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碳基材料由于其多种新的性能和应用前景，吸引了越来越多的科学家对新的碳基材料的兴趣，例如二维芳香结构、石墨层间化合物、碳纳米管、富勒烯和超薄石墨薄膜等。特别是石墨烯的出现，由于其高的热导率、具有高载流子迁移率和最优异的力学性能等诸多优点，这使得在多个领域石墨烯呈现出巨大的应用前景，成为近年来国内外研究的热点。与此同时，任何材料的应用，其基础是良好的制备方法。因此，本课题利用飞秒激光脉冲沉积技术在硅衬底上制备石墨烯进行了研究，利用商业化固体飞秒激光光源辐照固体材料，如高定向热解石墨，普通石墨。本文研究了激光参数，真空条件，气氛，衬底温度及Ni“活化剂”层数等参数对石墨烯成膜的影响。重点研究了表面“活化剂”(Ni)对石墨烯质量的影响。同时，通过简单的退火处理实现了石墨烯层数的控制。主要内容包括以下几个方面: 1.以固体圆柱石墨为靶材，在室温条件下，采用飞秒PLD技术在Si衬底上成功沉积了碳纳米薄膜。讨论了脉冲激光能量和沉积时间对碳纳米薄膜成膜的影响。当激光能量较小时(0.5J/cm2)，在硅衬底上形成了无定型的碳薄膜;当激光能量较大时(1.5J/cm2)，在硅衬底上形成了多晶态的碳纳米晶粒。同时，沉积时间对于碳薄膜纳米晶粒的大小有一定的影响;当沉积时间适中时薄膜更倾向于层状生长，从而会形成均匀分布的碳纳米晶粒。此外，高能量脉冲激光(4J/cm2)沉积的薄膜衬底表面形成了一些特殊的碳纳米结构如雪花状，方块状及四角星状。同时，还研究了薄膜的电学性质，发现其具有一定半导体特性，从而为制备P和N型碳薄膜材料打下了基础。 2.利用飞秒PLD(FPLD)技术，以高定向热解石墨(HOPG)为靶材，在Si衬底上、较低的衬底温度和低真空条件下，实现了多层石墨烯的制备。同时，研究了激光能量对石墨烯薄膜形成的影响。本文在一个最适的激光能流密度条件下制备出了多层石墨烯。本文认为当激光能流密度接近石墨烧蚀阈值时，碳团簇以层状形式从HOPG表面剥离出来，使薄膜按照层状模式生长，最终实现多层石墨烯的制备。通过Raman光谱、原子力显微镜、电子显微镜等表征方法对样品进行了测量，获得了一套实验室条件下生成多层石墨烯薄膜的最佳工艺参数。 3.利用单层和双层Ni“活化剂”的方法来制备多层石墨烯薄膜。首先，对两种方法制备出的石墨烯进行了对比实验，并研究了激光能量和Ni“活化剂”厚度对石墨烯成膜的影响。其中，单层“活化剂”的方法制备的石墨烯薄膜缺陷较大与其它传统的薄膜材料相比优势不大。然而，此研究为制备出优异电学性质的石墨烯薄膜提供了技术支持。相反，利用双层Ni“活化剂”的方法，本文成功制备出了高质量的石墨烯薄膜材料，并且样品的拉曼光谱的I2D/IG为0.69对应3-4层石墨烯，石墨烯的电阻率低至0.44mΩ.cm。同时，通过对激光能量对石墨烯成膜的影响的研究，本文发现随着激光能量增加石墨烯的缺陷密降低。 4.利用高温退火技术，对FPLD沉积的石墨烯薄膜进行高温退火，实现了石墨烯薄膜层数的控制。探究了退火时间对石墨烯薄膜层数及质量的影响，并且发现存在一个最佳的退火时间使得石墨烯薄膜缺陷达到最低。