在本论文中,利用极低温强磁场扫描随道显微镜(Unisoku super-low temperature 1300S-~3He STM),我们主要研究了在金属表面表现出强磁各向异性的金属酞菁分子磁体间的自旋耦合作用,及因此而产生的自旋激发现象。在第一章中,我们首先介绍了本论文工作中所使用的极低温强磁场-扫描隧道显微镜:包括其主体结构;400 mK极低温、11T强磁场的获得方法。通过在365mK温度下通过超导探针(铅修饰的钨探针)在超导Pb岛上获得的超导隧道谱,我们确定了仪器的能量分辨率好于0.3 meV。然后简单介绍了STM在金属表面磁性纳米结构研究中的应用,在此过程中介绍了与本论文研究工作有关的重要物理概念:非弹性电子隧道谱、自旋激发谱、磁各向异性、自旋交换相互作用、自旋极化扫描隧道显微术等。最后,简要说明了本论文的主要工作。在第二章中,我们发现金属Pb(111)表面上的磁性酞菁分子具有受到衬底调制的很强的磁各向异性;进一步通过探测由这些磁性分子之间的自旋交换相互作用与其磁各向异性竞争所产生的自旋激发谱,我们发现在这个体系中磁各向异性能大到可以与交换作用能比拟,因此必须以新的更复杂的哈密顿量和态矢空间来分析其能级结构和自旋激发。这在之前报道的工作中是很少有人认真研究过的,因此我们的工作在一定程度上为磁性分子间的相互作用机制提供了新的理解和认识。实验中研究的样品为楔形Pb岛上的多层磁性酞菁分子自组装膜,我们制备了两种样品:第一层都为CoPc分子(磁矩淬灭,S=0),起到脱耦合层的作用;第二层为CoPc分子(S=1/2)或FePc分子(S=1);第三层都为FePc分子(S=1)。通过这两种样品,我们就构造出了spin-1/2与spin-1、spin-1与spin-1两种自旋耦合体系。此外,我们还研究了Pb表面FePc分子的磁性。自由FePc分子虽然磁矩比CoPc分子大,但是第一层FePc分子由于与Pb衬底间发生较强的电荷转移而磁矩同样被淬灭掉了。而第二层FePc分子的磁各向异性也受到了Pb衬底的明显调制作用,从而导致其自旋激发谱表现出明显不同的特征。在第三章中,我们比较研究了在不同金属表面(Au(111)和Pb(111))土磁性分子间耦合产生的自旋激发态的寿命。通过在Pb(111)和Au(111)表面制备的多层CoPc分子膜样品,我们构造出了不同金属表面上的spin-1/2与spin-1/2耦合体系。研究发现,Au与Pb表面上的自旋激发谱的展宽表现出明显的差异,这说明了不同的金属衬底导致了自旋激发态的寿命的显著不同,通过理论分析我们发现这是由两方面的原因造成的:一,不同金属的表面电子态密度不同;二,不同金属s电子与CoPc分子d电子间的交换耦合强度不同。在第四章中,我们使用镀铁(铁磁性)和镀铬(反铁磁性)的自旋极化探针分别研究了Pt(111)表面和Cu(111)表面的磁性纳米Co岛。我们观察到了由于Co岛磁化方向不同而导致的具有自旋分辨的dI/dV谱及dI/dV Mapping图像,并研究了铁磁性镀铁探针与Co岛的磁化方向随着磁场强度逐步增加而被磁化到外加磁场方向的过程。由于近年来自旋极化STM在表面纳米结构磁性研究中已经表现出了重要的应用价值和前景,因此自旋极化探针的成功制备为我们之后开展这方面的研究工作打下了一定的基础。