本发明属于半导体器件制造技术领域，具体为一种采用正丙醇改善的水基原子层沉积技术在石墨烯表面制备高k栅介质的方法。本发明方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上有未经功能化处理石墨烯层；利用在反应温度条件下在所述石墨烯层表面物理吸附的水/正丙醇混合溶液作为氧化剂而与金属源反应生成高k栅介质薄膜；所述高k栅介质薄膜为ⅢA族金属氧化物ⅢB族稀土氧化物、ⅣB族过渡金属氧化物中的其中一种以及它们的二元及二元以上的氧化物中的任一种。相较于现有技术，本发明可以显著改善沉积在石墨烯表面的高k栅介质薄膜的均匀性和覆盖率，且在薄膜沉积工艺中不会破坏石墨烯晶体结构，有助于制备高性能的石墨烯器件。