随着元件尺寸逐步缩小到纳米尺度，半导体微电子技术的发展将遇到量子漏电流、热耗散和RC延迟等瓶颈而面临巨大挑战。与电子传输相比，光子作为信息载体具有高带宽、高容量、高速度和低功耗等优势。但是传统的光子学技术受制于阿贝衍射极限而难以实现元件的高度集成，如何突破光子元件尺寸上的限制，在纳米尺度上实现电子学和光子学的融合就成为纳米光电集成中的首要研究目标。其中，电激励的纳米光源的研究为光电器件的高度集成提供了可能性，而其物理基础便是纳米尺度上的电光相互作用和转换。扫描隧道显微镜(STM)不仅可以用来表征原子分子尺度上的物质结构，而且针尖作为高度局域的电子发射源可以用来激发表面纳米结构发光。这种将高分辨的扫描隧道显微镜和高灵敏的光学检测系统相结合的技术为我们提供了探索纳米尺度上光电现象和规律的新手段。　　 在STM诱导分子发光的研究中，前期的结果已经明确表明，分子的有效脱耦合和STM纳腔等离激元的耦合作用是获得分子发光的关键。之前的分子与金属衬底之间的脱耦合主要是通过添加绝缘层和多分子层等物理间隔层的方法来实现，而利用化学合成进行的化学脱耦合方法由于分子设计和合成的复杂性、样品提纯和制备的难度等原因，在STM诱导发光中还未见相关的研究和报道。本论文中我们除了探讨传统的物理脱耦合之外，还着重研究了新的化学脱耦合的方法，通过在分子上直接添加化学基团隔绝分子与衬底之间的电子耦合，来实现分子的STM诱导发光。　　 本论文的主要内容分为以下四个部分:　　 在第一章中，我们首先介绍了扫描隧道显微镜和纳米等离激元学的相关研究背景，然后详细回顾了了与本论文有关的STM诱导发光技术的特点、研究的历史和现状，最后还简单介绍了我们实验的相关仪器设备和工作。　　 在第二章中，我们研究了C60分子层对STM诱导“Ag针尖-C60分子-Au(111)”纳腔体系等离激元发光的调制作用。结合发光光谱、分子分辨的光子图以及扫描隧道谱(STS)的分析可知，在Au(111)上两层C60分子体系中得到的发光均来自于纳腔的等离激元发光，并且C60分子作为介质层引入带来的针尖高度变化对局域等离激元的场增益有着重要的影响，会导致等离激元发光减弱。此外，我们还发现，在给定的偏压下，对于不同层数的C60分子，其等离激元发光峰形会发生不同程度的红移，而完整等离基元共振峰形的出现与偏压之间存在明显的依赖关系。这些结果表明C60分子的电子态也参与了激发等离激元发光的非弹性隧穿过程，对于纳腔等离激元的发光也起着重要的调制作用，导致不同于纯净金属表面发光的能量截止条件的出现，发光光谱相比于金属表面表现出不同的偏压依赖关系，分子上等离激元发光的光子能量满足修正的能量截止条件hv≤|eV-EM|。我们认为实验中得到的等离激元发光主要来自于针尖的电子态与C60电子态之间的非弹性隧穿激发通道。在本章中，我们还展示了Au(111)表面上单层C60分子的高分辨光子图，并对分子分辨机制进行了分析和讨论。　　 在第三章中，我们以Au(111)表面上C60作为底层脱耦合结构，研究了并五苯分子在C60/Au(111)表面上的STM诱导发光情况以及偶极取向对发光的影响。在多层的分子样品上我们得到了来自并五苯分子晶体的发光，表明了多层分子脱耦合结构对于获得分子发光的重要性。我们还发现分子的发光仅在样品正偏压条件下才能得到，结合STS谱分析可知，这种单极性特征可能是由分子的LUMO、HOMO电子态相对于费米面的不对称性以及针尖-分子、分子-衬底隧道结的不同性质所决定。此外，并五苯分子在C60上长轴斜立的生长构型使得分子的跃迁偶极存在一定的垂直分量，等离激元与分子发光的频谱匹配关系也证实了分子偶极与纳腔等离激元的耦合作用。但是斜立情况下分子平面的倾角仍然较小，而并五苯的HOMO-LUMO跃迁偶极是在分子短轴方向，使得等离激元和分子偶极之间的耦合作用并不是太强，发光效率相对较低。因此，如何合理设计分子的偶极取向是获得等离激元增强荧光的重要条件。　　 在第四章中，我们主要研究通过化学方法合成的功能光电分子在金属表面的STM诱导发光情况。设计合成功能光电分子主要有两个目的，首先是实现自脱耦合，抑制荧光淬灭效应。通过利用化学基团作为间隔层支撑荧光基团，使其与金属衬底隔绝。实现有效的自脱耦合以防止荧光淬灭;其次是实现偶极方向匹配，提高分子发光效率。通过设计特定的分子构型使得荧光基团的跃迁偶极方向与STM纳腔中等离激元场的振荡方向相匹配，以实现有效的等离激元增强荧光。我们的实验主要采用了三类卟啉分子的衍生物，利用化学基团将卟啉荧光基团撑起以达到有效的脱耦合和合理的偶极取向。第一类分子是OxP分子的衍生物，在OxP分子环内对位位置取代为卟啉，使得卟啉斜躺在OxP之上;第二类分子是三脚架支撑的单卟啉分子;第三类分子是将四个卟啉连接在一起的四脚架结构分子。我们将这些化学修饰过的分子通过溶液方法组装于金膜表面，对其进行STM诱导发光研究。对于OxP分子衍生物来说，虽然取代卟啉跟衬底之间有OxP基团作为隔绝层，但是由于取代卟啉跟OxP基团之间存在着明显的非辐射能量转移通道，而且取代卟啉的平躺构型也使得跟衬底之间距离较近，OxP与衬底相互作用仍然较强，金属的荧光淬灭效应仍然占据主导地位。因此，取代卟啉的激发态容易被淬灭从而得不到分子发光。而对于三脚架支撑的卟啉和四脚架卟啉这两种分子，组装到表面时，可以实现顶部荧光基团的有效脱耦合，并且在设计的特殊构型下，荧光基团的跃迁偶极能够存在明显的垂直分量，因此可以与STM纳腔等离激元产生强烈的相互作用，得到比较强的等离激元增强分子发光。　　 通过本论文的实验研究，我们发现合理调控分子的结构构型，特别是间隔结构和偶极取向，可以实现发光基团的有效脱耦合并获得等离激元增强的分子发光。STM诱导分子发光中的这些基本规律的认识也为新型电泵纳米光源和纳米光电集成的发展提供了重要的的科学信息。