陰極作為真空電子器件的電子發射源，對器件的性能起著至關重要的作用，被喻為是真空電子器件的“心臟”。大發射電流密度陰極是實現大功率微波器件的最為關鍵的技術問題。目前的電子發射源有熱陰極和場發射陰極兩種，熱陰極發射穩定，但加熱功耗大，不利于器件微型化和集成化的發展趨勢；場發射陰極由于其發射機理的特殊性，目前仍處于研究和開發階段，尚需時日才能裝配并應用在真空器件中，作為強大的電子發射源。

　　碳納米管由于其優良的各種性質，被作為是良好的電子發射材料并已經開展電子發射的研究數十年了。碳納米管發射體理論上可實現高達106A/cm² 的大電流密度發射，并已在實驗得到6A/cm² 的發射電流密度。但是由于碳納米管發射體在生長過程中的可控性較差，并對生長環境有著極為苛刻的要求，目前還沒有成功制備出應用于各種大功率微波電子器件的合適的陰極陣列，同時，由于實際碳納米管在場致發射過程的復雜性，需要考慮場屏蔽效應，器件放氣，發射體過熱燒毀等因素，需要對制備的陰極從襯底、圖案、制備環境等新的要求。

　　本文通過熱絲-化學氣相沉積的方法，將在傳統熱陰極表面生長碳納米管發射體陣列(實驗中使用了CRT 中的陰極)。運用堆棧式催化劑結構，實現碳納米管在小區域的定向可控生長；同時，采用熱陰極自加熱的方式，實現了生長過程中局部加熱，溫度可控，生長過程的示意圖如圖1 所示。生長所使用的熱陰極表面如圖2（a）所示，生長制備得到的陰極表面碳納米管發射體形貌如圖2（b）所示。

　　由于在傳統熱陰極表面上制備得到碳納米管發射陣列，同時在制備過程中只利用原有熱陰極的加熱裝置，因此不需要對陰極乃至整個器件的結構做出任何調整。利用器件中已存在的電子槍結構，實現冷陰極場致發射的電流調節，實現大電流密度發射。