由于低维纳米材料独特的物理性质及其广泛的应用前景,低维纳米材料的自组装生长吸引了理论和实验的广泛兴趣。在贵金属单晶表面的表面态电子传递的长程相互作用和单晶表面异质外延生长导致的长程表面应力是两种自组织生长的驱动力。在过去二十年里,低维纳米材料的自组装,在实验和理论上都取得了显著发展。对自组装生长的研究,不仅具有基础研究的意义,而且为纳米技术的发展奠定基础。这篇论文主要介绍我博士期间的三个工作。1.原子超晶格形成机制研究；2.Ru(0001)表面亚单层铁在退火过程中特征宽度的异常温度依赖关系；3.Ag(111)表面Gd原子超晶格和原子链。利用低温扫描隧道显微镜,我们研究了Cu(111)和Ag(111)表面Fe的单原子在长程相互作用的影响下的扩散和自组装现象。实验发现Fe的单原子在Cu(111)表面能够形成六角原子超晶格；Fe的单原子在Ag(111)表面不能形成原子超晶格而呈现无序状结构。结合前人的实验研究体系和我们研究的两个体系以及动力学蒙特卡洛模拟,我们讨论了原子超晶格形成的机制。将前人所认为的多个参数确定为两个关键的比值,这两个比值在六角原子超晶格的形成过程有决定性作用。第一个比值为吸附原子之间长程相互作用的强度Elri与扩散势垒Ed之间的比值(Elri)/(Ed),如果形成好的超晶格,比值应该大于约5%,第二个比值为原子之间相互作用的排斥环a与原子超晶格的晶格常数b比值的平方(a2)/(b2),比值应该小于约19%。利用扫描隧道显微镜,我们研究了生长在Ru(0001)表面不同覆盖度的亚单层Fe在表面合金温度附近的表面畴图案随温度的变化规律。在室温下生长,亚单层的Fe在Ru(0001)表面三维生长。经过不同的温度退火后,我们研究了其表面结构的变化。研究表明,在900K左右退火,大的Fe岛会分解成很多小的三角形空岛和迷宫型反条纹。空岛的方向跟衬底的排列方式有关。这些反条纹的宽度随着退火的温度升高而增加,这与在其他体系中畴图案特征尺度的变化规律相反。通过扫描隧道显微镜的精细扫描,我们发现,这一过程伴随着明显的表面合金化和无序化,而表面合金和无序化将降低表面应力,从而导致这种反常的特征尺度变化规律。根据第一个工作的分析,我们在Ag(111)表面生长出了Gd的原子链和原子超晶格。我们研究了原子超晶格和原子链的不同位置的扫描隧道谱,其中原子中心处的扫描隧道谱从实验上观察到了费米能级以下占据表面态电子带的存在。我们在实验上还观察到了原子超晶格的岛扩散。蒙特卡罗模拟表明,原子扩散过程决定岛扩散常数与原子数的标度指数。