碳纳米管场发射阴极具有高长径比、低功函数、高化学稳定性等诸多特性,十分适合作为场发射阴极材料。但是碳纳米管在场致发射点密度、发射均匀性方面还存在许多问题,改善和提高其场致发射性能,增加碳纳米管场致发射实用性是很有必要的。本论文使用COMSOL软件模拟碳纳米管场致发射过程,研究底电极半径和阵列间距大小对其场致发射性质的影响,主要内容有:1.通过阅读文献,确定二极结构碳纳米管场发射模型参数,利用COMSOL软件建立具有独立底电极碳纳米管场致发射模型,使底电极半径逐渐减小,分析碳纳米管周围电势分布,碳纳米管表面电场强度变化和场致发射电流大小变化。仿真结果表明,随着底电极半径减小,碳纳米管周围等势线呈拱形分布且变得密集,电势增高;碳纳米管尖端电场较底电极未变化时能提高一个数量级,且碳纳米管表面侧壁的电场强度明显增强,使场发射有效面积增大;场发射电流明显增加,当底电极半径为1μm时,场发射电流达到0.6μA。2.利用COMSOL软件建立具有独立底电极碳纳米管阵列模型,底电极半径为0.1倍的碳纳米管高度,边界条件保持与单根碳纳米管相同。分别研究碳纳米管半径r=30nm、20nm和15nm时,阵列间距对碳纳米管周围电势和表面电场影响,计算出最佳场发射阵列间距值;提升场发射阳极电压,研究阳极电压大小对最佳场发射阵列间距值的影响。仿真结果表明,随着阵列间距增大,碳纳米管周围电势增高,表面电场增强,碳纳米管半径r=30nm、20nm和15nm的碳纳米管阵列,分别在间距为6、5.9和5.7倍碳纳米管高度时电流密度取得最优值;随着提升阳极电压,独立底电极碳纳米管阵列场发射电流密度取得最优值的碳纳米管阵列间距变小,且碳纳米管半径越小越明显。