1、石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成的六角型晶格單原子層二維晶體。有許多獨(dú)特的性質(zhì)，它是零帶隙的半金屬半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)異的電導(dǎo)率、良好的載流子遷移率、很高的熱導(dǎo)率、超高的比表面積以及優(yōu)異的力學(xué)性能，這些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)使得石墨烯具有良好的場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)。
　　場(chǎng)致發(fā)射是冷陰極電子發(fā)射。場(chǎng)發(fā)射陰極具有大電流、低功耗和冷發(fā)射的特點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景。石墨烯具有眾多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，使其成為理想的場(chǎng)發(fā)射陰極材料。
　　但是，目前石墨烯作為

2、場(chǎng)發(fā)射陰極一般都是成片隨機(jī)堆疊分布，局部場(chǎng)發(fā)射電子方向、電流密度隨機(jī)分布，發(fā)射穩(wěn)定性和均勻性較差，制約了其在場(chǎng)發(fā)射方面的應(yīng)用。
　　本論文針對(duì)上述的特點(diǎn)，以石墨烯為研究對(duì)象，在深入分析石墨烯場(chǎng)發(fā)射陰極基礎(chǔ)上，對(duì)石墨烯陰極結(jié)構(gòu)及其制備工藝作了創(chuàng)新性和探索性研究。提出了一種基于直立石墨烯環(huán)陣列的場(chǎng)發(fā)射陰極結(jié)構(gòu)和制造工藝。主要工作內(nèi)容有:
　　(1)利用COMSOL和自行設(shè)計(jì)的電子軌跡計(jì)算軟件對(duì)直立石墨烯陣列的場(chǎng)發(fā)射性能進(jìn)行仿真。

3、研究了陰極間距和陰極周?chē)橘|(zhì)對(duì)場(chǎng)發(fā)射性能的影響。仿真結(jié)果表明陰極周?chē)橘|(zhì)對(duì)其場(chǎng)發(fā)射性能影響甚微，但是陰極間距的影響比較顯著。綜合考慮陰極電壓的調(diào)制作用和制作工藝的局限，陰極間距取5-10μm較為合適。
　　(2)設(shè)計(jì)了凸起和凹洞兩種Ti-Cu-Ti的基底結(jié)構(gòu)，采用磁控濺射鍍膜、光刻及蝕刻等工藝制備了兩種基底，對(duì)制備過(guò)程中的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，得到了能夠在凸起和凹洞側(cè)壁生長(zhǎng)石墨烯的基底。
　　(3)采用乙炔作為碳源，采用LPC