石墨烯的发现激发了科研人员对二维材料的研究兴趣。相较于块体材料,具有原子级厚度的二维材料展现出了非常规的磁性、超导、电荷密度波等新颖物性,其中一个明显的优势为可被栅压精准调制的输运性质。二维材料也被视为摩尔定律失效以后,取代硅基材料的重要选择。因此,对二维材料输运性质的研究目前仍是科学和产业界的热点之一。而四探针扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope,STM）不但可以实现对材料输运性质的原位测量,还可同时对材料的微观结构进行精准扫描,在获得材料本征输运性质的同时,与其原子结构相结合,进行物性和结构关系的分析。因此,四探针STM是研究二维材料输运性质的重要手段之一。本论文主要工作是利用一台四探针STM对两类典型的二维材料石墨烯和二硫化钼的输运性质进行了研究,共包括五部分内容:1.通过对相关电路、设备的升级改造,在商业化四探针STM的基础上搭建了分时复用系统,使其具备了由宏观至微观尺度的针尖定位与扫描能力。同时,使用分时复用系统将多个探针进行纳米尺度内相互接近,实现了STM成像与原位输运测量的结合,还实现了扫描隧道电势的测量。经过升级的系统具有精准测量材料表面微观形貌和局域电输运性质的能力,对低维材料的研究具有重要意义。2.通过四探针测试研究了二氧化硅衬底上石墨烯中的多层岛、晶界、褶皱、断裂、空洞和吸附物等局域缺陷对其输运性质的影响。使用正方构型的四探针法测试,发现除多层岛缺陷外,其他缺陷均导致石墨烯的电阻增大,最高为6.5倍,同时载流子迁移率降低,最高为95%。而多层岛区域在低栅压下的测量电阻较小,与其具有更多导电通道有关,而载流子迁移率的降低与多层结构的层间散射及晶界散射有关。对褶皱来说,其结构的不唯一性导致其对石墨烯输运性质影响的个体差异较大。使用转角范德堡方法测量的多晶石墨烯整体输运性质则证明局域缺陷只有在其尺寸与石墨烯尺寸相近时,才会对石墨烯整体的输运性质产生影响。此研究结果对石墨烯的实际应用有一定的参考意义。3.通过四探针测试研究了准一维结构石墨烯褶皱的电导增强现象。STM扫描结果表明宏观尺度的褶皱是由很多微观尺度的褶皱组合而成。使用变间距四探针测试,发现一维的褶皱会改变二维石墨烯的本征输运性质。而共线型四探针测试结果证明沿着褶皱方向的测量电导率高于单层石墨烯区域。结合电阻网络计算模拟可知,石墨烯褶皱区域的电导率最高达到单层石墨烯的33.6倍。极高的电导率可能来源于其多层的结构及其边缘较大的应变梯度。该研究表明石墨烯褶皱是一种高电导结构,在电学器件中具有极大的应用潜力。4.使用特殊设计的两步CVD法在Si O2衬底上生长了大面积、高质量的单层Mo S2,使用两端测试及四探针STM对其进行了直接STM扫描和输运性质的测量。STM得到的形貌特征解释了两端测试所发现的阈值电压偏移、N型输运特征等现象。四探针范德堡测试揭示了其具有高的电子迁移率。基于Si O2衬底的大面积、高质量单层Mo S2的生长方法以及四探针STM的直接扫描及输运测试方法可以拓展至其他低维材料。5.使用低温STM研究了小转角双层石墨烯体系中应力调控的电子态。使用四探针STM确定目标样品区域后在低温STM系统中进行了详细的谱学表征。在AA堆叠区域发现了可被背栅电压调制的四个态密度峰,相应的密度泛函理论计算认为中间的C1和V1峰可能来源于样品制备过程中引入的应力,而在不同栅压下的峰位移动则可能与纵向电场有关。实验发现两个应力不同的区域具有不同的边界态,认为是应力改变了小转角双层石墨烯的能带结构,进而导致边界态无法被探测到。因此,应力可以改变小转角双层石墨烯的电子态。此部分工作对转角石墨烯体系中应力相关的研究具有一定的参考意义。本论文中,笔者对四探针STM进行了分时复用系统的升级并开发出了适用于四探针STM的多种实验方法,进一步利用四探针STM对多个材料体系的输运性质进行了研究。这些工作为四探针STM在低维材料的与表面、结构相关的输运性质的研究提供了重要的参考。