以GaN为代表的Ⅲ-Ⅴ族直接带隙半导体由于具有带隙宽（Eg=3.39 eV）、低的功函数（4.1 eV）,好的物理和化学稳定性,机械强度,以及低的电子亲和势（2.7-3.3 eV）,成为一种具有很大潜力的场发射阴极材料。所制备的场发射阴极器件要比硅（Si）或者其他传统半导体拥有更长的寿命。本文结合理论计算与实验制备两方面进行不同浓度P掺杂GaN纳米线场发射性质的研究。在理论方面:利用每性原理密度泛函理论,计算了不同浓度P掺杂GaN纳米线模型的形成能,能带,态密度和功函数,分析了 P原子的引入对纳米线电子结构的影响。首先,根据形成能的计算结果,得到单个掺杂P原子更容易替代GaN纳米线最外层的Ga原子,形成最稳定结构。对于双原子和三原子P掺杂,P原子更倾向于替代位于GaN纳米线最外层相隔最近的Ga原子以形成高度对称的稳定结构。其次,P杂质原子的引入,修饰了 GaN纳米线的能带结构,使得纳米线费米能级附近引进施主能级,带隙减小。最后,随着杂质P原子的引入,P掺杂GaN纳米线的功函数明显降低。单个P原子掺杂GaN纳米线的功函数最低,为3.097 eV,比未掺杂GaN纳米线降低了1.089 eV。在实验方面:采用化学气相沉积方法,以Ga2O3为Ga源,NH3为N源,P2O5为掺杂源,通过控制制备工艺,得到形貌相似的三个不同浓度P掺杂GaN纳米线样品,掺杂浓度分别为2.24%、3.52%、6.43%,与理论计算中的三个浓度2.08%、4.17%和6.25%接近。分别对三个样品进行SEM、EDS、XRD和TEM表征,结果表明掺杂后的GaN纳米线仍为六方纤锌矿结构,且P成功地掺杂进了GaN纳米线中。通过场发射测试仪,对实验中制备出的三个不同浓度P掺杂GaN纳米线进行表征,对比得到的J-E曲线可知,当掺杂浓度最低为2.24%的P掺杂GaN纳米线的开启电场为最小值4.4 V/μm。对比课题组制备出的本征GaN纳米线的开启电场（7.0 V/μm）有明显的提高,说明P原子的引入可以改善GaN纳米线的场发射特性,低浓度掺杂更有利于场发射特性的提高。