碳化硅（SiC）作为第三代宽禁带半导体,具有高击穿场强,高导热性,高物化稳定性,低电子亲和力和高电子迁移率等优异性能,使得SiC在场致电子发射冷阴极领域具有极大的探索空间。由于极高的长径比,一维SiC纳米材料为场致电子发射提供了高的场增强效应,因此SiC材料低维化成为SiC场发射的重要研究方向。常见的一维SiC纳米结构场发射体主要是使用气相合成的办法,即在高温高压等环境下使碳源、硅源热解并析出生长SiC纳米线、纳米带、纳米片、纳米棒等,这些发射体显示出良好的发射性能以及应用潜力。然而,这种“自下而上”的方法制备的发射体往往存在取向不一,纯度低,生长温度高,不便与其他集成电路配合等问题。为了解决这些问题,本论文对使用工艺成熟的干法刻蚀技术在4H-SiC单晶衬底上“自上而下”地制备具有垂直取向的SiC纳米尖锥阵列作为场发射阴极进行了探索。具体研究内容如下:（1）金属掩膜下干法刻蚀制备SiC尖锥阵列及其场发射性能。为了获得密度、排列可调控的SiC纳米尖锥阵列,制备过程首先采用电子束曝光系统将设计好的圆形阵列图案刻写在旋涂了PMMA（950k）电子束胶的4H-SiC碳富集面（C-Face）,随后采用电子束蒸镀工艺将金属Ni作为刻蚀掩膜沉积在衬底表面,最后将得到的含金属掩膜图案的衬底使用电感耦合等离子体刻蚀得到SiC尖锥阵列。SiC纳米尖锥形貌主要受干法刻蚀参数控制,探究了不同刻蚀时间下的SiC尖锥形貌,在5 min 30 s刻蚀时间下得到了符合预期的尖端半径10nm～20 nm,高度为2.05μm的SiC纳米尖锥阵列。场发射测试结果表明,5 min30 s刻蚀所得SiC纳米尖锥阵列（尖锥间隔5μm,阵列面积2?2 mm~2）开启电场达到4.42 V/μm,电流密度最高可达10 m A/cm~2,长径比100以上,场增强因子可达801,具备良好的场发射性能。（2）无掩膜干法刻蚀制备SiC尖锥阵列及其场发射性能。本实验通过对反应离子刻蚀参数的优化,在无光刻、无掩膜、无氧化腐蚀的条件下,使用反应离子刻蚀,利用SF6/O2对4H-SiC碳面各向异性刻蚀得到大面积、高密度的SiC尖锥阵列。在表征测试部分,对这种SiC纳米尖锥阵列的产生进行了阐述,同时分别探究了在10 min,20 min,30 min,60 min等刻蚀时间下的SiC纳米尖锥阵列的形貌特征、元素成分分析以及场发射性能。其中,20 min刻蚀时间下的样品表现出了最高的长径比35、场增强因子达到1260,开启电场低至4.37V/μm,最高电流密度可达5 m A/cm~2,8小时发射电流稳定性测试表现出极低的波动性—约为1.9%,显示出优异的场发射性能。