Spindt型场发射阵列具有可在室温下工作、启动速度快、稳定性强、低功耗和发射电流密度高等优点,在平板显示器、行波管和传感器等许多领域都有着重要地位,一直是国内外研究的热点。目前常见的Spindt型尖锥场发射材料有钼(Mo)和硅(Si)等,但这些材料都存在逸出功较高及易损坏等问题。六硼化镧(LaB6)具有低逸出功、耐高温与性质稳定等特点,是一种优良的场发射材料,但与硅衬底的附着力不足。另外,由于镀膜存在不均匀性,阵列中尖锥的形状各不相同,场发射电流可能存在很大差异,部分尖锥的发射电流过大时容易产生打火现象,这将损毁尖锥并造成栅阴的短路,甚至导致阵列失效。论文的主要研究内容包括:1、在传统Spindt型场发射阵列的基础上,结合前人的工作,设计出一种复合尖锥结构,先沉积Mo过渡台阶,再在台阶上制备LaB6尖端,将两种材料的特性结合起来,降低逸出功的同时增大了尖锥的附着力。另外在尖锥底部加入了一层硅电阻层,电阻层起到分压作用,可以使不同尖锥的电流发射更加均匀,减少异常发射和打火现象,还能起到过流保护的作用,提高场发射阵列的工作稳定性。2、通过氧化、光刻和离子刻蚀等方法,在单晶硅基片上制作出直径和高度各1μm、间距5μm、总面积1×1mm2的栅孔阵列;再采用蒸发镀膜技术,依次沉积硅电阻层、铝牺牲层、Mo过渡台阶和LaB6尖端;使用稀磷酸水浴法将牺牲层剥离后,即得到复合尖锥场发射阵列。3、在场发射阵列的制备过程中仍存在一些问题,如栅极和薄膜的开裂、尖锥的脱落、材料氧化和表面毛刺等,本文针对这些现象进行了一系列后处理,包括退火、烧氢和老炼工艺等,结果表明这些工艺能够解决相应问题,增强了阵列的场发射性能。4、搭建电路,设计基片支架,对所得阵列进行了场发射性能测试和稳定性测试,在180V的栅极电压下,器件的最高发射电流超过8mA,电流密度达0.8A/cm2,发射也较为稳定,论证了本课题工艺的可行性。