冷阴极在真空电子器件中有重要应用。寻找低阈值发射电场和高发射电流密度的场发射材料是制作冷阴极的技术关键。新型冷阴极电子发射材料研究的一个主要方向是场发射准一维纳米材料的研制。　　 本论文以探索有潜力的新型冷阴极电子发射材料、开拓半导体准一维纳米材料场发射规律的研究为目标,开展碳化硅(SiC)准一维纳米材料的制备技术及其生长机制、它们的场发射特性和发射机理的研究,在碳化硅准一维纳米结构制备方法、场发射规律和解决它们在冷阴极应用上的关键基础性问题上取得有创新意义的结果。本论文的主要研究成果概括如下:　　 1、自主发展了催化-热蒸发制备碳化硅纳米结构的技术,成功制备出不同几何结构的碳化硅准一维纳米材料,并获得了能够实现单晶碳化硅纳米棒或线的生长条件。利用自主发展的催化一热蒸发技术,制备出碳化硅纳米尖针、碳化硅纳米树、碳化硅纳米线、碳化硅纳米棒、碳化硅纳米结等,所制备的碳化硅纳米棒或线是单晶结构,它们的形式有粉体纳米结构、碳化硅陶瓷片基的纳米棒或线薄膜、导电平面衬底基的纳米棒或线薄膜。　　 2、提出可以通过生长条件控制纳米线或棒尖端的形状,降低其曲率半径可以降低场发射启动和阈值电场,并在实验上得到证明。通过控制制备条件,成功制备出尖针状碳化硅纳米棒粉体材料,场发射表明它具有低电场发射的特性和优秀的发射稳定性。　　 3、发展了在碳化硅陶瓷片衬底上直接生长碳化硅纳米棒薄膜的技术,并较系统地研究了所制备纳米棒薄膜的场发射特性,获得了较好的场发射特性和纳米棒几何结构对场发射特性影响的规律。研究结果表明:碳化硅陶瓷片衬底上生长的细小直径碳化硅纳米棒薄膜,在电流密度为10μA/cm2下开启电场为1.72MV/m,在电流密度为10 mA/cm2下阈值电场为2.9 MV/m,在电场为3.31 MV/m时电流密度可以达到69.29 mA/cm2,并且具有良好的发射稳定性。　　 4、研究了碳化硅准一维纳米材料在冷阴极电子源上应用的几个关键基础问题,并实现了在导电衬底上制备出碳化硅纳米棒或线薄膜,实现了碳化硅准一维纳米材料的复合薄膜电子源。围绕冷阴极电子源应用,研究和发展方法,解决在导电平面衬底上制备碳化硅准一维纳米结构薄膜的问题。采用自组装直接生长方法,实现在金属衬底和硅衬底上制备碳化硅纳米棒或线薄膜；采用复合结构与印制技术结合的方法,以粉体碳化硅准一维纳米结构为源材料,成功制备出碳化硅纳米棒基的复合薄膜冷阴极电子源。　　 5、获得了温度、气氛对碳化硅陶瓷片基的碳化硅纳米棒薄膜场发射特性影响的规律,主要表现是:1)开启电场随温度的增加而减小,高温区场发射和热电子发射并存。在温度升到约300℃时,开启电场的界限开始变模糊,开始由场电子发射转变为热.场电子发射。2)在有氦气气氛和低真空度条件下,碳化硅纳米棒薄膜的场发射I-E特性曲线向低场区移动。在系统真空度较低情况下,碳化硅纳米棒薄膜的场发射出现非线性现象。