单光子光源一直是量子信息技术相关领域研究的核心问题之一。现有的研究已经在多种单量子体系(量子点、原子、离子、分子、色心等等)实现了单光子发射。在这些体系中,分子单光子源具有出丰富的频率选择和稳定、全同的光谱特征,表现出成为实用化单光子源的潜质。在已经实现的单光子发射体系中,受到光的衍射极限和电激励器件尺寸的限制,往往需要借助分散手段构建低密度光源避免同时激发多个发光体而产生多光子事件。另一方面,电泵纳米光源和单光子源对于纳米光电集成十分重要,但嵌在两个金属纳米电极之间的单个孤立的分子是否能发光、其发光特性是否为单光子发射却一直没有被证实,更不用说在纳米尺度上表征和调控单光子光源。在本论文的工作中,我们利用扫描隧道显微镜的高度局域的隧穿电子激发及其亚纳米分辨能力,可以选择性地激发样品表面孤立的单个分子,并借助隧道结内纳米尺度的等离激元局域场增强效应,实现了单分子电致荧光。我们进一步对单分子电致荧光的出射光子强度的二阶相关性进行检测,证实了单分子电致发光过程表现出光子反聚束效应,是一种单光子发射现象。此外,这种单分子单光子辐射特性还可以通过改变纳腔尺寸结构和在纳米尺度操纵分子光源的构造进行调控和优化。本论文由下面四章构成,各个章节的主要内容如下:第一章主要介绍全文相关的背景。我们首先从表面等离激元的概念引入,强调了纳腔等离激元的增强效应;然后简单介绍了扫描隧道显微镜(STM)和扫描隧道显微镜诱导发光技术(STML),并对实现扫描隧道显微镜诱导分子发光所需要的两个必要条件——纳腔等离激元共振增强和脱耦合层隔绝荧光淬灭——进行了阐述;随后我们介绍了单光子源的物理背景、技术测量手段和获得方式;最后,综合以上内容论证了利用STML技术实现单分子单光子发射的创新性和可行性,并介绍了实验中实际所使用的STM和光学检测手段。在第二章中,我们首先研究了氧化铜作为脱耦合层实现单分子电致荧光的可能性,实验中选取的荧光分子是并五苯和H2TBPP。我们发现,单个并五苯分子在氧化铜表面的吸附表现出很高的选择性,但分子本征荧光仍然被淬灭,不过分子对衬底的等离激元发光具有偏压依赖的强度调制关系:正偏压下分子对等离激元发光有增强作用,而负偏压下则是抑制作用。这种偏压依赖的关系可以用表面和分子在正负偏压区间不同的电子态强度分布来解释。氧化铜表面随后蒸镀的部分H2TBPP分子团簇能够表现出分子发光的特征,说明氧化铜作为脱耦合层具有一定程度的绝缘效果,能够实现稍高位置的分子荧光。在第三章中,我们选用介电常数更高、绝缘效果更好的NaCl薄膜作为脱耦合层,选择ZnTPP分子作为荧光分子研究了单分子电致发光。利用原位分子热蒸发的技术,我们可以可控地使得ZnTPP分子在NaCl薄膜表面以单个形式存在,高分辨的STM图像证明了这种样品结构。随后,我们成功地在ZnTPP分子上实现了单分子的电致荧光,值得注意的是,ZnTPP的分子荧光仅在负偏压下出现。我们对ZnTPP分子的荧光进行了辐射特性的测量,结果表明出射光子被纳腔垂直方向极化而形成沿探针方向的线偏振。由于该体系下ZnTPP分子的荧光强度仍然不够强,因此我们未能得到信噪比足够的二阶相关函数测量数据。本章的实验工作成功实现了单分子电致荧光,并证明了 NaCl薄膜作为脱耦合层的优越性质,为后续单分子单光子发射实验奠定了基础。在第四章中,我们对第三章的实验体系进行改进,一方面构造更多层的NaCl薄膜实现更好的脱耦合效果,另一方面将荧光分子换成在NaCl体系下发光强度更强的酞菁类分子(H2Pc、ZnPc),从而实现了电致单分子单光子发射。在这个体系中我们发现,四层NaCl上酞菁分子的STM电致荧光表现出强度足够高的单分子电致发光。我们对发射光子的二阶相关函数进行了检测,实验结果表明,四层NaCl上的单个H2Pc或ZnPc分子的光子发射均表现出明显的光子反聚束效应,具有显著的单光子发射特性,而且最好的单光子发射纯净度可以达到g2(0)=0.09。g2(0)的值没有理想地降到零可能是因为HBT测量系统时间分辨率不够和极少量等离激元辐射光子的影响。表面上同种分子在光谱和二阶相关函数上表现出几乎全同的特性。后续研究表明,纳腔的结构尺寸会显著影响单光子辐射的参数,这是由于分子与电极的距离越近则有更大的概率激发等离激元光子,从而影响单光子纯净度。利用STM的操纵能力,我们构建了分子二聚体形式的耦合体系,证明其发射光子统计同样表现出光子反聚束效应,获得了强度更高、线宽更窄的单光子发射。这一方面为调控单光子源提供了新的方法,而且也从实验上证实了偶极相干耦合的分子聚合体构成了一种多分子纠缠的整体系统。