本论文的主要工作是利用超高真空扫描隧道显微镜(UHV-STM)对几种低维纳米结构的研究。研究的体系包括：1)金属单晶表面外延生长的石墨烯(Graphene)界面结的热电性质；2)层状材料黑磷(010)表面的STM研究；3)二维Pb/Ag异质结构超导近邻效应；4)纳米尺度下单根硼纳米线的场发射性质。其中石墨烯和单根硼纳米线的工作与电学输运性质测量相关，使用四探针STM完成，而其它两项工作则是在低温STM上进行的。　　 在Ni(111)，Pt(111)和Ru(0001)表面制备了高质量的外延石墨烯，并用铟覆盖的钨针尖与石墨烯接触，构建了垂直样品表面方向上的测量回路。通过改变样品与针尖的温度差，得到了不同金属基底上石墨烯界面结的热电性质。研究结果表明，石墨烯界面结具有较高的热电系数，并且这种热电性质很大程度上依赖于石墨烯和金属基底间的相互作用。DFT模拟计算被用来解释这种相互作用对石墨烯掺杂类型的影响，从而解释了热电性质上的差异。该研究为研究外延生长的石墨烯与金属基底间的相互作用这一重要问题提供了非常有价值的实验依据。　　 黑磷具有与石墨非常类似的六原子环状结构，是除石墨之外的另一种单质层状结构材料，室温常压下为窄禁带半导体。用低温STM首次研究了这种层状材料黑磷的表面形貌和电子结构。其表面原子微小的起伏导致的电子结构的差别被STM图像和相应的DFT计算证实。通过扫描隧道显微谱，还观测到了费米面之下0.17 V的表面态的存在。这一工作对于该材料的进一步深入研究及其应用奠定了一定基础。　　 使用超高真空MBE技术，在Si(111)-7×7基底上制备成功制备了高质量的Pb/Ag二维异质结构。通过利用扫描隧道显微谱测量BCS超导能隙的方法，研究了该异质结构的超导电性。研究中，观测到生长在正常金属(Ag)薄膜上的二维铅薄膜的超导与传统的半导体或金属单晶基底完全不同。其超导能隙随着铅薄膜厚度的降低呈现出指数衰减的趋势。本项工作在二维尺度上尝试研究和理解超导近邻效应，并第一次实现了对薄膜超导电性质的调制，具有非常重要的意义。　　 在之前研究的基础上，利用四探针STM测量了β-菱方结构的单根硼纳米线的场发射性质，实验证实了其优异的场发射性能。其次，由于STM出色的实空间操控能力，得以将整个场发射电子源的尺度降低到纳米量级上。研究初步揭示了传统场发射Fowler-Nordheim理论适用的物理极限，为缩小场发射电子源尺寸从而降低发射电压的方法奠定了一定的基础。