砷化镓(GaAs)负电子亲和势(NEA)光阴极具有量子效率高,暗电流小等优点,广泛应用于高性能光电探测、微光夜视等领域;微/纳米线阵列也因其独特的结构,而应用于微/纳米光电子学和太阳能电池等领域,因此NEA GaAs微/纳米线阵列光阴极材料有望成为具有重要应用前景的光电发射材料。本文首先利用射线追踪法通过三维仿真软件VisualTCAD,建立GaAs微米线阵列光阴极的光电发射模型,从理论上分析不同入射光的角度、微米线高度以及占空比对GaAs阵列光阴极的光电流以及光谱响应的影响,并与薄膜结构阴极进行比较,得出阵列结构有着优于薄膜的发射特性;然后用感应耦合等离子(ICP)刻蚀法制备GaAs微米线阵列、变组分AlGaAs微米线阵列,分析不同的ICP刻蚀工艺对GaAs微米线阵列制备的影响;利用扫描电子显微镜(SEM)观察阵列的形貌;利用微区光致发光谱(PL谱)、反射谱等对GaAs微米线阵列的光学特性进行表征,并与其薄膜衬底进行对比,结果发现阵列结构的PL谱特性要优于薄膜材料,并且其反射率也比薄膜结构的要低。利用纳米压印的方法制备直径为500nm的GaAs纳米线阵列。对制备出的GaAs微米线阵列在超高真空系统中进行Cs-O激活,得到负电子亲和势阵列阴极,并在线测试了GaAs微米线阵列光阴极的光谱特性及入射光角度对光电发射的影响。通过光谱响应曲线分析了GaAs微米线阵列光阴极的特性,验证了其所具有的优异性能。