场发射阴极是真空微电子器件的核心部件，为微电子材料领域中的一个重要研究方向。AlGaN作为第三代半导体材料，因为具有小或者负的电子亲和势，稳定的物理化学性质，被认为是一种很有前途的场发射阴极材料。AlGaN纳米薄膜由于其优良的场发射特性，近年来也引起了人们的关注与重视。AlGaN纳米薄膜结构与场发射性能间相互关系，目前尚不明晰。本文分别通过探索匹配基底，调节退火时间和厚度，制备系列AlGaN纳米多层膜，通过对AlGaN纳米薄膜进行结构调控实现场发射性能的提升，研究纳米结构影响场发射性能的物理机制。我们的研究结果将为高性能场发射纳米薄膜的设计、制备与应用提供新的思路。一些有意义的研究进展如下:　　(1)采用脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition，PLD)方法在Si及SiC基底上制备了相同厚度的GaN纳米薄膜并对其进行了微结构表征及场发射性能测试分析。结果表明:基底对于GaN薄膜微结构及场发射性能具有显著的影响。在SiC基底上所制备的GaN纳米薄膜相对于Si基底上的GaN纳米薄膜，其场发射性能得到显著提升，其场发射电流可以数量级增大。场发射显著增强应源于纳米晶微结构及取向极化诱导增强效应。本研究结果表明，要获得优异性能场发射薄膜，合适基底及薄膜晶体微结构需要重点考虑。　　(2)采用脉冲激光沉积(PLD)方法在SiC基底上制备了系列GaN纳米薄膜，通过调节退火时间和厚度对薄膜进行结构调控，并对其进行了微结构表征及场发射性能测试分析。结果表明:a）.合适的退火时间，将具有最有利场发射的晶界结构，其纳米薄膜将具有最优异的场发射性能;b）.通过薄膜厚度调制，场发射性能显著被改变，当薄膜厚度为10nm时，其开启电压可以低至0.66 V/μm，当薄膜厚度为15 nm时电流密度可以高达1.1 mA/cm2。以上研究表明薄膜晶体微结构是影响场发射性能的重要因素。　　(3)使用PLD系统在SiC基底上生长制备纳米AlGaN多层薄膜，对其进行结构调控并研究其场发射性能。结果表明:由于场发射电子共振隧穿增强作用，多层AlGaN薄膜场发射性能明显优于单层薄膜。