Sr/Si表面体系在晶形氧化物-半导体体系的外延生长中具有重要的作用。借助于扫描隧道显微镜(STM)这一表面科学研究的有力工具,本文深入研究了不同Sr/Si再构表面的几何及电子结构。我们发现,对于Sr/Si(100)-2ב1’和Sr/Si(111)-3×2两种不同再构表面上的锶原子,在室温下都具有沿着由表层硅原子再构形成的沟道里进行准一维运动的物理特性。在Sr/Si(100)-2×3再构中存在沿2×方向重新形成的硅二聚体。另外在Sr/Si(100)-2×1衬底上,我们通过对超薄SrTiO3膜进行退火处理后,观察到有明显再构特征的金属特性纳米岛,通过分析我们认为这些岛具有TiSi2的结构,从而进一步理解硅基氧化物外延生长过程中的界面反应特性。论文主要内容包括:第一章:主要对前人工作的总结及相关问题的讨论引出我们研究的目的,并给出样品制备方法和相应技术原理。第二章:主要研究在超薄SrO/Si(100)膜向Sr/Si(100)再构转变的动力学过程。通过光电子能谱(XPS)我们发现在转化过程中,中间存在SrO的晶化这一物理现象。高温动态的STM扫描发现从SrO/Si(100)向Sr/Si(100)的转化过程中会出现两个典型状态:首先表面会从粗糙状态向平滑的非晶状态转变,接着从非晶状态向原子级平整的Sr/Si(100)再构表面转化。随着退火时间的不同,室温下的观察到Sr/Si(100)-2×3和Sr/Si(100)-2×1两种典型再构表面。进一步退火处理表面上的锶继续减少形成移动的锶原子链。第三章:主要研究Sr/Si(100)表面的几何和电子结构,并研究该表面得初始氧化情况。在获取室温下的Sr/Si(100)-2×3扫描隧道谱和dI/dV图像之后,结合第一性原理的理论计算结果,我们进一步给出Sr/Si(100)-2×3表面的几何结构。在形成该再构表面的过程中,作为衬底的一部分二聚化的硅原子会发生断键重排形成新的硅二聚体,锶原子与这些硅原子会出现明显的电荷转移现象,这就解释了为何再构表层硅原子的XPS结果显示它处于二聚化状态,而前人理论计算结果却与其相互矛盾的问题。在结构清楚的基础上,我们研究了该表面的初始氧化机制:通过不同氧的覆盖度的分析,我们总共发现四种典型的氧化结构。结合理论计算结果,我们认为这在这四种氧化结构中,三种属于单个氧分子的氧化结果,另外一种属于双氧分子的氧化结果,且双氧分子的氧化结构会表现出典型的金属电子结构特性。第四章:主要研究Sr/Si(100)-2×1表面。通过高分辨STM图像的观察,我们发现Sr/Si(100)-2×1表面具有典型偏压依赖性,进一步我们给出该表面的结构模型。通过室温和低温(80K)下的Sr/Si(100)-2×1表面的STM图像连续扫描,我们发现该表面的锶原子在室温下具有明显的迁移现象,这些迁移频繁的锶原子能够在空态高偏压和占据态下形成模糊的原子链,通过仔细分析,我们认为室温下锶的迁移主要沿着二聚化硅原子链形成的沟道方向进行,使得该表面表现出一维运动的物理特性。第五章:主要研究Sr/Si(111)-3×2再构表面。我们通过退火处理Si(111)-7×7衬底上沉积的SrO超薄膜制备出Sr/Si(111)-3×2再构表面。通过对该表面STM形貌及电子结构的分析,我们认为Sr/Si(111)-3×2再构表面以HCC结构模型构成。在典型的室温STM图像中,能够观察到该表面有模糊和清晰原子链交替出现的现象。通过动态STM扫描,我们发现模糊的原子链出现是由于锶原子沿着双键硅原子形成的一维沟槽中运动,这种运动表明该表面具有准一维运动的物理特性。第六章:在Sr/Si(100)-2×1的衬底上,利用PLD方法沉积超薄的SrTiO3膜,通过退火后获得几个纳米的多层纳米岛,该种纳米岛的电子结构表现出明显的金属性。通过采集dI/dV图像,发现该岛的表面在不同的能量下电子分布有显著差异。STM图像还观察到在特定偏压下表面会出现三聚体的形貌。通过分析,我们认为该纳米岛是由C54-TiSi2结构排列而成的,而不同偏压下的STM形貌像分别反映出了Ti和Si原子的电子态信息。