随着人类探索范围的扩大和研究程度的加深,光电器件的发展需要满足多元化、微型化、高效化的需求。在光电、光伏领域,钙钛矿材料是新兴的能源材料。利用有机分子可以实现离子掺杂、基团引入、维度调控等界面改性技术的应用,进而完成对钙钛矿材料的缺陷钝化、稳定性提高与性能优化。卟啉类分子凭借其中心杂化芳香结构与光能、电子转移能力成为钝化钙钛矿碘中性缺陷、优化其光电性能的一种有机分子添加剂。针对荧光分子薄膜和钙钛矿材料开展发光机理的探究,实现光电特性的调控和发光效率的提升是改良有机分子及钙钛矿光电器件的重要途径。但目前的研究中不仅鲜见卟啉-钙钛矿异质结结构表面态与荧光的报道,而且对于影响纳米结构光学性质的因素、光电行为在不同气体环境及温度下的本质区别与物理机制、薄膜材料的荧光效率提升等问题仍缺少清晰的认识。为了探索卟啉-钙钛矿异质微纳结构的局域荧光特性及表面形貌、电子态等信息,了解其相互激发和调制的过程,为纳米光电器件的构建与研发及光电器件优化提供原子分子级别的理解基础,我们分别探索了卟啉和钙钛矿的荧光增益的机制以及二者相互间的性质调制,为将来进一步开展相关微纳结构的研究提供实验参考与基础理解。在本论文中,我们针对卟啉分子和钙钛矿两种薄膜材料,利用扫描隧道显微镜（STM）、稳态光谱、瞬态寿命、变温真空等技术,对其荧光性质进行系统的调控和研究,主要工作如下:一、研究了金单晶表面薄层卟啉分子膜的荧光特性。我们在Au（111）单晶表面分别逐层生长了荧光金属卟啉Zn TPP和常规发光效率极低的金属卟啉Co TPP的多层分子膜。随着分子层厚度及分子自组装构型的变化,金属表面的Zn TPP卟啉分子膜的荧光信号从等离激元发光逐渐过渡到分子本征的荧光,观察到单体向二聚体的构型转变导致的局域光谱线型的变化;对于发光效率极低的Co TPP分子,我们利用STM的偏压极性对分子电子态的修饰,削弱中心离子对发光基团的影响,首次获得Co TPP分子膜的局域STM诱导发光光谱。卟啉分子膜的STM表征与局域电致发光特性研究促进了对纳腔等离激元、分子排列结构、局域电子态性质等对隧道结发光的影响的进一步认识,为优化材料选择、改进器件结构、调控光谱线型、提高荧光效率等拓展了新的思路。二、研究了有机无机杂化钙钛矿材料的光致荧光性质。系统分析了不同气体环境、不同温度下的单晶及薄膜形态的甲基胺卤化铅钙钛矿（MAPb X3）的稳态光谱和荧光寿命。我们利用单晶钙钛矿样品,确认了浅能级缺陷态的密度变化是真空下钙钛矿材料光谱变化的主要原因。在此基础上,我们通过气体环境的影响增加浅能级缺陷态密度提高钙钛矿样品的光辐射效率,并利用温度对钙钛矿结构相位的影响,调控激子、电子空穴对和自由载流子的衰减过程,大幅提高真空下薄膜样品的荧光效率。研究钙钛矿薄膜在不同气体环境及不同温度条件下表现出的各异荧光特性,帮助我们了解钙钛矿荧光辐射的物理机制,为极端环境下钙钛矿的功能器件材料的遴选和光谱峰位及荧光强度的调控提供了实验依据和机理参考,为钙钛矿薄膜的改良指引方向。三、构建了卟啉类分子吸附于钙钛矿表面的体系,并研究其光致荧光性质。卟啉类分子吸附于MAPb Br3后,其分子荧光由于与钙钛矿材料间的能量交换发生明显淬灭。而MAPb Br3向卟啉类分子转移能量的过程受中心金属离子影响,导致了不同卟啉类分子吸附后的荧光强度变化不同:TPP吸附的钙钛矿荧光变化不明显,Co TPP加速了钙钛矿能量衰减过程使得钙钛矿荧光淬灭加剧,而中心金属Zn离子的满电子轨道使Zn TPP存在长时中间态,降低了钙钛矿向卟啉转移能量的效率,进而将钙钛矿材料的荧光发射强度提高了约一倍。探究钙钛矿与卟啉类分子间能量交换对荧光发射的影响,有助于了解卟啉类分子中心金属离子在能量交换过程中的重要作用,为选择合适空穴传输层或增益层提出了筛选条件,在钙钛矿光电器件优化中提出了新的策略,为钙钛矿异质结LED的构建与进一步构建纳米钙钛矿异质结结构、研究其局域能量交换等光电过程的STML研究提供前置实验基础。分子薄膜和光电材料薄膜的荧光性质研究说明了设计特定分子构型以得到可调谐光及量子化能级分布的可能性,为应用等离激元共振增强策略、探索卟啉-钙钛矿体系微纳结构在不同气体、温度下的表面态及局域荧光过程奠定基础,有机会在分子原子层面了解分子薄膜和功能材料在光发射过程中的能量分布、跃迁强度、辐射衰减及能量交换等过程的物理本质,为光电材料的选择、改进和光电器件及分子器件的设计、优化提供借鉴和参考。