金刚石具有许多优异的特性,比如高热导率、高击穿电压、耐辐射性、低热膨胀系数和良好的化学稳定性,因此被人们认为是下一代半导体器件的重要候选之一。由于其还具有良好的场发射效果,有望作为平板显示用冷阴极或作为冷电子源应用于平板显示、大功率微波管等领域。纳米碳基薄膜包括纳米片、纳米管、纳米棒、纳米粒、纳米线等,由于其具有独特的光电、物理、化学、机械和压电特性,近年来得到了飞速发展。其作为阴极电子源时开启电场较低,故引起了人们极大的兴趣。研究出场致电子发射特性优异的碳基电子“发射器”逐渐成为研究热点。目前,制备碳基薄膜的方法主要有氧化还原法、杆涂层法、外延生长法、叠层法和化学气相沉积（CVD）法。相较于其它制备方法,CVD法能够制备出更大面积和更高形貌密度的碳基薄膜,过程更加可控,不存在电极污染物,并且可以维持较低的成本。本文的研究工作主要是利用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）方法在硅片上合成了一种新的复式场发射阴极。这个新器件通过依次在硅片上沉积一层金刚石薄膜和一层纳米碳薄膜制备而得。实验过程中,我们利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、X射线衍射（XRD）谱和拉曼（Raman）光谱等检测手段对所制得的各膜层的表面形貌、组成结构等进行了各种测试分析,最后利用我们实验室拥有的CS-380高真空测试台在1×10^-4Pa的高真空度下对其场发射特性进行了检测和分析。最后发现这种“金刚石/纳米碳膜”复式场发射阴极,比单层纳米碳阴极具有更高的场发射电流密度（相比同一实验条件下制备的单层碳膜,复式阴极的最大场发射电流密度提高2倍以上）;同时复式场发射阴极也比单层金刚石具有更好的场发射特性和更低的开启电场,我们对实验结果进行了较为合理的解释。本文的研究结果表明金刚石/纳米碳膜复式场发射阴极是一种极具潜力的高效场发射阴极。