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以场发射理论为基础的真空微电子器件,因其兼具半导体器件体积小、功耗低以及真空电子器件速度快、频率高、耐高温、抗辐射的优良特性而倍受人们的关注。场发射阵列阴极（FEA）作为真空微电子学的核心内容,其性能的好坏直接影响着场发射器件的总体性能。近年来,人们通过不断的改进FEA的材料、结构及制备工艺等各种措施和手段来提高阴极的总体性能。目前,常见的FEA是通过双源旋转蒸发技术制备的钼锥以及结合半导体制造工艺用湿法或干法腐蚀制备的硅锥阵列。然而,这两种阴极均存在各自的缺点,如蒸镀而成的钼锥与基底的附着力不强,而材料特性使得硅锥的热稳定性差、发射可靠性低、发射电流有限等。本课题中,选用单晶六硼化镧（LaB6）作为FEA的理想材料,因为它具有良好的热稳定性和化学稳定性,同时具有低功函数、高导电率以及活性阴极表面等优良特性。在FEA结构方面,综合考虑阴极发射体品质参量及发射稳定性两方面获得了最佳的FEA结构形貌。至于LaB6-FEA的制备工艺,考虑到成熟的半导体工艺以及LaB6材料高稳定的化学性质,采用了半导体制造工艺与电化学腐蚀相结合的方案。LaB6场发射阵列的制备工艺主要分为掩模的沉积、掩模的图案化以及电化学腐蚀三个部分。实验中选用SiNx薄膜作为LaB6电化学腐蚀用掩模材料,并采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法制备该薄膜。SiNx薄膜的图案化工作采用的是半导体工艺中微细加工技术,主要包括光刻与刻蚀工艺,实验中采用投影式曝光及反应离子刻蚀（RIE）的方法来完成该掩模的图案化。电化学腐蚀工艺是本课题的重点内容,通过大量的实验摸索确定了最佳的工艺参数（包括电解液类型、电解液浓度、电解电流的大小及电解时间的长短）,获得了具有一定表面形貌及阵列高度且底面平整度良好的LaB6场发射阵列。最后,对所制备的LaB6-FEA进行了性能测试,并对实验现象和数据进行了详细的讨论与分析。结果表明,该场发射阵列具有良好的场发射性能及发射稳定性。