本论文致力于研究制备一种低能耗，场发射性能优异而且结构稳定的冷阴极场发射材料。首次将磁过滤等离子体技术与模板法纳米材料自组装技术相结合，制备高质量非晶金刚石纳米尖点阵列。试验结果表明，非晶金刚石纳米尖点阵列具有优异的场发射性能，其开启电场低于目前已报道的所有场发射材料。文章的第一部分主要是理论介绍。首先对磁过滤阴极弧等离子体技术、阳极氧化铝（AAO）模板的制备及应用、低维纳米材料和非晶金刚石的研究现状，四项我们开展工作的理论依据进行详细的介绍和讨论。对自行设计搭建的60°弯管磁过滤等离子体装置进行引弧针、弧屏蔽罩、过滤挡板等方面的改进后设备连续工作时间可达5小时，而国际上某些同类装置仅可连续工作几分钟。利用磁过滤等离子体技术结合氧化铝模板制备技术，在室温条件下成功地制备了非晶金刚石纳米尖点阵列，sp3含量高达72.1％。FESEM分析表明：纳米尖点分布均匀，形状规则。场发射性能测试结果显示：样品开启电场仅是0.04V/μm。我们这一结果比目前国际上报道的最好结果（开启电场1V/μm）要低1个数量级。应该可以说这是目前国际上的最好结果之一!详细讨论了沉积参数对非晶金刚石纳米尖点阵列的质量影响。结果显示，氩气分压对尖点阵列的形貌有较大影响，我们认为尖点阵列的生长是成核于模板孔洞壁，在一定条件下长大成为大面积有序尖点的过程。考察基底偏压对非晶金刚石尖点阵列结构中的SP2/SP3的影响。通过Raman光谱和X射线光电子能谱（XPS）分析发现，当基底负偏压不超过50V（左右）时，样品中的SP2相对含量随基底负偏压的的升高而下降，当基底负偏压超过50V（左右）时，样品中的SP2相对含量随基底负偏压的的升高而急剧上升。分别对非晶金刚石纳米尖点阵列进行掺N和掺Cu处理。场发射结果表明，N元素和Cu元素的掺入分别导致了非晶金刚石纳米尖点阵列场发射性能不同程度的改善。由红外光谱分析得知N在样品中以C-N、C=N等键合的形式存在，场发射开启电场有一定程度的降低，发射电流显著增大，最大电流密度为98mA/cm2。而Cu在样品中以单质形式存在，没有与C形成化合键。掺Cu样品的场发射开启电压变化不大，发射电流明显上升。本课题的研究方法主要是：掌握影响尖点阵列的控制参数及制备规律，制备出不同形貌、密度的纳米尖点阵列，保证可重复性，为产业化提供保障。利用不同元素的掺杂，改善非晶金刚石的性能缺陷，提高其综合性能，拓宽应用范围。该高质量非晶金刚石纳米尖点阵列材料的研制成功，将极大的推动冷阴极场发射显示技术及真空微电子领域的发展。