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氧化钨是一种重要的功能材料，以氧化钨薄膜为核心的器件已经在电致变色、气致变色和气体传感器等领域得到了广泛应用。由于氧化钨纳米结构具有非常独特的物理化学特性，可望在冷阴极、气体传感器、显示单元等新型器件中获得应用，因此引起了人们的兴趣，然而，如何对氧化钨纳米结构进行可控制备仍然是一个具有挑战性的课题。
本博士论文首先综述了纳米材料的制备方法、经典的场致电子发射理论及其常用的实验研究方法。接下来论文介绍了我们用热丝蒸发法制备各种氧化钨纳米结构的制备条件、氧化钨纳米结构的生长机理和氧化钨纳米结构的场致电子发射特性的研究结果。本论文的主要研究结果可以概括如下：
1、自行建立了一套热丝蒸发系统，并应用该系统制备了各种氧化钨纳米结构，包括纳米线、纳米管、纳米棒、纳米束、纳米片和三维结构，其中合成的纳米束结构尚未见其他研究者报道。系统研究了热丝温度、蒸发源与衬底之间的距离、生长时间和系统含氧量对制备结构的影响，指出热丝温度是决定不同氧化钨纳米结构的关键参数。
2、从固一液(VS)机制的成核理论出发，研究了纳米结构的生长机理，认为气相基团的过饱和度和晶面表面能是决定各种纳米结构生长的最根本原因。对一维纳米棒提出“核-纳米线-纳米管-纳米棒”的生长模型；在纳米棒生长机理的基础上，对纳米束的生长提出二次成核模型；对三维结构的生长机理做了研究，认为三维结构是在氧化钨体内存在负的温度梯度的条件下，由氧缺位引起的；对二维结构的纳米片的生长机制进行了探讨，用晶面生长竞争机制解释其外形不规则的原因。对生长机制的研究表明，热丝蒸发法可以在衬底表面产生高的气相基团过饱和度，各种纳米结构的生长可以通过控制过饱和度实现。这对了解氧化钨纳米结构的生长和实现可控生长具有一定意义。
3、测试了氧化钨纳米棒阵列、纳米束阵列和三维结构的场致电子发射特性并研究其影响因素。纳米棒阵列的最低开启电场为2.5 MV/m，场发射像较为均匀。纳米棒阵列的场发射性能主要与纳米棒的排列密度，排列方向有关。纳米束阵列的最低开启电场为2.9 MV/m，场发射像在这三种纳米结构的测试中是最均匀的。纳米束阵列的场发射特性受到成分相的调制，WO<,3>成分越高，其开启电场越高，两者近似地成线性关系。三维结构的最低开启电场是12.4MV/m，由于其结构的特殊性，有望在某些新型的场发射器件中得到应用。对高外场作用下氧化钨纳米结构的F-N曲线出现非线性现象的机理做了探讨，认为这是由氧化钨的半导体性所引起的。