场致电子发射又称为冷阴极电子发射,它没有时间延迟、可瞬时启动、功耗低、不需要加热、可室温工作,大幅简化了阴极的结构。在显示领域既继承了CRT广阔的视角、高亮度、高分辨率等优点,又克服了CRT体积庞大、高功耗的缺点;在真空电子器件领域,具有瞬时启动、电流密度大、高频率的特点,同时可以缩小体积、减少响应时间、成本低廉,是十分理想的新型电子器件。本文采用热缩聚法,以尿素为前驱体在碳纤维和石墨衬底上生长g-C₃N₄。采用正交实验方案制备样品,对样品进行结构、形貌的表征与场发射性能测试,并通过极差分析法对测试结果进行分析,分析影响因素的主次顺序,进而确定优化的工艺参数。（1）采用干法粉体包覆生长工艺,在干燥的尿素粉体环境中通过热缩聚过程在衬底碳纤维和石墨片上生长g-C₃N₄。采用三因素四水平的正交实验方案进行样品的制备,然后对制备所得的样品进行结构、形貌的表征和场发射性能测试,并通过极差分析法对测试结果进行分析。分析结果表明:温度越高样品结晶性越好、被剥离颗粒尺寸越小,且分布更均匀密集,更有利于场发射性能。而在场发射测试结果的极差分析中,同样表明了温度是影响场发射开启电场和电流密度的最主要因素,且优化的工艺参数为:温度600℃,升温速率1℃/min,保温时间240min。在优化工艺条件下,以碳纤维为衬底的样品其场发射开启电场为0.56V/μm,在2.0V/μm时的电流密度为539μA/cm²;以石墨片为衬底的样品其场发射开启电场为5.35V/μm,在11V/μm时的电流密度为218μA/cm²。（2）采用湿法尿素水溶液生长工艺,在尿素的水溶液中通过热缩聚过程在衬底碳纤维和石墨片上生长g-C₃N₄。采用四因素四水平的正交实验方案进行样品的制备,然后对制备所得的样品进行结构、形貌的表征和场发射性能测试,并通过极差分析法对测试结果进行分析。分析结果表明:温度越高时,样品的结晶性更好,且被剥离为尺寸更小的不规则薄片,更有利于场发射性能。而在场发射测试结果的极差分析中,同样表明了温度对场发射开启电场和电流密度的影响最大,且优化的工艺参数为:温度550℃,升温速率5℃/min,保温时间120min。在优化工艺条件下,以碳纤维为衬底的样品其场发射开启电场为0.49V/μm,电场达2.0V/μm时电流密度为558μA/cm²;以石墨片为衬底的样品其场发射开启电场为5.25V/μm,而电场为11V/μm时电流密度为273μA/cm²。（3）通过优化的湿法工艺在碳纤维上生长g-C₃N₄后,采用溶胶-凝胶法制备ZnO/g-C₃N₄/碳纤维复合材料。探究Zn²⁺浓度和涂胶次数对ZnO/g-C₃N₄/碳纤维复合材料结构和形貌的影响。分析结果表明:溶胶中Zn²⁺浓度越大,越容易在表面形成团聚的ZnO白色颗粒;涂胶次数越多,复合材料中含有的ZnO就越多;从场发射特性分析中发现,ZnO/g-C₃N₄/碳纤维复合材料相比于g-C₃N₄/碳纤维材料其场发射特性更好一些。