本论文针对当前薄膜型场发射冷阴极研究的热点问题——如何提高场发射电流密度并降低阈值电压,分别从厚度、表面以及结构调制的角度,研究各种因素对其场发射性能的影响。一方面旨在通过调制优化器件结构,促进真空微电子器件的应用;另一方面希望通过结构的优化研究场发射的物理机制和规律。研究了薄膜厚度对铝镓氮薄膜（GaN为例）场发射性能的影响。实验表明5nm超薄膜具有非常优异的场发射性能,在设定电流密度为1μA/cm²时,开启电场仅为0.78V/μm（为目前报道的GaN薄膜场发射最好结果）;对普通薄膜而言,同时存在一个场发射最佳膜厚值（本文为20nm）。薄膜厚度对场发射性能的作用,可能是薄膜内部空间电荷密度、有效势垒面积和电子散射三者共同作用的结果。研究了表面处理对铝镓氮薄膜（AlN为例）场发射性能的影响。经过90min H等离子体处理,薄膜表面粗糙度从1.0nm增大到2.4nm,但电流达到0.1μA/cm²所需电场从45V/μm增大到71.4 V/μm,场发射性能降低。H等离子体处理饱和了薄膜表面的悬挂键,使禁带中的缺陷能级（带）减少,电子占据态密度变少,减少了电子源的供给,使样品的场发射性能降低。研究了结构调制对场发射性能的影响。首先研究了厚度调制对两层AlN/GaN结构场发射性能的影响,AlN/GaN薄膜开启电场要比单层结构的AlN、GaN薄膜小一个数量级,场发射性能明显优于单层结构。初步探索了成分调制对铝镓氮薄膜场发射性能的影响,制备了Al_0.3Ga_0.7N复合半导体,发现其具有十分优异的场发射性能。