[Ca₂₄Al₂₈O₆₄]⁴⁺:4e^–（C12A7:e^-）作为一种在室温下能够稳定存在的电子化合物,因其具备较低的功函数和优良的导电性而被认为有机会作为一种新型的阴极材料而应用于许多显示器件和电子源器件中。目前,C12A7:e^-的主要合成方法有熔融―固化法、金属蒸汽还原法和热离子注入法,这些方法都是间接地从绝缘氧化物C12A7:O^2-中获得C12A7:e^-,合成周期长、制备工艺复杂。为了解决这些问题,本文采用铝热法一步合成了不含杂相的多晶C12A7:e^-粉末,该方法具备快速、简单等特点。本论文的主要研究内容和成果包括:1、利用Materials Studio软件中的CASTEP模块计算了C12A7:O^2-和C12A7:e^-的能带结构及态密度,分析了C12A7:e^-所表现出的良好导电性及低功函数的原因。计算结果表明:相比绝缘氧化物C12A7:O^2-,C12A7:e^-具有类似金属的导电性的原因在于其费米能级附近具有独特的半填满的笼导带结构。C12A7:e^-的态密度计算结果表明其笼导带内的电子主要为Ca的s态电子。2、采用铝热法一步合成了C12A7:e^-。通过XRD、SEM等表征方法对产物的物相组成、微观形貌等性质进行了分析,实验结果表明:铝粉的掺入对固相法合成电子化合物C12A7:e^-起到了关键性作用,当烧结温度为1250℃、铝粉掺入浓度为5%²5%时均可有效合成C12A7:e^-且产物中未检测到明显杂相。在所有制备的样品中,烧结温度为1250℃、铝粉掺入浓度为10%的样品具有良好的微观形貌,其颗粒尺寸约1⁸μm,颗粒表面干净且边缘清晰,由漫反射吸收谱测得该样品的电子浓度为1.45×10²11 cm^-3。3、对采用铝热法制备的粉末状C12A7:e^-样品进行了热电子发射测试,测试结果表明:铝粉掺入浓度为10%、烧结温度为1250℃的样品具有最大的发射电流密度。当阳极电压为900 V、测试温度为1250℃时其发射电流密度为0.22 A·cm^-2,平均有效逸出功为2.79 eV,理查生逸出功为2.40 eV,理查生常数为5.16。4、采用直流电阻测试仪测试了块状C12A7:e^-样品的电阻并计算了其相应的电导率。实验结果表明:当烧结温度为1250℃时,随着铝粉掺入浓度的增大,样品的电导率也逐渐增大,其中铝粉掺入浓度为10%的样品电导率变化最大,铝粉掺入浓度为25%的样品具有最大的电导率(1.11 S·cm^-1)。