近年来,有机分子薄膜器件表现出巨大的发展潜力和市场前景,成为广泛关注的热点,倍受科学界和工业界的重视。研究有机分子薄膜生长结构特性,优化生长条件,进而提升薄膜制备质量,对构筑高性能的薄膜器件意义重大。本文围绕这一主题,创新性地将荧光显微技术与超高真空有机分子薄膜生长技术相集成,并提出了一种有机分子薄膜生长表面动力学研究的荧光显微方法。该方法可实现有机分子薄膜生长的实时原位成像监测和有机单分子、分子簇团在表面运动的实时跟踪,不仅可以应用在导体及半导体衬底上的研究,更填补了绝缘体衬底上有机分子生长实时原位研究手段的空白。本文的研究成果和内容主要有:1、系统地论述了有机分子束外延生长和有机分子薄膜生长表面动力学研究方法的现状,创新性地提出了有机分子薄膜生长表面动力学研究的实时原位荧光显微方法。依据研究对象的不同,该方法包括有机分子薄膜生长实时荧光成像监测和实时单分子跟踪两种技术。2、提出了基于荧光显微图像的有机分子薄膜生长信息的计算方法。通过获取有机分子生长过程中岛的边缘、面积、分子荧光总强度、单位像素分子荧光平均强度等信息,可实现对有机分子薄膜几何形貌、生长速率等特性的实时原位荧光成像监测。3、提出了一种快速高精度的实时单分子跟踪算法。该算法将图像去噪高斯掩膜质心运算定位法和概率链接法有机结合,与常用的二维直接高斯拟合相比,该定位法不仅运算时间缩短为1/10,而且具有纳米级的定位精度。4、在国际上首次设计并研制了一套超高真空有机分子薄膜生长的实时荧光显微系统。该系统具有2×10-10mbar的超高真空度;可实现150K—450K的大范围衬底/样品温度精确控制;同时还具有集成椭偏仪、反射差分光谱仪、金属蒸发源、电子枪/离子枪等辅助设备的能力,以实现多角度薄膜生长信息分析和多种样品制备及材料改性。5、首次实现绝缘体衬底上有机分子生长过程的实时荧光成像监测。以云母衬底表面p-6P有机分子生长为实例,讨论并分析了p-6P分子动态生长信息,揭示了p-6P分子在云母衬底表面的准一维生长模式。