场致发射是依靠外电场的作用使材料表面势垒高度降低、宽度变窄,电子通过量子力学的隧道效应穿过或越过表面势垒而射入真空的现象。由冷阴极构成的真空电子发射源在电子能谱、材料分析和发光器件等领域广泛应用。本文采用水热技术结合溅镀工艺在ZnO纳米棒阵列上分别制备了ZnO/Pt、ZnO/TiN和ZnO/ZrN核壳结构,研究了场发射特性,试制了T-ZnO/TiN新型反射式场发射光源器件,主要研究工作如下:（1）采用低温水热结合真空溅镀工艺,在锌薄衬底上制备了不同厚度Pt纳米颗粒修饰的ZnO纳米棒阵列（ZnO/Pt）。场发射结果显示,当Pt层厚为15纳米时（ZnO/Pt15）纳米棒阵列阴极具有优异的场发射性能,开启电场约为1.45 V/μm,场增强因子约为5405,最大电流密度达19.09 m A/cm2。ZnO/Pt阵列优异的场发射性能主要源于发射体取向生长的形貌、氧空位和优化的发射点密度三者的协同效应。（2）利用ZnO纳米针大的长径比、TiN低的功函数以及高导电、导热特性优势,本文采用水热法结合低能磁控溅射工艺在柔性碳布衬底上制备了ZnO/TiN纳米针阵列。微结构表征显示,所沉积的壳层TiN纳米棒为多晶结构且整齐外延在ZnO核层表面。ZnO/TiN纳米针阵列阴极的阈值电场约为0.72 V/μm,场增强因子高达14752,最大场发射电流密度接近纯ZnO的20倍。稳定性测试结果显示,当保持工作电压为810 V,发射时长为5000 s时,未见电流明显的跌落。（3）合成了ZnO/ZrN核壳纳米针阵列。研究了不同的N2/Ar流量比对ZnO/ZrN核壳阴极的微结构和场发射性能的影响。结果显示,当N2流量为1.6 SCCM时ZrN壳层表面成分主要由ZrN、ZrNxOy和Zr O2构成。场发射测试显示ZnO/ZrN复合阴极表现出最佳的发射特性,其阈值电场约为1.17 V/μm,场增强因子约为9578,最大场发射电流密度达25.45 m A/cm2。这种生长在碳布衬底上具有优异发射特性且排列整齐的ZnO/ZrN核壳阴极,在未来的柔性光源器件中具有潜在应用前景。（4）新型反射式T-ZnO/TiN场发射原型器件的制备和场发射性能研究。本文利用ANSYS有限元软件模拟了反射式电子源的电场分布和电子运动轨迹,优化了器件结构参数。采用机械微加工技术制备了半圆形反射阳极;以纳米银为粘结剂,采用高温氧化和溅镀技术在镍丝表面合成了T-ZnO/TiN复合阴极。研究结果显示,当反射阳极直径分别为1500,2000和3000μm时,相应的的阈值电场分别为2.10,2.16和2.61 V/μm。所装配的光源器件电流密度分别为132.73、51.73和47.89 m A/cm2,而相同参数下传统平面二极结构场发射电流密度仅为28.56 m A/cm2。这些结果均显示本文所提出的新型反射式场发射电子源具有优异的电子发射和发光特性。