二维晶体卷曲或者折叠成为三维结构的变化。通过对折叠区域的拉曼光谱分析表明,折叠区域的层与层之间有着很强的电子态耦合,而经过氧化以后的单层石墨烯即使在更高的温度下也不发生类似的反应,这表明单层石墨烯本身的热不稳定性是相变发生的内因。3.发展了一种简单有效的PMMA/MMA/PMMA三层光刻胶工艺,不需要借助任何化学刻蚀,成功的制备了悬浮于SiO2/Si基底上的单层石墨烯器件,石墨烯悬浮的高度为120nm。随后对悬浮石墨烯器件进行了电子输运测量,并对掺杂散射进行了探讨。通过对样品进行原位的电流退火,单层石墨烯的电子迁移率显著的提高的同时,其狄拉克曲线的半峰宽与退火前相比减小了约一个数量级,说明退火后石墨烯的品质有了很大的提高。