Abstract
由於微電子技術的成功發展，使得真空微電子元件在這幾年再度的受到矚目。因電子在真空下可傳輸的更快、更遠，而有較快的反應速度及較高的電子能量，所以真空微電子可操作在更高的頻率、功率及更廣的溫度範圍，其有潛力的應用如：平面場發射顯示器、微型化的微波管、可攜式的x光產生器及電子微影等等，其中又以場發射顯示器最受青睞。而發展場發射平面顯示器的關鍵技術在於製造有效率的冷陰極，其可在室溫下操作，以較小的工作電壓達到較高的電流。碳基材料如：鑽石、類鑽石因其獨特的負電子親合力(negative electron affinity, NEA)特性，及近幾年發現的奈米碳管，其近似一維結構的高長寬比(aspect ratio)，皆被視為絕佳的冷陰極材料。在此篇論文中，以這些碳基材料作為研究對象，探討其薄膜物理特性及以實驗為基礎配合半導體場發射理論，對場發射機制作一詳盡討論。