场发射因其独特的冷阴极发射形式,并可广泛应用于平板显示、电子显微镜电子束源、X射线源等而受到了广泛关注。提升场发射性能的关键在于场发射阴极材料的选取和改性,其中,一维材料具有高的长径比、二维材料拥有丰富的尖锐边缘,这些优点使得低维材料被认为是最具有研究价值的阴极材料,而被广泛研究。本文首先研究了基于一维碳化硅及其复合材料的场发射性能,然后扩展到二维新型层状碳化钛的场发射性能研究,可具体为:（1）一维碳化硅与碳纳米管复合场发射阴极的制备与性能研究通过丝网印刷的方法制备了场发射阴极,运用胶带处理的方法对阴极表面进行处理。因为胶带粘性太大会带走大量场发射点,故对胶带进行预处理,研究了不同胶带类型和预处理次数的影响,并将最优次数用于后续的样品处理。由于碳化硅与基底黏附性差,故复合碳纳米管材料,研究不同复合比对场发射性能的影响。（2）一维碳化硅与导电聚合物复合场发射阴极的制备与性能研究通过循环伏安法在一维碳化硅纳米线上涂覆聚苯胺和聚吡咯涂层,该方法简便、可行并且能够控制涂层的厚度。与原始碳化硅相比,碳化硅/聚苯胺和碳化硅/聚吡咯的平均开启电场分别从1.84降至1.44和1.04 V/?m。碳化硅/聚吡咯的最低开启电场甚至大幅下降至0.95 V/μm,这表明通过沉积聚苯胺和聚吡咯,由于电导率的提高,改善了场发射性能。但是,随着沉积厚度的不断增加,电导率将达到饱和,而过厚的涂层会阻塞有效的场发射点,并降低阴极的有效场发射电流密度,从而导致场发射性能变差。故本文研究了电导率效应和厚度效应的协同作用,找到最优的厚度,并证明碳化硅/聚吡咯在真空场发射电子设备领域具有潜力。（3）二维碳化钛场发射阴极的制备与性能研究尽管Ti3C2Tx已在诸如电存储设备的应用中得到了广泛的研究,但关于Ti3C2Tx在场发射领域的报道很少。本文通过在室温下利用氢氟酸将Ti3Al C2中的Al层刻蚀掉来制造二维Ti3C2Tx MXene,并将其用作场发射器件的阴极。该器件具有较好的场发射性能,具有2.7 V/?m的低开启电场强度和出色的稳定性,远低于一维碳化钛纳米线（7.1 V/?m）和大多数其他二维阴极材料,例如Mo S2和石墨烯等。通过我们的研究表明,由于刻蚀后扩大的层间距,其独特的手风琴结构具有均匀分布的尖锐边缘,一方面作为额外的场发射点,另一方面更大的层间距降低了场屏蔽效应。数值模拟的结果表明,尖锐边缘处的局域电场强度确实明显高于其他地方。换句话说,由于增加的层间间隔而暴露出更尖锐的边缘,这可以大大提高场发射性能,我们发现的边缘效应与以前的其他报道也吻合。因此,二维层状碳化钛可以应用于除能量存储和转换设备以外的真空电子设备领域中。