碳纳米管具有独特的电学、磁学性能，可以应用到下一代分子电子器件中。碳纳米管发射电子所需要的电场较低，是一种理想的场发射阴极材料，可用于制备平面显示器和纳米晶体管；碳纳米管有较大的比表面积，表现出独特的表面效应，可作为吸波材料、储氢材料和催化剂载体；另外碳纳米管具有优良的力学性能，使其在航空、航天等高技术领域有着广阔的应用前景。　　 要实现碳纳米管的应用，必须解决碳纳米管的结构调控问题，因此本文主要研究了碳纳米管阵列的结构调控及场发射性能。通过热化学气相沉积法制备了密度高，定向性好的碳纳米管阵列，通过对比得到最佳实验工艺参数；利用MEVVA离子源强流离子注入技术分别在碳纳米管中注入Zn离子和Ag离子，通过SEM、HRTEM、XPS和场发射测量仪进行注入前后形貌、化学态、场发射性能的表征和测量；并对碳纳米管横向悬空生长进行了初步的尝试。　　 化学气相沉积法制备定向碳纳米管阵列的最佳工艺参数为：Fe催化剂薄膜厚度5nm；左，右扰流装置距样品距离分别为11cm和23cm；氨气刻蚀时间10分钟；C2H2/H2流量为86/600ml/minute；反应温度750℃；反应时间30分钟。　　 离子注入使碳纳米管顶端由层状石墨结构变为无定形结构，直径增大，由管状变为线状。注入后的Zn与碳原子固溶，注入后的Ag以纳米颗粒形态镶嵌在碳的无定形结构中。较低剂量的Zn离子注入或Ag离子注入对碳米管阵列的场发射性能有改善，原始碳纳米管阵列的开启电场和阈值电场分别为0．80V/μm和1．31V/μm，Zn离子注入后形成的复合C：Zn结构能使场电子发射的开启电场和阈值电场分别降低到0．66V/μm和1．04V/μm； Ag离子注入后形成的复合C：Ag结构能使场电子发射的开启电场和阈值电场分别降低到0．68V/μm和1．09V/μm。此变化是由于离子注入后形成的复合结构的功函数较低：原始碳纳米管阵列功函数为4．59eV，Zn离子注入和Ag离子注入后复合结构最低有效功函数为4．04eV和4．23eV。较大剂量的Zn离子注入或Ag离子注入会造成碳米管阵列的场发射性能降低，这是由于大剂量的离子注入使碳纳米管顶端产生了严重的损伤，碳纳米管顶端变粗并出现严重的变形和粘连，从而使碳纳米管长径比降低，导致场增强因子降低。　　 在碳纳米管的横向生长过程中，较厚的催化剂薄膜厚度（120nm）和较短的生长时间（20分钟）有利于碳纳米管横向悬空生长。