作为人机交流最直观的器件，显示器件的应用领域已经深入到社会发展的各个层面。随着信息社会的发展和人们审美水平的提高，显示器件呈现出高画质、平面化、数字化的发展趋势。在20世纪显示器件领域独占鳌头的CRT显示器因其体积大，质量大已经逐步退出市场，以液晶显示器为代表的平面显示器件正蓬勃发展，其中CRT显示器的平板化器件——场发射显示器件因为其对CRT显示质量和基本技术的继承，多年来一直是平板显示技术领域中的研究热点。场发射显示器件因为其发光原理与CRT相似，而平板化结构与当下流行的LCD、PDP显示器相似，所以核心技术是场发射阴极，包括阴极结构和阴极材料。本文使用本实验室提出的具有自汇聚特性的平面栅形表面传导场发射阴极结构，以在平行电极中间位置的薄膜作为电子发射材料，模拟了介电材料和电极形貌对电极附近薄膜发射出来的电子的轨迹的影响，找到了可以提高电子发射效率的电极形貌。本文利用有限元方法对电极周围电子发射轨迹的模拟，发现靠近电极处虽然电场强度很大，但是发射的电子却无法到达阳极。模拟计算表明：栅极和阴极产生的电场会屏蔽阳极与阴极产生的电场，从而导致电极附近的电子到达不了阳极板。改变电极形貌，模拟电子轨迹发现电极形貌对电子轨迹有很大影响。综合模型参数，得到最佳参数组合，电极高度H为0.5μm、弧边半径为20μm的弧边电极模型，在阳极电压为400V下计算得到的电极附近能到达阳极的电子起始位置到阴极的最小距离仅为0.2μm。同时考察场发射阴极介电材料和电场分布的关系，发现在矩形电极模型中，介电材料介电常数的增大会提高电极附近的电场强度，大的介电常数有助于减小矩形电极附近能到达阳极的电子起始位置到阴极的最小距离。对栅极附近电子轨迹进行模拟，模拟结果同样表明降低电极高度，使用大半径的弧形电极可以帮助减小电极附近能到达阳极的电子起始位置到阴极的最小距离。