该论文较系统地研究了带控制栅极碳纳米管场致电子发射器件结构的制作技术及相关科学问题.论文首先用计算机软件对闭合空间中的器件模型进行了电场强度和分布的数值计算.计算结果表明,给栅极施加5 V的偏压,碳纳米管阴极的表面电场强度可以达到10<7>V/m,远高于碳纳米管的开启电场和阈值电场,说明了器件的可行性.论文分别探索和比较了两种常见的方法,即Post growth法和In-situ growth法及采用它们制作的带控制栅极碳纳米管器件的结构和特性.采用Post growth法制作器件时,碳纳米管阴极由热分解化学气相沉积法生长得到.器件制作工艺较为简单,但是碳纳米管束的形貌不整齐,器件最终的外形难以有效控制.在In-situ growth方法制作器件过程中,采用微波等离子体化学气相沉积法可以生长高度较小的碳纳米管阴极.在该方法中,由于碳纳米管生长时需经历高温过程,绝缘层厚度受到限制,导致栅极与阴极的距离不足1 μm,碳纳米管生长后极易与栅极接触造成器件失效.此外,微波等离子体化学气相沉积法生长碳纳米管时,高能离子轰击容易对已经制作好的器件基本结构造成破坏.在总结了上述两种方法的优缺点后,论文提出了深槽型带控制栅极碳纳米管场致发射器件结构及其相关制作工艺.深槽型带控制栅极碳纳米管场致电子发射器件结构的使用,减小了碳纳米管过度生长造成器件失效的可能性.在实验中,我们成功获得了原型器件结构,并对其进行了场致电子发射性能测试.测试结果表明,器件在栅极上施加4-5 V偏压时即可以诱导碳纳米管发射电子.