有机材料与硅表面的共价键合作为一种连接生物分子与微电子学的很有发展前景的方法,一直是表面科学中最有吸引力的课题之一。过去几十年来,硅凭借其强度高、热膨胀系数小、导电性好等优异性能,在微电子学领域发挥了重要作用。然而,随着能源和信息技术的迅速发展,人们对传统半导体材料的光学和电学性能提出了更高的要求。因此,研究人员利用有机分子对硅表面进行修饰,将有机分子独特的光学、电学和生物学等功能移植到半导体表面,使半导体器件具有更优异的性能,极大地促进了微电子技术的发展。芳香分子是有机材料中重要的有机基团,芳香化合物通过共价键在硅表面吸附是π共轭分子与硅二聚体之间的典型反应。到目前为止,根据芳香环的大小、极性、取代基和杂原子的类型,在理论和实验研究中已经产生了各种不同类型的吸附构型。因此,对不同吸附构型进行识别已成为有机功能半导体研究中比较基础且重要的工作。在有机功能半导体的表面研究中,常常使用拉曼光谱、红外光谱、X射线光谱等一系列光谱技术。其中,X射线光谱对应于分子体系的核轨道电子的激发或去激发过程,在确定材料的元素组成和所含元素的化学状态方面非常有效,因此,它是研究有机分子与硅表面界面结构的一种有效手段。本文主要使用X射线光电子能谱X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）以及近边X射线吸收精细结构谱near-edge X-ray absorption fine structure spectroscopy（NEXAFS）。研究表明,XPS光谱通常与核电子电离有关,可以用来检测所涉及元素的组成和化学状态。NEXAFS光谱通常用于探测电子结构,可以提供吸附物的几何取向和化学键信息,XPS和NEXAFS光谱都对吸附结构的局部化学环境具有一定的依赖和敏感性。在第一性原理的基础上,利用集群计算模拟可以得到吸附构型的XPS和NEXAFS光谱。探究了吸附构型与理论模拟光谱之间的关系,有助于识别实验中的实际表面吸附构型,对更好地理解实验光谱具有重要意义。本文利用有限尺寸的团簇模型精确有效地模拟了呋喃及吡嗪分子在Si（100）-2×1表面的几种可能的吸附构型,然后利用密度泛函理论（DFT）对这几种吸附构型的XPS和NEXAFS光谱进行了计算,通过分析得到的XPS和NEXAFS光谱对几种吸附构型进行理论表征。具体研究内容及结论如下:1.呋喃分子在Si（100）-2×1表面吸附构型的X射线谱用X射线光谱研究了呋喃（C4H4O）分子化学吸附在Si（100）-2×1表面的五种可能构型的几何和电子结构,这对设计具有独特性质的半导体材料具有重要意义。利用密度泛函理论和团簇模型模拟并计算了五种预测吸附构型的XPS和NEXAFS光谱。我们的结果表明,五种可能的吸附构型的XPS和NEXAFS光谱具有结构依赖性。与XPS相比,NEXAFS光谱对所研究的体系具有更强的结构依赖性,可以很好地用于区分化学吸附在Si（100）-2×1表面的呋喃分子的构型。2.吡嗪分子在Si（100）-2×1表面吸附构型的X射线谱在芳香族中,含有两个对称氮原子的吡嗪（C4H4N2）分子可能是合成各种化合物和新型功能材料的理想构件。通过分析吡嗪分子在Si（100）-2×1表面的吸附方式,我们预测了十种可能的吸附构型,利用密度泛函理论和团簇模型,模拟了预测吸附结构的XPS和NEXAFS光谱。我们发现,XPS和NEXAFS光谱都证明了对不同吸附构型的结构依赖性。与XPS光谱相比,NEXAFS光谱对十种吸附构型的结构依赖性更加明显,NEXAFS光谱可以很好地用于这十种吸附构型的结构识别。本论文总共有六章:第一章是绪论部分,主要介绍硅表面的有机分子功能化,并阐述了呋喃及吡嗪分子在硅表面的研究进展;第二章主要介绍本研究中所用到的量子化学理论;第三章主要介绍了X射线谱的理论;第四章主要介绍呋喃分子在Si（100）-2×1表面吸附构型的X射线谱;第五章主要介绍吡嗪分子在Si（100）-2×1表面吸附构型的X射线谱;第六章是对本论文工作的总结与展望。