利用三维粒子模拟软件对大面积生长无序碳纳米管冷阴级三级结构发射特性进行仿真,对六边形、三角形和正方形3种不同网孔结构栅网下的碳纳米管冷阴极场致发射特性进行研究。通过计算冷阴极表面电场分布及场致发射电子注的通过率,得到不同图形发射效率随网孔尺寸变化的规律。进一步横向对比,得出栅网最佳图形为六边形的结论,其最大电子注通过率为75%。

基于电场叠加原理,利用悬浮球模型给出了带栅极纳米管顶端电场与电场增强因子,分析了碳纳米管与衬底之间的接触电阻、器件几何参量以及阴栅极之间的电介质对器件场发射性能的影响. 结果表明：接触电阻大大降低了碳纳米管阴极的场发射电流,当接触电阻超过100 kΩ时,发射电流密度非常小,此时需要更高的阳极开启电压;当阴栅极之间的电介质为真空时,阴极电子发射性能最佳;除了碳纳米管的长径比之外,栅孔半径、阴栅极间距以及阳极距离等的优化设计,也能提高器件发射性能;通过栅极偏压的调制,可以降低阳极驱动电压.

基于碳纳米管冷阴极实验测试结果，采用三维粒子模拟软件对大面积碳纳米管冷阴极的场致发射特性进行了仿真，研究了栅网结构不同尺寸对碳纳米管冷阴极场致发射特性及电子注通过率的影响，并在此基础上设计出面积压缩比为18，输出电流密度为14.9 A/cm2的带状注电子枪。为进一步研制碳纳米管冷阴极电子光学系统和相关微波、毫米波电真空辐射源器件提供了技术基础。

在阴极玻璃面板上研发了一种新型的一体式冷阴极.印刷的银浆被烧结后用于形成银底电极.制备了薄层底电极浆料, 其中含有大量碳纳米管.将薄层底电极浆料印刷在银底电极表面, 然后再将普通碳纳米管浆料制作在烘烤的薄层底电极浆料上.利用高纯度氩气作为保护气体, 在烧结炉中对这两种浆料同时进行烧结.烧结后的薄层底电极将和银底电极相互融合在一起, 碳纳米管层则覆盖于薄层底电极的表面.同一阴极像素中制作了两个碳纳米管发射极.备用碳纳米管发射极的存在, 有利于延长整体显示器的使用寿命.利用薄层底电极作为碳纳米管层和银底电极之间的中间层, 能够有效改善碳纳米管的粘贴性能, 同时增强二者之间的可靠欧姆接触.利用碳纳米管作为阴极制作了一体式冷阴极场发射显示器.该显示器具有良好的发光图像质量以及更好的场发射特性.与普通碳纳米管阴极场发射显示器相比, 一体式冷阴极场发射显示器能够将开启场强从2.11 V/μm减小到1.68 V/μm; 将最大场发射电流从905 μA提高到1 866.2 μA; 数值为367 μA场发射电流的电流波动不超过4.5%.该一体式冷阴极场发射显示器已经以稳定的发光亮度而连续运行10余天.

实现了一种采用聚苯乙烯纳米球自组装技术和微机械制造技术加工的场发射阴极用亚微米栅极微孔阵列。设计了一套完整的工艺实验方案，首先采用微球自组装技术获得了亚微米级金属网孔掩膜，然后通过反应离子刻蚀技术获得了亚微米栅极孔阵列，从而实现了集成度高、分布均匀的周期性亚微米孔洞阵列的制备，微孔集成度达到108cm-2。实验研究了氧气刻蚀聚苯乙烯微球的规律。采用金属掩膜，四氟化碳干法刻蚀二氧化硅，获得了深度为500 nm的微孔。实验结果证明该工艺方案是一种获得大面积、均匀分布、集成度高的场发射冷阴极栅孔阵列的有效方法。

对TPI1-10k/50型冷阴极闸流管应用的同步特性开展了研究,通过对闸流管触发参数包括储氢加热电压、直流预电离电流、辅助触发脉冲电流、以及主触发脉冲电流的实验研究,实现了该闸流管在工作电压40 kV、工作电流16 kA、脉冲宽度200 ns、重复频率20 Hz条件下,延时抖动约2 ns。另外通过实验研究发现,通过调节触发参数,可以实现开关延时的调节,达到40 ns范围内精确到±1 ns。

离子束辅助镀膜沉积过程中，绝缘薄膜表面的电荷积累效应严重影响了薄膜质量。通过对宽束冷阴极离子源引出栅部分的改进，采用分时引出电子和离子方法，使正负电荷中和，以消除薄膜表面的放电现象，并对引出电子束的束流密度、能量、发射角等参数进行了测试。实验结果表明：在引出电压为600V时，电子的平均能量为100eV左右；引出电子束的发射角可以达到±40°，在±15°范围内的束流密度波动小于±5%。引出电子的束流密度较同参数下的离子束流密度小，通过调节脉冲电源的占空比，可达到很好的中和效果。

以开发空气环境中低电压离子源和光电器件为目的,采取光照辅助电化学阳极腐蚀法结合水热铁钝化法制备了一 种新型多孔硅。研究了此多孔硅在空气环境中的电子发射性能和光电响应特性。发现这种多孔硅在空气环 境中有2[EQUATION]3 min较稳定的电子发射性能；且具有黑暗下即有开路电压([EQUATION]120 mV)和光照下有反向电 压([EQUATION]30 mV)的光电响应特性。结果表明,这种新型多孔硅具有空气环境下低电压离子源和光电响应器件的开发潜力。

在宽束冷阴极离子源和端部霍尔离子源辅助沉积情况下,利用南光ZZS700-1/G箱式镀膜机,通过实验分别验证了这两种离子束辅助沉积对光学膜层透过率和应力的影响.通过对大量实验数据进行分析,得出利用低能量和大电流离子束辅助沉积光学薄膜时,膜层性能优于高能量离子束辅助沉积膜层.分析了膜层特性改变的原因,并提出了合理的工艺参数.实验结果表明,低能量、大电流的离子束辅助沉积使光学薄膜的性能更佳.