场发射显示器件是真空微纳电子器件及纳米材料应用研究的热点之一。进入九十年代以后，纳米材料的发展为场发射显示器的研究提供了更多性能优异的可选择材料。由于大面积平板显示成为当前市场的发展主流，则从制备工艺和成本考虑，丝网印刷技术为制备大面积场发射显示器件提供一种高效、廉价的途径。而为了实现低压调制和提高亮度，设计和发展三极结构的场发射显示器件是一个必然的研究方向。 现有的丝网印刷型场发射显示器件远未达到应用的要求，对它的研究也处于初级阶段。如何提高丝网印刷后无序的纳米材料阴极的发射性能是场发射显示器件中要解决的首要问题；设计并实现三极结构则是制备出器件的关键所在。因此，本论文的研究围绕着场发射显示器件制备中的两个关键性问题展开：丝网印刷型阴极及其相应的器件三极结构。本论文的主要工作及成果可概括如下； 1．回顾了场致发射的基本原理Fowler-Nordheim（FN）公式，参考并总结了对FN公式的相关修正，结合实验室中获得的丝网印刷型碳纳米管阴极的发射实验数据，发现FN公式用于解释该发射实验数据存在一定的误差。由此提出了丝网印刷型碳纳米管阴极发射的物理模型，并分别从发射体温度、丝网印刷型阴极表面状况和材料的功函数三个方面对经典的FN公式用于解释丝网印刷型厚膜阴极发射机理加以补充说明。应用数值模拟的方法论证了该物理模型中阴极表面的平均场增强因子随着电压的升高而下降的趋势，亦即很多文献报道过的FN曲线在高电场下“上翘”的结论。 2．通过丝网印刷技术制备大面积场发射显示用阴极已经发展了近十年时间，但如何提高该类阴极的发射性能是问题的关键。本文提出了将锌粉添加到碳纳米管浆料中，将在高温下抑制碳纳米管的氧化问题，并结合表面酸刻和超声的工艺，对丝网印刷型碳纳米管表面进行改善和清洁处理，使得丝网印刷型碳纳米管阴极的场发射性能得到明显的改善。 3．考虑到四针状氧化锌在经过大面积制备后发射尖端能自发有序排列的优点，采用丝网印刷四针状氧化锌结构的方法来制备氧化锌冷阴极并进行了场发射的测试。发现了丝网印刷工艺过程将会大量折断脆弱的四针状针尖或针须，从而丝网印刷四针氧化锌阴极的发射性能将大打折扣。引入了旋涂工艺制备表面均一的四针状氧化锌阴极，使得该阴极的开启场强和阈值场强得到极大的降低，并通过将碳纳米管混入四针状氧化锌浆料中作为改善电子传输介质，有效的改善了阴极电子传输性能，制备得到性能优异的混合式冷阴极，该阴极的开启场强低至0．6V/μm，阈值场强为1．5V/μm。 4．在阴极的测试过程中考虑到器件放气的因素，采用了气体放电的原理解释了打火、电流不稳定、真空击穿及器件损坏等一系列现象。提出了一种将高温烘烤和电流辅助放气结合的综合老练排气方法，对阴极进行有效的排气和老练处理，极大的提高了阴极的最大发射电流，明显减少了发射过程中打火现象的产生，保证了器件工作的稳定性。 5．三极结构是场发射显示器件制备过程中的难点，文章综述了现有的几种成功的三极结构的优缺点后，结合现有的制备工艺，提出了一种背阴极式场发射三极结构并给出数值计算模型的方法，计算得到良好的调制效果，并给出这种结构的工作模式，最终通过实验论证了该结构的可行性。该结构具有制备工艺简单，阴极面积较大等优点，适合运用在大电流的电子器件中，为三极结构的制备提供了又一种可选择方案。