石墨烯纳米带异质结因其界面间具有良好的电接触,并且带隙便于精确调控,在电子、光电子和自旋电子器件中具有良好的应用前景。本文提供了合成石墨烯纳米带异质和提高其产率节的新方法:即在反应中掺入催化剂Ni。我们在实验中通过分子束外延(MBE)生长样品,并用低温强磁场扫描隧道显微镜(STM)对样品进行测量和表征。论文共分为以下三个部分:第二章介绍超高真空系统的原理及获得,包括抽真空的各级泵以及真空计。在此基础上,我们引入扫描隧道显微镜的原理、结构以及成像和探测技术。对于样品生长方面,简单介绍了分子束外延。此外还介绍了在我们用到的Unisoku MBE-STM系统中集成的低温技术和强磁场技术。第三章通过STM测量,我们研究了Ni在DBBA Ullmann偶联反应中的催化作用,催化促使了石墨烯纳米带边缘的融合,从而形成了宽度可调控的纳米带异质结。在室温下,我们得到了由C-Ni-C桥连接的有机金属中间体,这在之前的报道中从未出现过。研究发现Ni在DBBA分子脱溴之后与脱氢环化阶段之间发挥催化作用。最后,我们通过实空间中不同电子态的分布图证明了这些融合的AGNR是金属-半导体接触的异质结。我们的研究提供了一种催化剂,在提高边缘融合的全碳AGNRs异质结的产率方面取得了进展。第四章前半部分介绍了近藤共振的物理图像、原理和STM探测。实验部分我们用STM形貌图测量Fe-C键长键角数据,判定形成了Fe-TCNQ有机金属自组装结构。通过对这种自组装结构的STS谱拟合,得到零磁场下费米面附近q=0的共振峰,证实了近藤效应的存在,即Fe在分子配位场中具有磁性。