场发射显示器是最具潜力提供优质图像质量和综合性能的平板显示器之一。20世纪90年代之后,纳米材料的迅速发展为场发射显示器开辟了新途径。丝网印刷技术的引入,为实现大面积纳米材料阴极场发射显示器提供了可能性。制备和研究纳米材料场发射阴极及设计和发展新型场发射显示三极结构成为场发射显示的重要研究内容。　　 为减少和避免丝网印刷制备大面积场发射显示阴极中的屏蔽效应,对比不同浓度的碳纳米管浆料,制备具有最佳配比的印刷型碳纳米管场发射阴极。为克服印刷型碳纳米管分布随机、取向不一致导致的发射不均匀问题,采用酸刻蚀的表面处理工艺,增加印刷型碳纳米管阴极的有效发射面积,提高阴极发射性能,改善发射均匀性。　　 为解决印刷型碳纳米管阴极与底部金属电极的接触问题,降低电子从金属电极进入碳纳米管的势垒,提高碳纳米管发射体与底部金属电极之间的电子传输能力,采用具有优良电子传输特性的石墨烯材料作为发射体与底部金属电极间的电子传输层,制成石墨烯碳纳米管复合式阴极结构,改善了印刷型碳纳米管与金属电极之间的电子传输能力,达到提高印刷型碳纳米管阴极场发射性能的目的。　　 对多种纳米结构氧化锌场发射阴极开展了研究。采用气相热蒸发法制备了均匀的四针状氧化锌结构,并利用该结构特殊的立体形貌优势制备印刷型四针状氧化锌场发射阴极,获得的阴极电子发射稳定,形成阳极光斑均匀、致密,满足图像显示的要求。采用气相热蒸发法开发直接在基底上生长的纳米结构氧化锌阴极,得到形貌新颖的冠状纳米花和高长径比的注射器状纳米氧化锌结构。采用此方法制备的氧化锌场发射阴极比印制烧结后的氧化锌阴极有更强的基底附着力,结构中的杂质也相对较少,并能获得更低的开启场强(如注射器状的开启场强为1.5 V/μm)。　　 采用水热法在旋涂了石墨烯层作为电子传输层的玻璃基板上低温原位生长了氧化锌一维纳米棒结构。石墨烯层的存在,提高了电子在阴极内部的传输性能,大大降低了水热法制备的氧化锌纳米棒的开启场强和阈值场强,改善了氧化锌纳米棒整体的场发射性能。　　 在Philips公司HOP-FED结构的基础上。创新性地提出了一种Diabolo型场发射三极模型。通过数值计算模拟和实验,验证了该结构的可行性,为纳米材料阴极场发射显示的三极结构设计提出了一条新思路。