含钪阴极以其低温大电流密度发射的优势,被誉为“下一代热阴极的主要代表”,在高功率高频率真空电子器件领域具有十分广泛的应用前景。但钪阴极发射机理尚没有给出确切解释,非正常肖特基效应为代表的特殊发射性质的原因尚不明确。本论文在氧化钪掺杂扩散阴极的电流发射特性基础上,对钪阴极发射机理及异常肖特基效应成因进行探讨。　　 采用平行板二极管法测试了钪钨阴极的发射性能,结果显示阴极在800℃b时的偏离点电流Jdiv为28.22A/cm2,SDI阴极在激活良好时,JFSCL=50A/cm2Miram曲线的膝点温度约850℃b,当JFSL增加一倍时,曲线间隔约为20℃b。SDI阴极实际逸出功分布峰值随电流密度增加向逸出功减小的方向移动。　　 分别采用单原子层模型、Wright半导体模型、Maloney半导体模型各自考虑与不考虑肖特基效应(考虑肖特基效应意味着加入外电场的影响作用)进行理论Miram曲线计算。结果显示,在各类模型中,考虑肖特基效应的Wright半导体模型的Miram曲线,当JFSCL增加一倍时,曲线间隔约为25℃b,与实测结果最接近。利用Longo发射方程重新进行上述模型的理论Miram曲线计算,空间电荷区发射密度由Child-Langmuir定律决定,发射电流密度与温度无关,正比于外加电压的3/2次方;温度限制区电流则根据上述三种模型的发射方程决定。计算结果表明,仍是考虑肖特基效应的Wright半导体模型,与实测结果最接近,其为阴极发射不饱和和Miram曲线独特性质的成因。　　 发现激活良好的阴极表面存在纳米小粒子。利用Maxwell2D模拟阴极表面小粒子附近区域的电场,计算结果显示阴极表面纳米粒子增强其表面局域电场,从而增强了局部电流发射密度,但增幅小于2倍。　　 利用Materials Studio模拟计算Ba-O-W层的逸出功,对阴极发射影响做初步分析研究。结果显示Ba-O-W层的逸出功,以Ba的含量为自变量,首先随着Ba的覆盖率上升而逐渐降低,在达到最佳比例后上升,最后,趋近于一个稳定值。Ba-O-W结构逸出功最低值是在Ba:O=0.25时,与文献报道的实验值是相吻合。