一维纳米材料具有许多独特的性能，成为制备场发射冷阴极的热门材料，从而获得了国内外大量研究人员的重视和关注。水热法制备ZnO纳米线的场发射特性研究是目前真空微纳电子领域的一个热点课题。主要原因之一是采用水热法可以在玻璃和金属等不同基底上实现大面积纳米线的低温制备（<100℃），非常有利于真空微纳电子结构和场发射电子器件的研制。氧化锌(ZnO)是一种II-VI族直接、宽禁带化合物半导体材料，因其具有优越的长径比，良好的光电性质等具有优越的物理性质，十分适合在场发射器件中应用。因此，对氧化锌纳米线的场发射性能的研究是十分有必要的，并且具有相当的现实意义和应用价值。本文利用射频磁控溅射和水热法制备一维的氧化锌纳米线，并对其场发射特性进行研究。工作及研究成果主要包含以下几个方面：1.分析了一维ZnO纳米阵列提高场发射特性的机理，并通过对比，讨论了ZnO纳米线相较于其他场发射材料的优劣势。2.介绍了一维ZnO纳米线状阵列的制备方法，选择水热法制备ZnO纳米线状阵列结构，采用等摩尔的氧化锌粉末和六次甲基四胺作为水热反应溶液的溶质。3.本文是在沉积氧化锌薄膜的硅衬底上用水热法合成各种形貌的氧化锌（ZnO）纳米线。ZnO薄膜是作为籽晶层使用的，并且是使用射频磁控溅射技术制备的。实验结果表明，ZnO纳米线的合成依赖于结晶性的ZnO种子层薄膜。磁控溅射的气体浓度、溅射功率、衬底温度、气体流量是制备ZnO种子层薄膜的关键，也是在这项研究中的控制参数。EDS能谱和X-射线衍射谱分析表明，薄膜具有纤锌矿结构并沿c轴(002)方向择优生长，并且ZnO纳米线阵列的基板上的垂直取向被认为是ZnO种子层的外延生长的结果。4.在水热生长时，反应杂质掺杂和水热生长时间是影响ZnO纳米线阵列形貌的重要因素。用80ml超纯水作为水热溶液的溶剂，反应溶液浓度为0.05mol/L的六次甲基四胺，掺杂15mg的ZnO粉末，分别水热1小时，2小时，3小时，4小时，5小时，所生长出的氧化锌纳米线结构会有一定的长径比和密度差别，这就造成了场发射特性的差异。长径比过大或过小都会造成场发射性能的损耗。改变掺杂的杂质，当溶质为醋酸锌，六次甲基四胺及氨水，水热反应溶液浓度为0.05mol/L，水热3小时时，生长的是有尖椎的ZnO纳米棒，此种纳米结构稳定性要强于线状结构，但发射效能有一定差距。5.以制备的ZnO纳米线作为阴极，用清洗后的硅片作为阳极，制成一个类似二极管结构的场发射器件，并测试其场发射特性。通过测得的数据绘制了场发射的J-E和F-N曲线，还得到了样品的阀值电场和开启电场。在上述基础上，通过得到的J-E和F-N曲线和样品的电子扫描电镜结果分析了其对样品场发射特性的影响因素，一维ZnO纳米线场发射主要受材料的场屏蔽效应和几何形貌的影响，并通过增强因子的理论公式得到，场增强因子的大小直接决定场发射特性好坏，这基本与实验结果一致。