ZnO不仅是一种性能优异的宽带隙半导体材料,而且具有熔点高、抗氧化,机械性能及化学稳定性好等优点。ZnO纳米棒阵列制备工艺简单、形貌易于控制,在场发射领域具有很好的应用前景。场发射冷阴极是真空微电子器件的核心部件。与其它电子发射相比较,它具有体积小、重量轻、响应快、电流密度高、能耗低、耐高温、耐辐射等一系列优点,因而在显示器、传感器、光刻及存储等领域具有广阔的应用前景。如何获得形貌和尺寸可控、场发射性能优异的ZnO纳米棒结构,是实现ZnO基场发射器件化与应用的前提与基础。本论文针对这一实际需求,确立了“电化学沉积法制备ZnO纳米棒阵列→调控其形貌与尺寸→场发射性能优化→建立理论模型指导实验→实验验证理论模型”的研究思路,开展了系列工作,所获得的主要创新成果如下:　　 (一)为了增强ZnO纳米棒与衬底的附着力并降低接触电阻,采用电化学沉积法,在无任何种子层或缓冲层的导电衬底上,制备了具有平头六棱柱形貌、尺寸可控的ZnO纳米柱阵列。　　 (二)ZnO纳米锥场发射性能比纳米柱的强,其顶端越尖锐,场发射性能就越好。通过稀释电解液并控制稀释的速度,获得了尖锐程度可控、场发射性能较优异的ZnO纳米锥阵列。　　 (三)研究了不同形貌与尺寸的ZnO纳米棒阵列的场发射性能,以及测试方法、极板间距、气体分子的吸附与烧蚀作用等外在因素对场发射性能的影响规律。　　 (四)为了更深入研究ZnO纳米锥的场发射性能,构造了“面电荷圆盘”场发射理论模型；建立了场增强因子表达式,并研究了场增强因子与发射体几何参数和测试环境参数之间的关系；最后,对理论计算结果进行了实验验证。