金属吸附在半导体表面的吸附过程以及其中的电荷转移机理一直是研究人员探究的重点,而开尔文探针力显微技术能够实现了原子尺度上的形貌与局域接触势能差同时测量,已成为表征金属吸附半导体表面的一种更方便、更准确的技术手段。本论文利用自制的超高真空非接触开尔文探针力显微技术研究了Au在Si（111）-（7×7）表面的吸附结构性质和局部接触势能差,并通过差分电荷密度计算。得到了Au吸附在Si（111）-（7×7）表面能量最低点的电荷密度分布,分析了吸附过程中Au原子与Si（111）-（7×7）表面电荷转移的机理,接下来在室温下测量了原子尺度Au吸附Si（111）-（7×7）表面的形貌和局部接触电位差,得到了单个金原子在Si（111）-（7×7）的半晶胞中形成三角形不定域的AFM形貌图,并对该现象进行了分析。最后结合仿真与KPFM实验,分析了Au吸附过程中局域接触势能差测量结果差异的原因。这项研究有助于促进各种材料表面电荷精确测量的发展,并有望对金属吸附半导体表面的电荷特性提供一些见解。主要研究内容如下:首先综述了电势测量各种方法以及金属吸附半导体表面的国内外研究现状。分别从基于光电效应、电子束感应电流以及静电相互作用三个方面对目前存在的电势测量方法进行了阐述。同时也从吸附过程中的电荷态、单原子吸附与金属纳米团簇介绍了金属吸附半导体表面的研究现状。其次介绍了开尔文探针力显微镜原理以及测量方法。文中主要介绍了AFM的测量原理、探针-样品间作用力的关系,着重介绍了KPFM的原理,包括对功函数、接触电势差的定义以及不同类型下的KPFM系统测量原理等。接下来介绍了超高真空AFM与KPFM的组成部分,其中涉及真空系统生成所需条件、真空泵及真空舱装置、电子束蒸发源与红外测温仪的原理、探针与样品座的结构等,为KPFM实验顺利进行做好铺垫。建立相应的Si（111）-（7×7）原子模型并通过第一性原理计算,结合吸附能与结合能对原子最佳吸附位置进行研究,通过差分电荷密度的计算,得到了Au吸附于Si（111）-（7×7）表面不同位置的电荷密度分布图,对通过比未吸附Au原子的Si表面与Au已吸附在Si表面能量最低位置的差分电荷密度,来探究吸附过程中的电荷转移与化学成键等物理问题,并结合室温下KPFM实验,详细分析了实验中LCPD测量差异的原因。