深入了解金属半导体的界面结构对微电子器件的发展和广泛应用具有重要意义,因此它一直是表面科学领域的热点课题。本论文的工作主要是利用扫描隧道显微镜、低能电子衍射和分子束外延等技术研究了Pb终止的Si(111)-1×1表面的原子结构,以及在Pb覆盖的Si(111)表面上(Au/Pb)纳米环阵列的自组装生长。　　 一、Pb终止的Si(111)-1×1相的原子结构及其稳定机制的研究。在室温条件下,我们成功地制备出大范围均一有序的Pb终止的Si(111)-1×1表面,并通过高分辨的STM图像首次发现了Pb、Si原子共同组成的六角蜂窝状结构。根据STM观察和理论计算,我们提出了1×1-Pb相的一个新的Bulk-Adatom结构模型,即最外层的Pb原子占据bulk位,并与周围近邻的三个位于T1位的Si adatom成键。鉴于Pb、Si属于周期表中同一族的元素,故Pb终止的Si(111)-1×1在结构上等价于体终止的Si(111)-1×1,而Si(111)-1×1结构不稳定会形成著名的7×7重构,因此稳定存在的Si(111)-1×1-Pb结构不遵从电子计数模型。研究表明,Pb终止的1×1表面是亚稳的,其几何结构的形成是受动力学控制的。这项工作为理解表面再构提供了新的信息。　　 二、Pb修饰的Si(111)表面上Au纳米结构生长的研究。在Pb终止的Si(111)-1×1衬底上,我们发现了以高度有序的8×8-(Au/Pb)和4×4-(Au/Pb)纳米环阵列为代表的新的自组装结构。低温(150K)时,Au在衬底表面的外延生长是按照层状生长方式进行,当Au的沉积量达到临界覆盖度0.9ML时,形成了覆盖整个台面的原子级平整的8×8-(Au/Pb)表面。室温条件下的沉积也可以获得稳定的高度有序的8×8-(Au/Pb)重构。如把8×8结构在500K左右退火,就会获得4×4-(Au/Pb)六角纳米环阵列。此外,在温度为400K的Si(111)-√3×√3-Pb衬底上沉积Au,我们观察到新的3×3-(Au/Pb)结构,同时研究了重构有序度和衬底表面缺陷的关系,即替换出的表面Si原子导致了3×3-(Au/Pb)合金的短程有序。高的热稳定性与独特的超结构使这些纳米阵列具有广泛的应用前景。同时,重构的表面可以作为模板控制生长其它的纳米超结构。