砷化镓纳米线阵列由于其独特的光学和电学性能,以及其在纳米电子学,纳米光学和纳米电池等领域上的相关研究,已引起了广泛的关注。自上而下刻蚀技术很早就用于制备大规模复杂和垂直的砷化镓纳米线阵列,并且该技术可以获得高质量的纳米级结构。尽管砷化镓光阴极材料和砷化镓纳米线阵列的应用已经有了很大的成果,但是负电子亲和势砷化镓纳米线阵列光阴极还没有相关的报道。在此背景下,本文围绕砷化镓阵列制备工艺、表征评估技术、阴极制备工艺等方面展开研究。本文采用基于感应耦合等离子体(ICP)刻蚀的自上而下的干法刻蚀技术制备砷化镓纳米线阵列。利用扫描电子显微镜(SEM)、快速退火技术和室温光致发光(PL)技术等表征手段研究了光刻胶、化学清洗、热退火温度、制备工艺水平对制备的砷化镓纳米线阵列的影响。在综合考虑多种影响因素的基础上,设计并优化了制备砷化镓纳米线阵列的干法刻蚀工艺。利用GaAs纳米线阵列光阴极综合测试系统研究光照入射角度、化学清洗、纳米线尺寸对砷化镓纳米线阵列光阴极的影响。通过光谱响应强度分析砷化镓纳米线阵列光阴极的特点。最后建立了GAas纳米线阵列光阴极结构的优化途径。