碳纳米管材料作为纳米材料的一个重要分支,在电子、力学、物理和化学方面具有许多奇特的性能,使得它在单电子器件、场发射冷阴极、储氢和复合材料强化等方面具有很巨大的应用潜力.目前,最具实用化和市场化的应用领域是利用其优异的电子场发射性能来制作碳纳米管场发射平板显示器.碳纳米管冷阴极的研究也是碳纳米管以至整个纳米技术研究的一个热点.因此,本论文研究了LFRF-PECVD法制备碳纳米管材料的工艺、微结构和电子场发射性能.得到的如下主要结论:1、通过对现有的实验设备的改造,组装了LFRF-PECVD装置.2、研究工艺参数对碳纳米管膜生长和质量的影响.3、研究了定向生长碳纳米管的生长工艺,发现了以二氧化硅为中间层,选择5nm铁膜作为催化层,可以实现碳纳米管的束状定向生长.催化铁颗粒相互黏结形成团,将几十根碳纳米管聚成直径约为1微米,长度40微米的碳纳米管.总结出"受限定向生长"的碳纳米管定向生长机理.4、采用普通微细加工工艺,对催化剂进行图形化处理,获得了线条宽度5~30微米的图形化的碳纳米管膜.结合氢离子注入和剥离技术,开发了碳纳米管膜的"智能加工"的方法.5、研究了各种工艺下获得碳纳米管膜的电子场发射性能.用"智能加工"的方法改性的碳纳米管膜的电子场发射阈值电场0.8V/μm,最大电流密度可达2.6mA/cm<2>,它适合碳纳米管膜场发射阴极的性能改进.