物质与电磁场的相互作用是自然界最为基础的现象和课题之一。对纳米尺度上的这一现象的电致发光研究不仅有利于电致纳米光源的研发,而且可以为纳米光电集成中的光子操纵带来契机。目前最具代表性的是量子发光体和金属纳米结构表面的局域等离激元之间的相互作用,这一方向已成为近年来研究的热点。表面局域等离激元是一种外界电磁场作用下由纳米金属结构与介质界面上的集体电子气振荡。由于等离激元在亚波长范围内的高度局域性和场增强特性,非常容易实现与其附近的量子发光体（如量子点或荧光分子）之间的耦合。而根据相互作用强度的大小,可以用弱耦合到强耦合的概念来进行描述。对于弱耦合相互作用,发光体的自发辐射速率会被局域的等离激元场所改变,并用Purcell效应来进行描述,即我们通常所说的荧光增强。在这一过程中体系的能级结构和辐射频率并不发生改变。而当这种相互作用足够强,以至于使辐射频率发生改变时,就产生了新的杂化态,甚至其频率分布呈反交叉线型,那么这种情形被称为强耦合相互作用。现今为止,对这一现象的研究比较集中在人工合成或微纳加工制备的等离激元金属纳米结构同量子点或荧光分子之间的杂化耦合,并停留在较为宏观或多分子体系的研究层面。而另一方面,扫描隧道显微镜（STM）中的隧穿电流已经被证明可以作为电致激发金属、半导体或有机荧光分子发光的有效手段。这一 STM诱导发光（STML）技术融合了具有高空间分辨率的扫描隧道显微技术和高灵敏度的光子探测系统二者的优势,不仅可以在亚分子或原子尺度上定位发光源,提供其形貌结构与电子态等信息,还可以通过发射的光子获得体系的光学跃迁信息。STM中高局域的隧穿电流同时也可以在金属衬底表面激发出局域在针尖附近的纳腔等离激元,其共振模式可以通过改变针尖形貌以及针尖、衬底的介电系数来进行有效控制。对于针尖诱导的分子发光来说,纳腔等离激元已经被证明对于其自发辐射速率的增强,使之可进行远场探测有着不可或缺的意义,因此可以说这一现象中包含着分子与等离激元的弱耦合相互作用,但仍存在的疑问是:STM中的纳腔等离激元能否与其间的分子发生强耦合相互作用?是否能利用STM对隧穿电流和激发位置的高度可控性,来对这一物理现象提供更多更深层的信息?本篇论文中,我们首先利用STM诱导发光技术,深入研究了电致发光下的卟啉J-型聚集体以及单个ZnPC分子与纳腔等离激元之间的从弱耦合（发光增强）到较强耦合（形成双稳杂化态）的相互作用。此外,在STM诱导发光的研究基础上,通过对金属纳米结构的设计制备,尝试对纳腔等离激元模式和强度进行不同的人工调控,以探讨它们应用于电泵分子纳米光源研发的前景。第一章主要分为两部分,首先我们对等离激元的物理概念、产生以及其与发光体之间的从弱耦合到强耦合相互作用的物理图像及其研究背景进行了简介,之后重点对金属表面、半导体以及荧光分子体系上的STM诱导发光的研究现状进行了介绍,并描述了我们进行相关实验所用的STM和光谱探测仪器。第二章研究卟啉J-型聚集体（J-aggregates）的STM诱导发光。由于J-型聚集体这类超分子体系具有相对较大的跃迁偶极,已经有大量报道证明分子的J-型聚集体容易与金属纳米结构的局域等离激元之间发生强耦合形成杂化体系。因此我们以卟啉J-型聚集体为例,来研究其与STM针尖诱导下的等离激元的相互作用。首先利用高分辨STM图确定了单根J-型聚集体纳米管上卟啉分子的螺旋排列结构,然后重点探讨了隧穿电子诱导分子发光的现象和机理。实验结果不仅首次为卟啉J-型聚集体这类重要的超分子体系提供了直接的结构信息,而且发现了隧穿电子激发下的J-型聚集体的电致发光性质,并证明了其发光来源为分子偶极强相互作用形成的激子发光,并且其辐射过程中需要有纳腔等离激元的共振增强。这一研究一方面指出在该体系中低电流下纳腔等离激元与卟啉J-型聚集体之间主要表现为弱耦合相互作用,一方面分析了其发生强耦合相互作用的可能性和实验限制。第三章,以单个酞菁分子为例,我们介绍了首次在分子附近观察到的针尖诱导的等离激元与分子之间的法诺（Fano）共振和非对称光谱。通过对纳腔等离激元的调控对其耦合能进行了精确测量,确认二者的耦合产生了双稳态的杂化体系,指出这一体系已经进入了较强的耦合范畴,并分析了发生Rabi分裂的可能性。从实验上直接测量了针尖诱导等离激元场的空间分布与限域范围,指出分子偶极取向对耦合模式具有一定的影响。这一结果为单分子尺度等离激元与量子发光体相互作用的操控提供了可靠的实验依据。第四章中,由于纳腔等离激元模式无论在分子的自发辐射速率增强还是与其耦合形成杂化态的过程中都起到至关重要的作用,而STM中只能通过调整针尖尖端构型来调整其模式,可控性较低,而且平整的金属衬底对纳腔等离激元的影响无法体现出来,因此我们设计并尝试引入具有周期性金属结构的等离激元光子晶体,研究高品质的光学共振腔对针尖诱导的等离激元局域场的增强和模式调控。该章重点介绍了二维金属光子晶体的微纳加工制备、悬浮石墨烯间隔层的转移和STM针尖诱导其缺陷处即光学共振腔中等离激元发光的初步实验测量。这一样品的成功制备对于后续实验利用STM和光子晶体实现超高增强的单分子荧光甚至单分子激光打下了良好基础。第五章,我们模拟STM针尖诱导金属衬底上分子在纳腔等离激元共振增强效应下的电致发光行为,尝试利用微纳加工方法制备具有等离激元场增强效应的金属纳米间隙（nanogap）结构,期望实现在STM之外、可应用于集成纳米芯片中的电泵分子纳米光源。该章主要介绍了纳米间隙（nanogap）宽度在5～10纳米的金属电极对的微纳加工制备,并进一步设计制备了单分子尺度的纳米间隙结构,成功观察到了光致激发下纳米间隙中分子荧光的等离激元增强,为下一步实现电泵分子纳米光源提供了实验基础。