场致电子发射已被应用于平板显示器、微传感器、电子显微镜等器件,而这类场发射器件的关键在于研制高效、稳定、均匀的场致电子发射冷阴极。因此,近年来人们不断尝试由多种纳米材料（如金属、半导体、碳化物、氧化物、碳基材料及其复合材料等）制备场致电子发射冷阴极,以寻求功函数低、传导性好、场增强因子高、发射电流密度大且性能稳定的场发射材料。本论文基于我们研究小组已有研究工作的基础,经过大量的文献调研,在导师的指导下,确定以“CNTs/TiO₂/Ti纳米复合结构及其场致电子发射特性研究”为课题开展了较为深入的研究工作。论文主要述及以下两方面的研究工作:（1）采用阳极氧化法,在HF溶液（0.5wt%）中,固定阳极电压（15V）,以不同的氧化时间分别制备了形貌各异的系列TiO₂/Ti纳米管阵列膜。通过对样品形貌和物相的表征以及场电子发射特性的测试,其结果表明,对氧化时间的调节可改变TiO₂纳米管阵列膜的形貌,进而改善其场电子发射性能。调节到适当的氧化时间,可得到结构参数优化的TiO₂纳米管阵列膜,使其开启电场降低至4.6V/μm,场增强因子高达1150。（2）用化学气相沉积（CVD）工艺,在TiO₂/Ti纳米管阵列膜内生长碳纳米管（CNTs）,形成CNTs/TiO₂/Ti纳米复合结构。固定其它工艺参数不变,专门考察了生长时间对该复合结构的场致电子发射性能的影响。通过对样品形貌和物相的表征以及场电子发射特性的测试,其结果表明,一方面,CNTs/TiO₂/Ti纳米复合结构比TiO₂/Ti纳米管阵列显示出更优越的场发射特性;另一方面,CNTs的生长时间对复合结构的场发射有很大的影响。当CNTs的生长时间为60min时复合结构显示出最好的场发射性能,其开启电场为1.3V/μm,当外加电场为5.6V/μm时场发射电流密度可高达10mA/cm²,并且场发射性能稳定。