碳纳米管阵列是碳纳米管发展的一个重要方向，由于具有独特的结构特点使它在场效应晶体管、化学传感器以及光学器件等方面具有巨大的应用潜力。本论文的工作主要是研究CVD法合成碳纳米管阵列，通过改变催化剂的组成和制备方法以及合成条件等来控制碳纳米管阵列的形貌和性质，同时对CVD法生长碳纳米管的机理进行了探索。另外还研究了碳纳米管阵列的场发射性能。 使用了两种方法制备催化剂：旋涂法(spin-coating，化学法)和电子束蒸发法(物理法)。在化学法制备催化剂过程中，分别将Fe-Mo体系催化剂负载在MgO、Al<,2>O<,3>和SiO<,2>三种载体上制成相应的溶胶，通过旋涂法在预处理好的硅片上涂敷一定厚度的催化剂膜，经过热处理后，在一定的反应条件下用CvD法合成碳纳米管。实验结果表明，Fe-Mo/MgO催化剂体系比较适合制备SWNTs，Fe-Mo/A1203和Fe-Mo/SiO<,2>这两种催化剂体系更易于合成MWNTs array，其中使用Al<,2>O<,3>为载体时在催化剂制备方法和碳纳米管阵列的生长方面都有独特的优势。 使用电子束蒸发法制备的Fe/Al催化剂在CVD合成碳纳米管阵列中也得到了很好的效果。通过研究生长过程中阵列的微观结构的变化，我们建立了一个关于弯曲一控制生长的生长动力学模型。在这个弯曲控制的底部生长模型中，碳纳米管在生长的初期生长速度比较快并且非常稳定，但是过一段时间以后生长速度大幅度降低。研究表明，新生长碳纳米管的弯曲才是碳纳米管生长速度降低及终止的关键影响因素，这也很好的符合了Knudsen扩散理论． 将CO<,2>引入到CVD生长体系中无需后处理就可以得到无定形碳少，管壁缺陷多的碳纳米管阵列。通过研究其场发射性能可以发现这种方法可以很好增强碳纳米管阵列的场发射性能，其开启电场和阈值都有了明显的降低。这是由于CO<,2>的引入可以除去伴随碳纳米管生长产生的无定形碳，并且随着其浓度增加会破坏管壁从而使得管壁上产生大量的缺陷。这两点结构变化都对碳纳米管的场发射性有增强作用。