该文分别研究了多壁碳纳米管(MWNTs)阵列与金属纳米线阵列的制备工艺,结构与场发射性能的关系,场发射稳定性,及场发射机理等.研究内容及所取得的重要结果包括:1)用高温热解酞菁铁的方法制备了高密度的具有很好准直性的多壁碳纳米管(MWNTs)阵列,测量其场发射性能,得到了小于2 V·μm<-1>的开启场强,并具有很好的场发射电流的稳定性.阵列的场发射位分布具有边缘效应,阐明碳纳米管阵列适合于图形化,图形化的MWNTs场发射性能会进一步提高,即具有更低的开启场强,更高的场发射电流密度,并且会避免边缘效应引起的场发射像的不均匀性,这对于制备场发射显示器件和高亮度光源等是有利的.2)为了得到密度大而均匀的场发射位分布,改进了制备方法并研究了后处理方法对场发射的影响.通过降低Ar和H<,2>混合气体的流量、流速和反应参量有效地控制了MWNTs阵列的密度,从而得到了具有低开启场强、高发射点密度和很好的场发射稳定性的低密度多壁碳纳米管场发射阵列,其开启场强仅为1.9 V·μm<-1>,场发射点密度高于10<4>cm<-2>;还发现对样品进行热处理后,不仅可以得到清洁态的场发射使场发射变得稳定,还起到对碳纳米管的退火作用,能有效增加场发射点密度;400℃的热处理使碳纳米管阵列的场发射点密度提高了6倍.3)研究了金属纳米线场发射性能,并探讨了有机模板对阵列场发射性能的影响.研究发现有机模板影响纳米线阵列的稳定性,无模板的金纳米线阵列有着可与碳纳米管比拟的优异的场发射性能,开启场强仅为3.2 V·μm<-1>,并且有着很好的场发射稳定性.这样好的场发射性能与简单、低成本的制备工艺,使金属纳米线阵列有望成为新型的平面显示器的场发射电子源.以上结果证明酞菁铁热解法制备的多壁碳纳米管阵列,模板电化学沉积法制备的金属纳米线阵列作为场发射电子源具有突出的优越性,可用于冷阴极电子源、高亮度光源和新型场发射阴极平板显示器,有重要的应用前景,必将对电子技术和信息产业产生重大影响.