Graphen ist ein faszinierendes und sehr dynamisches Forschungsgebiet, das sich durch ein großes Potenzial für technische Anwendungen und durch vielfältige Möglichkeiten in der Grundlagenforschung auszeichnet. In dieser Arbeit wurden die Eigenschaften von epitaktisch gewachsenem Graphen sowie Nickel-, Eisen- und Kobaltadatomen mittels Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie untersucht. Die Experimente wurden auf drei verschiedenen Substraten durchgeführt, die jeweils zu unterschiedlichen Eigenschaften der Graphenmonolage führen. Während der Dirac-Punkt auf Ru(0001) nicht erhalten bleibt, ist Graphen auf SiC(0001) n-dotiert und auf Pt(111) p-dotiert.
Zunächst wurden zwei neue Versuchsanlagen aufgebaut, von denen jede mit einem selbstgebauten Rastertunnelmikroskop und allen weiteren experimentellen Methoden ausgestattet ist, die für eine /textit{in situ} Preparation und Charakterisierung von Spitzen und Proben benötigt werden. Das eine Mikroskop wird bei variablen Temperaturen zwischen 20 K und 300 K und das andere wird bei 4,8 K betrieben. Der letztere Aufbau ist außerdem mit einem Drei-Achsen-Magnetsystem ausgestattet und ermöglicht die Deposition von Atomen bei Temperaturen unter 15 K.
Als zweites wurde Graphen auf der SiC(0001) Oberfläche untersucht und anschließend die magnetischen Übergangsmetalle Nickel und Eisen aufgebracht. Für Nickelmonomere wurde eine Diffusionsbarriere von 240 meV und eine orbitalspezifische Kopplung von atomaren Zuständen und Dirac-Elelektronen des Graphens gefunden. Die Messungen an Kobaltmonomeren bestätigten nicht den theoretisch vorausgesagten Kondo-Effekt.
Als drittes wurde Graphen auf Ru(0001) in situ präpariert und untersucht. Die Graphenmonolage ist durch eine starke Wechselwirkung, d.h. eine Chemisorption, und eine Moiré-Struktur bestimmt. Ihre laterale Inhomogenität wurde anhand einer spannungsabhängigen Korrugation, Feldemissionsresonanzen, Volumenzuständen des Rutheniums und Deposition von einzelnen Atomen nachgewiesen. Außerdem wurden Defekte in und Eisenatome auf einer Graphendoppellage untersucht.
Zum Schluss wurde Graphen auf Pt(111) in situ gewachsen und studiert. Dieses Probensystem repräsentiert aufgrund einer schwachen Wechselwirkung, d.h. einer Physisorption, quasi eine freistehende Graphenmonolage. Nickel-, Eisen- und Kobaltmonomere wurden bei tiefen Temperaturen aufgebracht und weisen eine Bistabilität auf. Ihre scheinbaren Höhen und elektronischen Strukturen wechseln jeweils zwischen zwei wohldefinierten Zuständen. Im Fall der Deposition von Kobalt bei Raumtemperatur tritt eine Einlagerung des Kobalts zwischen der Platinoberfläche und der Graphenschicht auf. Für diese Kobaltschicht wurde eine starke Wechselwirkung mit dem Graphen beobachtet.
Graphene is a fascinating and fast developing research area. Besides being a promising candidate for future technology, it offers many opportunities for basic research. In this thesis the properties of epitaxial graphene as well as Ni, Fe, and Co adatoms were investigated by means of scanning tunneling microscopy and spectroscopy at low temperatures. The experiments were performed on three different substrates leading to different properties of monolayer graphene. While the Dirac point is not preserved in case of Ru(0001), graphene is n and p doped in case of SiC(0001) and Pt(111), respectively.
Firstly, two new experimental setups were constructed. Each of them combines a home-made scanning tunneling microscope with all required surface science techniques for \textit{in situ} tip and sample preparation and characterization. One setup allows measurements at variable temperatures between 20 K and 300 K while the other one is operated at 4.8 K. The key features of the latter microscope are a fully rotatable external magnetic field and adatom deposition below 15 K.
Secondly, monolayer graphene grown on the silicon terminated SiC(0001) surface was investigated. After a precharacterization of the samples, the magnetic transition metal atoms nickel and cobalt were deposited and investigated. In case of Ni monomers a diffusion barrier of 240 meV and an orbital selective coupling of atomic states and graphene's Dirac electrons was revealed. In case of Co monomers the experimental results did not indicate a Kondo resonance contrary to theoretical predictions.
Thirdly, graphene on Ru(0001) was in situ grown and studied. Monolayer graphene is characterized by a moiré pattern and a strong interaction, i. e. chemisorption. The lateral inhomogeneity of the moiré pattern was revealed by means of a bias dependent corrugation, field emission resonances, Ru bulk states, and adatom deposition. Additionally, defects in and Fe adatoms on bilayer graphene were investigated.
Fourthly, monolayer graphene on Pt(111) was in situ prepared and analyzed. It represents quasi-free-standing graphene due to a weak interaction, i. e. physisorption. Ni, Fe, and Co monomers were deposited at low temperatures and found to exhibit a bistability. Their apparent heights as well as their electronic structures switch between two well defined states. The room temperature deposition of Co results in the intercalation of graphene by a Co monolayer. Contrary to the weak interaction between graphene and Pt(111), a strong interaction between graphene and the intercalated Co was observed.