石墨烯的发现及其优异的物理性质预示着其广泛的应用前景，因此石墨烯的制备及其在应用中的金属接触效应成为研究的热点。本文的主要工作是利用扫描隧道显微镜研究金属单晶外延生长的单层石墨烯的物理性质。分别介绍了外延石墨烯的制备和结构，以及在金属基底的影响下其特殊的电子散射，分子吸附，以及声子激发等物理性质。同时对简单介绍了金表面的单分子转子和超快激光-扫描隧道显微镜联合系统的搭建。　　 一，外延石墨烯的量子点的特征。通过分析在dI/dV谱上两种不同性质的共振峰，发现其中一种与石墨烯的起伏紧密联系。结合理论分析发现该共振峰来自于隧穿电子在石墨层和基底之间的界面共振形成的共振态。相对于其他介于针尖和表面间的场发射共振，这些界面态也称作透射共振，或量子阱共振。这些量子阱共振态局域在石墨烯表面的莫尔斑点上，使得莫尔斑点表现出量子点的特征。　　 二，主要利用STM的二阶谱研究了Ru(0001)上外延生长石墨烯的振动性质。利用低温STM进行的IETS得到Graphene的主要振动峰。Graphene的振动谱图像(d2I/dV2 images)表明，对于不同的振动能量，Graphene的某些振动模因为基底的影响呈现出局域特征。具体来说，16mV的振动模式在fcc和hcp两区域比较强。而81mV的振动能量则分布比较均匀。另外44mV附近的Plasmon只是在hcp区域较强，体现了Plasmon的局域性。　　 三，主要研究钌表面石墨烯形成的莫尔超结构能当作分子或原子的自组装模板。当酞菁铁分子初期吸附在石墨烯表面时，明显表现出选择性吸附的行为。在不同覆盖度阶段出现两种不同的奇特的吸附结构。最终形成有序的Kagome Lattice结构。结合理论分析和实验手段，本章分析了这种选择性吸附的物理机制，即石墨烯表面的水平偶极起到了决定作用。这种水平偶极起源于石墨烯的高度起伏和基底之间的相互作用。这种偶极决定的选择性机制具有普遍性。　　 四，研究如何操纵金表面单分子转子的工作。根据该结构设计并实现了各种调控手段，包括STM针尖操作分子停止和开启分子转子；扫描隧穿电流去加速和减速分子转子；改变分子构型而改变分子吸附的势能，从而调控分子转动的强度。　　 最后一部分介绍超快激光-STM联合系统的搭建，侧重介绍用于该联合系统中的STM的设计与搭建。详细介绍各个部分的原理与制作过程。主要包括电路，扫描头，真空部件等。整个项目已完成STM主题部分的搭建，并测试成功。