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扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,STM)和非接触原子力显微镜(non-contact atomic force microscope,NC-AFM)具有超高空间分辨的成像和谱学功能,使其成为表面科学研究的重要工具。Kelvin探针力显微镜(Kelvin probe forcemicroscope,KPFM)是NC-AFM的一种衍生技术,可以同时获得高空间分辨率和能量分辨率的样品表面局域功函数。KPFM、STM和NC-AFM的结合可以同时获得表面形貌和表面电势的信息,是研究纳米结构电特性的理想工具。本论文中,我们结合STM和KPFM研究了金属/有机分子的界面电子性质,包括界面偶极和金属-分子之间的电荷转移。另外,我们利用STM研究了酞菁氧钛分子在NaCl/Cu(110)表面的吸附。主要研究内容如下: (1)我们利用STM和KPFM研究了极性非平面TiOPc分子在Cu(111)和Cu(100)表面的吸附,并详细分析了单个TiOPc分子在表面的界面偶极方向及其与基底的电荷转移。STM图像表明TiOPc分子在Cu(111)和Cu(100)表面以氧原子指向真空(O-up)和指向基底(O-down)两种构型平躺吸附。结合亚分子的分辨成像和局域接触势差(local contact potential difference,LCPD)测量,我们将分子的实际吸附构型与相应的STM形貌图像一一对应。对于吸附在Cu(111)表面的TiOPc分子而言,分子在表面呈现为中心有亮点(TiOPc-pro)和中心无亮点(TiOPc-dep)的特征。所观察到的界面偶极与以O-up和O-down构型吸附的分子的永久偶极方向一致。因此,TiOPc-pro和TiOPc-dep分子可以分别对应于O-up和O-down构型。但是LCPD测量表明TiOPc-dep分子上的界面偶极与分子永久偶极方向相反,这是由于分子与Cu(100)基底有很强的电荷转移。以上研究结果表明,有机分子/金属界面偶极和局域功函数性质由分子的永久偶极矩、吸附构型和分子/基底之间的电荷转移共同决定。以上的结果对深入理解金属/有机分子界面的电子性质有重要意义。 (2)我们发现在Cu(110)表面生长的NaCl薄膜呈亮暗交替的条带结构,其边界为极性边界。在NaCl/Cu(110)表面吸附的单个TiOPc分子表现出形貌的多样性。O-down构型的TiOPc分子在STM图像中呈现为八瓣和六瓣两种特征。八瓣分子偏压依赖的STM图像与自由分子前线轨道的空间分布相似,表明八瓣分子为中性分子,NaCl屏蔽了其电子态与基底的耦合。六瓣分子在相反极性偏压下的STM图像结构相似,但相互之间旋转了90°。这一现象的可能原因是由于分子带一个负电荷,导致分子两个简并的最低未占据轨道(lowest unoccupied molecular orbital,LUMO)发生劈裂。另外,随层数增大,不同层NaCl上吸附的八瓣TiOPc分子的扫描隧道谱(scanningtunneling spectroscopy, STS)向正偏压偏置,表明Cu(110)表面NaCl的表观功函数随层数增加而变大,这可能与NaCl薄膜与基底的相互作用以及薄膜边界的极性有关。