石墨烯材料由于其独特的光学和电学性能，在科学技术领域具有广泛的应用前景。为了实现石墨烯和硅工艺的有效兼容，绝缘材料上直接合成石墨烯是最为理想的制备方法。本论文的研究工作主要围绕着绝缘材料上石墨烯的可控制备和性能研究展开，希望能够为实现石墨烯材料的最终应用找到一条切实可行的途径。研究内容以及结论有以下几个方面。　　 1.利用氧的辅助作用，在没有任何金属催化剂的条件下，成功地实现了在绝缘的二氧化硅基底上直接生长石墨烯多晶薄膜。这种方法操作简单，无需繁琐的的转移过程，和目前的硅工艺兼容。　　 2.利用两段化学气相沉积法，实现了石墨烯多晶薄膜在氮化硅基底上的直接生长，从而避免了来自于二氧化硅表面的电荷转移和电子光子散射的影响。人为地分开石墨烯成核过程和生长过程，能够有效地控制石墨烯的成核密度和晶区尺寸。这对于石墨烯的可控制备和应用具有重要意义。石墨烯薄膜的空穴迁移率在氮气氛下为1518 cm2V-1 s-1，在空气气氛下为1510 cm2 V-1 s-1。相对于二氧化硅基底上直接制备的石墨烯，性能提高了两倍。　　 3.利用小气流长时间沉积方法，在多种绝缘基底上，实现了微米尺度石墨烯单晶的非金属催化生长和可控制备。这种石墨烯单晶由于具有完美的晶体结构，为石墨烯的性能研究和组装高性能器件提供了前提和基础。