TiO₂纳米棒具有较低的功函数（4.5eV）、锐的尖端、大的长径比、良好的电子传输通道等特征，是一种理想的一维场发射体。但由于制备适合场发射的纳米棒面临诸多困难，其中结构参数的调控问题尤为突出，因此，关于TiO₂纳米棒场发射的研究工作报道很少。我们研究小组率先在这方面做了有益的尝试，发现由阳极氧化法生成的前驱氧化层能促进TiO₂纳米棒生长，本论文基于小组已有的研究基础，提出了新的改进思路和方法，做了更为深入的研究与探索，并以“取向金红石相TiO₂纳米棒的制备及其场发射特性研究”为题系统总结了笔者在攻读硕士期间的研究工作，主要涉及以下两个方面：1)关于有序金红石相TiO₂纳米棒的制备工艺研究。提出了两步法取向生长金红石相TiO₂纳米棒的新工艺，即首先阳极氧化Ti片生成无定形的前驱TiO₂氧化层，再由低气压化学气相沉积方法进一步氧化生长取向的金红石相TiO₂纳米棒阵列膜；尔后采用场发射扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、选区电子衍射及半导体测试仪对样品进行表征分析。研究结果表明，表面光滑的TiO₂纳米棒阵列呈现沿[110]方向择优取向生长的金红石相，且拥有尖锐的顶端。I-V测试结果证实所制备的TiO₂纳米棒薄膜和Ti基底之间呈现欧姆接触；最后，研究分析了两步法制备金红石相TiO₂纳米棒阵列膜的生长机制。2)关于取向金红石相TiO₂纳米棒阵列膜的场发射特性的测试及调制。通过对样品场发射特性的测试，探究制备工艺参数对场发射特性的调控规律。重点考查了两步法制备取向金红石相TiO₂纳米棒阵列膜工艺过程中，不同阳极氧化时间对其几何结构和场发射特性的影响。研究结果表明，阳极氧化时间不仅可以直接调节TiO₂纳米棒几何结构参数（譬如长径比和密度），还可间接调制TiO₂纳米棒的场发射特性，例如，随着阳极氧化时间从30s增加到480s，样品的开启电场先从5.46V/mm降低到1.78V/mm再增长到6.46V/mm，同时阈值电场也有相同的变化规律。其中，当阳极氧化时间为120s时，样品有较低的开启电场（1.78V/mm）、高的场增强因子（4757）和良好的场发射稳定性，显示出优异的场发射性能。