石墨烯材料的发现已经十年了，十年中关于石墨烯的研究一直是国内外的热点，石墨烯是未来最有希望取代硅成为最广泛应用的半导体材料，石墨烯场效应晶体管也因其超高响应频率和超小的体积成为新一代半导体基础器件的发展趋势。本文主要针对石墨烯材料的场效应晶体管进行了从结构设计、制备工艺到电学性能测试等方面的研究。主要工作如下：首先介绍了石墨烯的基本电学特性，主要关于石墨烯材料的禁带宽度调制和石墨烯材料的静电场调制原理，给出四种关于石墨烯禁带宽度调制的方法，详细分析了石墨烯在电场作用下的费米能级如何移动以及由于费米能级的移动而产生的载流子类型和浓度的变化。设计两种基本结构的石墨烯场效应晶体管，在结构设计中给出不同栅的宽度和栅介质层的厚度的石墨烯场效应晶体管的结构参数，并且基于L-Edit软件画出了两种结构的掩模版图形。根据设计的掩模版图形，基于纳米所加工平台完成整个石墨烯场效应晶体管的工艺流程，对于工艺的中的石墨烯材料的刻蚀，分析其对石墨烯材料产生的影响，并且讨论电极材料和栅介质层的合理选择。对石墨烯场效应晶体管进行测试及优化设计，测试了两种结构的石墨烯场效应晶体管的主要性能I-V曲线和迪拉克点曲线，并且详细对比顶栅结构石墨烯场效应晶体管和背栅结构石墨烯场效应晶体管的基本性能，从而得出：顶栅结构的石墨烯场效应晶体管的栅调制效果和开关比优于背栅结构的石墨烯场效应晶体管。首次测试了石墨烯导电沟道的热阻效应和光电效应，分析了温度和光强对石墨烯材料内部载流子的影响机理。最后，根据综合工艺和测试数据对石墨烯场效应晶体管进行了优化设计，设计凹槽结构的石墨烯场效应晶体管和双栅多栅石墨烯场效应晶体管，做出详细参数和掩模版图形。