ZnO作为一种宽带隙半导体材料，具有优异的光电性能、高热稳定性、纳米结构丰富以及制备方法多样等特点，是一种优秀的场发射阴极材料。ZnO可以通过元素掺杂来调控其光电性能，可广泛应用于光电子器件、太阳能电池技术、近紫外发光器件和场发射平板显示等领域。Sb掺杂 ZnO有望降低其功函数，提高场发射性能。本文采用简单化学气相沉积法，以Sb2O3为掺杂源，成功地在硅衬底上制备了Sb掺杂的ZnO纳米材料，开展了相关纳米材料制备、表征、场发射性能等方面的研究，主要研究内容及结果如下：　　（1）Sb掺杂ZnO纳米线的制备及其场发射性能　　在650℃的温度下，生长出Sb掺杂ZnO纳米线，SEM照片显示纳米结构为纳米线，具有比较大的长径比。XRD结果分析表明Sb掺杂ZnO纳米线是结晶性良好的六方纤锌矿结构的ZnO晶体，沿着c轴择优生长，Sb5+以替换Zn2+的形式掺入ZnO晶格中。拉曼光谱证实在536 cm-1处观测到与Sb相关的局域振动模，进一步证实Sb掺入了ZnO晶格中。Sb掺杂ZnO纳米线比纯ZnO具有更优异的场发射性能，开启电场为5.5 V/μm，场增强因子高达2430；长径比越大的形貌，它的场发射性能越好；Sb掺杂是改善ZnO场发射性能的有效手段。　　（2）催化剂对ZnO:Sb纳米材料场发射特性的影响　　对比研究了催化剂Pt对ZnO:Sb纳米材料生长和场发射特性的影响。衬底有无镀上催化剂Pt这两种情况下，收集不同沉积区域的Sb掺杂ZnO纳米材料，对比研究有无催化剂对同一位置生长的ZnO:Sb纳米材料的形貌、结构以及场发射性能的影响。SEM形貌图片显示，有催化剂 Pt时，所生长纳米结构具有较大的长径比，在距离源较远端比较适宜ZnO阵列的沉积生长；无催化剂Pt时，容易形成长径比小的短粗纳米棒状结构。XRD表征结果表明所得Sb掺杂ZnO样品均为六方纤锌矿结构的氧化锌，瓶子状、四足状和阵列状样品均沿c轴有不同程度的择优生长，阵列状样品择优生长最为明显。样品的场发射性能测试结果表明：无论什么位置，有催化剂Pt的Sb掺杂ZnO样品都比无催化剂的样品的场发射性能要好。有催化剂Pt情况下，距离蒸发源6 cm处生长的Sb掺杂ZnO纳米棒阵列结构的场发射性能较为优异（开启电场：12 V/μm，场增强因子：1360）。　　（3）生长温度和Sb掺杂浓度对ZnO:Sb纳米材料场发射性能的影响　　通过改变生长温度，制备出不同的ZnO:Sb纳米材料，SEM形貌分析表明Sb掺杂ZnO纳米结构随着生长温度的升高由纳米线过渡到纳（微）米棒，直径逐渐变大，低温有利于纳米线的生长。XRD衍射谱表明Sb掺杂ZnO在低温下沿<001>方向择优生长，在高温下呈多向生长。拉曼光谱检测结果表明低温下Sb更容易掺入ZnO中，高温下Sb难于掺入ZnO。场发射性能测试表明650℃下生长的ZnO纳米线场发射性能最佳（开启电场：6.3 V/μm，场增强因子：1245），温度通过改变材料的微观形貌以及杂质掺杂情况间接影响材料的场发射性能。通过改变源料配比，制备出不同掺杂浓度的 ZnO:Sb纳米材料，XRD结果表明随着设定掺杂浓度的增加，ZnO各衍射峰向大角度方向的平移量增大。拉曼光谱结果显示，与Sb相关的局域振动模的强度随着设定掺杂浓度的增加而上升。场发射特性测试结果表明3％掺杂浓度的ZnO:Sb纳米材料的场发射性能最佳（开启电场：5.6 V/μm，阈值电场：8.6 V/μm，场增强因子：1529）。　　（4）测试间距对ZnO:Sb纳米材料场发射性能的影响　　在不同测试间距下观测ZnO:Sb纳米材料的场发射特性，线状、四足状和阵列状样品的开启电场随着测试间距的增加而降低，同等电场下发射电流密度会有所升高，场增强因子随着测试间距的增大而变大。用TRFE模型解释得到场增强因子与测试间距的关系为：1β=1d×1?β10 L+β10。样品的场发射性能随着测试间距的增大得到提升，实际器件应用中应考虑测试间距对场发射性能的影响。　　论文工作对Sb掺杂ZnO纳米材料制备及其场发射性能进行了有益的探索，阐述了催化剂、Sb掺杂浓度、掺杂温度和测试间距对合成材料形貌、结构和场发射特性的影响，得到了有意义的结果。有催化剂的作用下较为容易获得阵列结构，其他生长条件也会影响纳米结构的形貌和尺寸。拉曼光谱证实低温更有利于Sb元素掺入ZnO晶格中。场发射特性研究方面，通过实验的方法证实Sb掺杂确实能提高ZnO的场发射性能，且随着掺杂浓度的增加而提高。