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石墨是由碳原子构成的具有单个原子层厚度的二维原子晶体，具有优异的电学、热学、光学和力学性质，在微电子学、光学和复合材料等领域表现出良好的应用前景。目前，石墨烯材料的制备和性质表征仍然是石墨烯领域最重要的研究内容。本论文主要以扫描探针显微术为表征手段，研究石墨烯的各向异性刻蚀和非共价修饰，具体研究内容和结论如下: 1.水蒸气各向异性刻蚀石墨。利用水蒸气刻蚀石墨，通过调控刻蚀条件，可以在多种基底表面直接制备具有平整的扶手椅型边缘结构的少层石墨烯，包括单层石墨烯和双层石墨烯。密度泛函理论模拟表明，刻蚀过程中形成扶手椅型边缘结构的原因是环氧基终止的扶手椅型边缘比锯齿型边缘在热力学上更为稳定。当选择硅片表面的石墨烯进行刻蚀时，水蒸气和基底表面的二氧化硅都会对石墨有刻蚀作用。其中，水蒸气引发的是各向异性刻蚀，可以选择性的制备扶手椅型的边缘结构;而二氧化硅引发的是无晶格取向的刻蚀。因此，基于水蒸气的各向异性刻蚀在没有（云母、氮化硅等）或者少有二氧化硅结构（带自然氧化层的硅片）的表面更为有效。 2.建立基于扫描探针显微术的石墨烯氧化程度原位评价方法。利用原子力显微镜(AFM)、静电力显微镜(EFM)和开尔文力显微镜(KPFM)研究了石墨烯和改进的Hummers方法制备的石墨烯氧化物(GO)以及高温退火处理GO制备的还原石墨烯氧化物(rGO)。EFM研究表明，GO的EFM相位信号强度与氧化程度负相关，证明EFM可以用于原位表征GO的氧化程度;用EFM、Raman光谱仪和选区电子衍射(SAED)研究了厚层的GO，确定了厚层GO仅有表面具有较高的氧化程度，而内部仍然保持较完整的石墨化结构，整体表现为石墨烯氧化物-石墨-石墨烯氧化物的三明治型结构;研究了单层GO面对面重叠排布的结构，证明其EFM相位信号正比于单层GO重叠的层数。通过溶液自组装的方法，在石墨烯表面制备了芘分子和1-芘丁酸分子的单分子层自组装膜。Raman光谱、EFM和KPFM表征结果证明芘分子对石墨烯没有掺杂效果，而1-芘丁酸分子对石墨烯表现出较弱的p型掺杂效果，单层石墨烯被掺杂后空穴浓度为～2.1×1013m-2。 3.石墨烯与水的相互作用研究。高浓度的水蒸气环境可以使石英表面和硅片表面的石墨烯发生迁移，实验测得的石英表面的平均迁移距离大于硅片表面，初步推测可能是由于硅片表面的石墨烯与基底具有更强的相互作用。水分子可以在石墨烯表面发生吸附形成水膜，利用-NH2修饰的探针检测水膜处的相位或用EFM检测水膜处的EFM相位，证实水膜既可以形成于石墨烯的上表面，也可以进入石墨烯和基底之间。水膜结构具有很好的稳定性，经过长时间的放置不会发生任何变化。EFM的研究证明水膜的形成不会对石墨烯有掺杂效果。