ZnO作为直接宽带隙半导体材料，具有优异的热稳定性、负电子亲和性、丰富的纳米结构以及独特的光电特性，有广阔的应用空间，是制备场发射阴极的理想材料。基于器件应用的需求，人们常常通过控制ZnO纳米材料的生长条件来调控材料的微观结构，以达到改善材料性能、提高场发射性能的目的。在此基础上，为了实现便携式可弯曲平板显示，我们研究了柔性衬底上Al和In掺杂对于ZnO纳米材料场发射性能的影响。本文采用化学气相沉积法在铜箔上分别制备了ZnO、ZnO:Al和ZnO:In纳米材料，对它们的场发射性能进行了对比研究。主要研究内容及结果如下：　　（1）Al掺杂ZnO纳米材料的制备及其场发射性能　　在750℃生长温度下制备了ZnO和ZnO:Al纳米材料，结果显示，两种样品都是呈六方纤锌矿结构的纳米棒阵列，沿C轴择优生长，Al成功掺入ZnO的晶格中。ZnO纳米棒阵列的开启电场为7.02V/μm，场增强因子β为1927；ZnO:Al纳米棒阵列的开启电场为5.58V/μm，场增强因子β为2962。Al的掺杂明显地提高了ZnO纳米阵列的场发射性能。分析其中的原因主要在于Al的掺入能极大地提高ZnO中的载流子浓度，抬高了ZnO的费米能级。　　（2）In掺杂ZnO纳米材料的制备及其场发射性能　　在650℃下制备了ZnO:In纳米材料，材料以纳米线为主，产量较高长径比较大，垂直衬底生长，In进入了ZnO晶格，结晶性良好，开启电场为6.79V/μm，场增强因子β为1943，和生长良好的纯ZnO纳米阵列相比，ZnO:In纳米材料的场发射性能更为优异。可能原因是In占据了Zn的格位，In作为施主提供了更多的电子，导带电子浓度变大，提高了材料的场发射性能。掺杂In是改善ZnO场发射性能的有效手段。　　（3）In掺杂ZnO纳米材料制备条件的优化及其场发射性能研究　　①研究不同生长区域制备的ZnO:In纳米材料，我们发现，ZnO:In纳米材料对于在不同区域生长是很敏感的。当生长区域距反应源较近时（11cm），收集到的样品多为纳米线，长径比较大，且In进入了ZnO的晶格，材料优先呈线状生长，结晶性较好。11cm处收集的样品开启电场为6.14 V/μm，场增强因子β为2158，场发射性能非常优异。原因是In3+和Zn2+离子半径接近，In容易占据Zn格位掺入ZnO纳米材料中，从而抬高材料的费米能级，提高样品的场发射性能。距反应源11cm处为较佳生长位置。位置的不同，实际是生长源材料与掺杂源在空间的浓度分布不同，换言之，存在一个有利于掺杂生长的最佳的饱和蒸汽压。　　②研究不同生长温度制备的ZnO:In纳米材料，当生长温度为700℃时生成短棒状结构，长径比大，产率高。在生长温度介于550℃-700℃之间时，随着生长温度的提高，样品的场发射性能越好，但当温度继续提高时，样品的场发射性能反而变差，最佳生长温度为700℃，在这个温度下样品的场发射性能最好。开启电场低至3.01V/μm，场增强因子β高达7797，场发射性能十分优异。在这个生长温度下，In的掺入量可能较高，提高了材料的电子浓度，在相同的电场和逸出功（材料决定的）条件下，供应函数增大，导致电流密度增大，因此场发射性能较好。700℃为最佳生长温度。　　③在生长温度为700℃下研究了不同In掺杂浓度制备的ZnO:In纳米材料，SEM表明各个In掺杂浓度下制备的纳米材料均为纳米棒结构，结晶性良好。XRD、Raman谱和PL谱表明掺杂浓度为2wt.％时进入ZnO晶格的In可能较多，2wt.%为最佳掺杂浓度。场发射性能随着In掺杂浓度的升高先提高再降低呈抛物线状，当掺杂浓度为2wt.%时，样品的场发射性能依旧最好（开启电场为3.01V/μm，场增强因子β为7797），In2O3:Zn之比为2wt.%是最佳掺杂浓度。　　综合位置、掺杂比、温度三个方面来分析存在一个最佳的生长条件，即在距反应源11cm处，掺杂原料的配比In2O3:Zn为2wt.%、温度为700℃时，可以得到场发射性能最佳的ZnO:In纳米材料。　　论文对Al和In掺杂ZnO纳米材料的制备及其场发射性能进行了探索，分析了Al和In的掺杂对ZnO纳米材料场发射性能影响的机制，并系统探讨了生长区域、生长温度以及In掺杂浓度三个因素对ZnO:In纳米材料场发射性能的影响。三族元素Al和In能成功掺入晶格成为施主，有效地提高了导带电子浓度，极大地改善了ZnO纳米材料场发射性能，而且这个方法很容易在柔性衬底上实现，为在柔性衬底上制备优异的场发射阴极电子源提供了一种更好的选择。