新型低维结构冷阴极材料具有优异的场致电子发射性能，在场发射显示器、场发射光源等真空微纳电子器件领域中有着重要应用。而利用丝网印刷制作场发射冷阴极电子源，具有与工业化技术生产相兼容的突出优势，受到了研究者广泛的关注。　　 在总结冷阴极材料研究进展和丝网印刷冷阴极技术特点的基础上，本博士论文期间首先研究了以半导体氧化锌颗粒为基底材料的可印制碳纳米管冷阴极的制备和特性等，包括其优化烧结条件、后处理对改善场发射性能的可行性以及破坏现象产生的机制等方面的探索。随后发展了采用印刷法定位并通过低温催化加热生长氧化锌纳米线和纳米尖针的技术，研究了其生长机理，以及该法制作的纳米冷阴极的场发射性能等。最后，在研究可印制冷阴极的制备技术及其基本特性的基础上，分别探索研究了将两种纳米冷阴极应用在不同的场发射器件中可行性。本论文的主要研究成果可概述如下：　　 1.发展了一种新型的可印制碳纳米管冷阴极。这种阴极浆料是以氧化锌纳米颗粒作为基底材料，以碳纳米管为唯一的导电材料和场发射材料。通过气氛保护烧结和电场后处理，有效地改善了这种冷阴极的场发射性能，对应于10μA/cm2电流密度的典型开启电场为5.1Mv/m，可以满足场发射显示器的基本要求。研究了可印制碳纳米管冷阴极在场发射过程中的破坏现象。在实验上观察到可印制碳纳米管阴极在场发射过程中的破坏现象，研究了阴极破坏现象与其内部微观结构的联系，探讨了场发射过程中产生的热效应引起的真空击穿问题，解释了由不同微观结构引起的两类破坏现象。　　 2.探索研究了可印制碳纳米管冷阴极在场发射显示器件中应用的可行性。采用丝网印刷法制作了5英寸二极结构160×120矩阵的场发射原理型显示器件，在脉冲驱动模式下，成功地实现了行/列扫描及动态字符显示，显示器件表现出良好的均匀性和稳定性。　　 3.发明了一种可大面积制作的氧化锌纳米线/纳米尖针冷阴极的技术。这种方法采用传统的丝网印刷技术定位沉积氧化锌，然后低温催化加热生长出氧化锌纳米线/纳米尖针冷阴极。该法制作的纳米冷阴极阵列具有可控性好、对衬底类型依赖性低、对衬底的附着力强、场发射性能优良和容易实现大面积制作等优点，尤其是适用于在普通ITO玻璃衬底上的制作，是一种有应用前景的大面积冷阴极电子源阵列。进一步研究了印刷定域生长氧化锌纳米冷阴极的制备过程，提出了低温催化加热制备氧化锌纳米冷阴极的生长机理。还研究了可印制氧化锌纳米冷阴极的生长工艺条件、基本性能和改善方法。通过考察升温速率、生长温度、生长时间、有机物烧结、金催化剂等影响因素，得到优化的制备工艺条件。　　 4.研究了采用上述技术印制的氧化锌纳米线/纳米尖针冷阴极的场发射性能和电学性能，提出了老化处理方法，获得了良好的场发射性能，该法制作的氧化锌纳米线/纳米尖针冷阴极具有较高的重复性，典型开启电场为～7.0 MV/m，均匀性好。此外，还初步探索了在浆料中掺入CNT的改善方法，使得阴极场发射性能在一定程度上得到改善。　　 5.探索研究了可印制氧化锌纳米/纳米尖针冷阴极在场发射显示器件中应用的可行性。采用丝网印刷法制作了氧化锌纳米/纳米尖针冷阴极10英寸二极结构320×240矩阵场发射原理型显示器件。在脉冲驱动模式下，成功地实现了行/列扫描及动态字符显示，显示器件表现出良好的均匀性和稳定性。还探索研究了这种冷阴极在5英寸双栅极结构160×120矩阵场发射原理型器件中的应用，得到初步的视频显示效果。此外，还将这种阴极应用在4.3英寸二极结构的场发射平面光源器件，得到大面积均匀性良好的发光器件。