扫描隧道显微镜是纳米科学领域一项非常重要的表征技术。它不仅能够在原子尺度下表征纳米结构的形貌，而且还可以获得电子结构方面的信息，如材料的电子态密度分布。随着扫描隧道显微镜功能和用途的拓展，在其他许多相关领域也得到了广泛的应用。本实验利用了超高真空低温扫描隧道显微镜，测量了红荧烯在铅岛表面的自组装结构和Co在Bi表面的磁性纳米点阵。文章首先讨论了Pb/Si体系量子尺寸效应导致的量子阱态的形成、Pb薄膜厚度对费米能级附近的电子态密度变化的影响、Pb薄膜表面的吸附性与薄膜局域功函数的关系等问题的原理，在此基础上进行了实验测量，利用扫描隧道谱得到了不同厚度Pb的电子结构。第二部分实验以Pb/Si体系为基础，在铅岛表面继续生长红荧烯分子，定量的研究量子尺寸效应调制下的红荧烯分子选择性吸附在铅岛表面，并发现在覆盖度不同的情况下在铅岛表面形成了不同分子自组装结构。文章第三部分介绍了低维磁性纳米结构的制备和表征。我们在半金属Bi(111)表面生长了磁性Co原子的纳米团簇。发现了Co原子优先吸附在衬底的台阶边缘，并形成纳米团簇。在低覆盖度下Co纳米团簇沿衬底台阶方向形成二维阵列。在高覆盖度下，纳米团簇的聚集形成二维薄膜。