随着纳米技术的发展，将不同材料组合在一起的异质纳米体系成为功能光电材料的一个重要研究方向。特别是金属-半导体异质纳米结构，由于其可能具有复合功能或者与其构成组分不同的独特性质而倍受关注。在这个领域，金属-半导体异质纳米结构的制备、光电性质以及光致电荷转移的研究已经取得了很多进展，但仍有不少问题有待进一步探索和澄清，特别是关于激发态的能量转移途径、电荷转移的程度与存储位置、以及所涉及的物理机理尚有待更深入、更全面的认识和理解。。其中涉及的一个基本科学问题是纳米尺度上表面等离激元与激子之间的相互调制作用。特别是当半导体量子点与金属纳米颗粒直接接触时，半导体量子点的吸收与发光等光学性质可能会因为近邻金属纳米颗粒表面等离激元的调制而发生巨大变化。特别值得关注的的是，直接接触的异质纳米体系当受到光照时，可能会产生从半导体量子点到金属纳米颗粒的电荷转移，从而有望在光催化和光伏电池领域得到应用。前期金属-半导体异质纳米结构能量转移过程的动力学研究很少，主要局限在二个构造体之间有链接分子或者二者机械混合组装在表面上的体系，对直接连接的异质二聚体结构的动力学过程的研究则罕见报道。此外，以前的大部分研究一般是采用光学激发手段对大量纳米粒子构成的宏观系综的光学行为进行表征，测量到的是大量粒子的平均行为。常规光学技术由于受到光学衍射极限的制约，难于实现对单个纳米结构的高分辨表征。另一方面，扫描探针技术不仅具备高空间分辨的优点，而且具备实现高度局域化电子激发的功能，可望通过电致发光途径为我们提供微观单体的光学时空特性，特别是从实空间来研究金属-半导体异质结构在纳米尺度上的能量转移。基于这种思路，本论文主要从两个方面来研究金属与半导体直接接触的金-硒化镉异质二聚体的光电特性。一方面通过时间分辨的光致发光手段来研究大量异质纳米结构构成的宏观系综体系的光致电荷分离与能量转移的动力学过程，并通过光催化实验探索其光致电荷分离与储存性质；另一方面利用扫描隧道显微镜（STM）针尖的局域化电子激发特性，初步开展了对单个异质纳米结构的实空间高分辨电致发光研究，通过不同位置的电致发光光谱的特性来研究局域电子激发情况下单个异质纳米结构内部在纳米尺度上的能量和电子转移性质。本论文的内容分为以下四章：第一章为序论，首先介绍了异质纳米材料的制备方法、光电特性和应用。接着概述了STM诱导电致发光(STML)的研究背景，介绍了STM电致发光的基本原理和研究现状。最后引出了本论文的研究内容和意义。第二章简述实验中所使用的扫描隧道显微镜的仪器集成，包括探针制备装置的建立、真空获得与光学检测系统。首先介绍了STM电致发光实验中使用的超高真空室温STM系统的构筑和调试。该系统不仅包含通常STM系统的真空获得系统，样品处理与STM扫描系统，更重要的是具有光学收集系统来检测针尖-样品隧道结之间的电致发光。另一方面，STM电致发光实验中需要使用能激发较强表面等离激元的Ag针尖，而一般的商用针尖制备装置只能制备钨针尖，因此，我们自行研制了一套能制备不同材料(Ag、W等)针尖的电化学刻蚀装置。该装置制备出的银针尖不仅能扫描出Si(111)7×7结构的原子像，也能得到比W针尖强度强9倍的电致发光。第三章通过光学手段研究Au-CdSe异质二聚体纳米结构的电荷转移与存储。我们合成了长度约为7 nm的金-硒化镉的异质二聚体结构（Au-CdSe Heterodimers,简写为Au-CdSe HDs）。TEM图像显示二聚体中，金属纳米颗粒和半导体量子点是直接接触的，有助于增强电荷转移的性能。我们首先用瞬态光谱分析了二聚体溶液系综的光致能量转移动力学，然后通过一种电子还原反应引起的吸收谱的变化来研究溶液中的光致电荷分离和随后的电荷流失过程。具体来说，通过对异质结二聚体的时间分辨荧光研究，并与硒化镉量子点以及硒化镉量子点与金纳米颗粒的机械混合物的发光动力学相比较，我们在异质结二聚体中发现了一个新的快速衰变通道，这个通道应该来源于从硒化镉量子点到金纳米颗粒的快速电荷转移，可能是量子点发光淬灭的原因。在空穴清道夫乙醇的帮助下，硒化镉量子点中的空穴能被吸收而电子存储在金纳米颗粒中。异质结二聚体的电荷保持性质通过电荷指示剂亚甲基蓝分子来检测。我们发现，转移的电子能在金纳米颗粒部分被保持一小时以上。最后，基于稳态光谱、寿命测量、和光催化反应的实验结果，我们给出了光照情况下电荷在金硒化镉异质二聚体溶液中的转移和存储的较完整的物理图像。第四章的内容是Au-CdSe异质二聚体结构的表面分散研究和对单个异质结构的STM电致发光性质的初步探索。我们希望通过局域的隧穿电子激发Au-CdSe异质二聚体的不同部分的特定STML光谱来研究纳米尺度下等离激元和激子之间的相互耦合和能量转移。在实验中，我们为了验证滴加分散的可行性，Au-CdSe异质结二聚体首先被分散在Si、C8硫醇自组装膜、MHA自组装膜表面等不同衬底上，然后用原子力显微镜(AFM)和静电力显微镜(EFM)扫描检验，并选择适合STM扫描的，在C8硫醇自组装膜和MHA自组装膜衬底上分散上异质二聚体的样品进行STM扫描和初步的STM电致发光实验。具体来说，AFM形貌像结果在三种衬底上似乎都扫描到了颗粒。特别是在Si衬底上的分散，AFM相位图扫描结果显示Si表面上的二聚体的两个球体部分的粘滞弹性不同，应该为异质结构。经过光照的Si表面上的异质二聚体的EFM电荷像结果显示即使在停止光照20分钟后，异质二聚体结构中都存有电荷，这是异质二聚体中光致电荷转移和电荷存储的直接证据。然后，我们用STM扫描来研究异质二聚体在Au/硫醇自组装膜衬底上的分散行为，扫描显示能够在表面上找到与TEM图像相吻合的二聚体结构，但颗粒数目偏少。初步的STM电致发光实验表明异质二聚体两端的STML光谱均具有等离激元发光的性质。接着为了提高颗粒数目，我们进行了异质结二聚体/MHA自组装膜体系的STM和STM电致发光实验。通过滴加不同体积溶液样品的STM形貌像比较，说明提高滴加溶液体积应该能增加颗粒分散密度。STM扫描结果还显示，经过合适条件的氩离子溅射，能够提高样品扫描图像的质量。我们在50 nm×50 nm扫描区域内进行了单个CdSe量子点、Au纳米颗粒、异质二聚体的电致发光实验。单个CdSe量子点不同位置的电致发光光谱峰位均在650 nm左右，单个Au纳米颗粒不同位置的电致发光光谱峰位均在680 nm左右，单个异质二聚体不同位置的电致发光光谱峰位均在680 nm左右。最后，根据电致发光实验的结果，我们也提出了初步的物理图像来定性解释STM电致发光时异质结二聚体内部的能量电荷转移情况.