本文探讨了两种有希望用作冷阴极场发射电子源的新型材料：石墨薄膜和氧化锌一维纳米材料。这两种材料都具有制备工艺简单、制备时基底温度不特别高、易制成大面积薄膜的优点。 利用一种廉价的胶体石墨水剂为原料，将其直接涂敷于硅片(100)面上，制成了石墨涂层薄膜。超高真空系统中的场发射测试发现该薄膜能达到最大场发射电流密度为0.3mA/cm2，场发射仅局限于样品边缘部分。随后将石墨薄膜在10-3帕的低真空下进行了场发射测试，仍然较好的遵循FN公式，表明石墨的确是一种耐恶劣真空环境的场发射材料。 使用氮离子(N+)溅射轰击对石墨薄膜进行了后期处理。经N+轰击处理后，从SEM像可以看到，片层石墨转化为较整齐排列的锥尖阵列，尖端密度～108cm-2。XPS谱证实有许多N原子注入薄膜，膜内存在大量sp2C-C和sp2C-N杂化轨道键。也即是说，C元素依然是样品表面的主要成分，只是一部分C原子被N原子所取代。场发射测试表明，整个薄膜在发射的均匀一致性方面有较明显的改善。开启场强(当场发射电流密度j=10μA/cm2时)为9.25V/μm，阈值场强(当j=1mA/cm2时)为18.75V/μm。且可达到最大场发射电流密度为1.65mA/cm2，远优于最初的0.3mA/cm2。 还探索了另一种改进石墨薄膜场发射性能的方法：砂纸按压法。采用砂纸按压处理后的石墨薄膜的最大场发射电流从最初的0.3mA/cm2增大到1.25mA/cm2，且发射中心明显增多。只是还需在增加可操控性方面继续做出努力。 在非真空环境下，采用了一种简单的热蒸发方法，利用ZnO和C粉末混合物为原料，在N型硅片基底上合成了非定向的氧化锌纳米线阵列。整个制备过程中未引进其它材料作为催化剂，且基底温度始终保持在500℃以下。这对于使用直接生长法制备场发射显示器件十分有利。 SEM、TEM、XRD、XPS分析表明，产物为沿C轴生长的六角结构的氧化锌单晶纳米线；这些纳米线长度在几十微米左右、直径在几十纳米范围内，可能提供较大的场增强因子。 在超高真空系统中研究了氧化锌纳米线阵列薄膜的场发射。表面加热脱附处理后，得到了4.0V/μm的开启场强(场发射电流密度为10μA/cm2)和4.7V/μm2的阈值场强(场发射电流密度为1mA/cm2)。通过透明阳极观察到，整个薄膜表面具有均匀高密度的场发射中心分布。在保持阴阳极间电压为2.75kV的条件下，对氧化锌纳米线阵列进行了72小时的电流稳定性测试。在稳定性实验某一阶段中，场发射电流几小时一次发生骤降，最终测试结束时电流降为最初的80﹪左右，表明该方法制备的纳米线和基底附着力不够强，有待改进。 这些初步结果既描绘出氧化锌纳米线阵列作为冷阴极场发射电子源应用于未来电子器件的前景，又指明了主要障碍。必须解决纳米线和基底的匹配问题，保证纳米线阵列牢固附着于基底，即使工作在较大场发射电流条件下也不会脱落，使电子源具有较长的寿命。