原子力显微镜是一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器，现已广泛应用于半导体、纳米功能材料、化工、生物研究和科研院所各种纳米相关学科的研究实验等领域中，成为纳米科学研究的基本工具。
它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时它将与其相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。
那么AFM原子力显微镜是如何展示结果的呢？
1、表面形貌和表面粗糙度
（1）原子力显微镜可以对样品表面形态、纳米结构、链构象等方面进行研究，获得纳米颗粒尺寸，孔径，材料表面粗糙度，材料表面缺陷等信息。
（2）能做表面结构形貌跟踪（随时间，温度等条件变化）。
（3）可对样品的形貌进行丰富的三维模拟显示，使图像更适合于人的直观视觉。
2、**定位（纳米片厚度/台阶高度）
在半导体加工过程中通常需要测量高纵比结构，像沟槽和台阶，以确定刻蚀的深度和宽度。这些在SEM下只有将样品沿截面切开才能测量，AFM原子力显微镜可以对其进行无损的测量。原子力显微镜在垂直方向的分辨率约为0.1nm，因此可以很好的用于表征纳米片厚度。
3、相图
作为轻敲模式的一项重要的扩展技术，相位模式是通过检测驱动微悬臂探针振动的信号源的相位角与微悬臂探针实际振动的相位角之差（即两者的相移）的变化来成像。引起该相移的因素很多，如样品的组分、硬度、粘弹性质，模量等。简单来说，如果两种材料从AFM原子力显微镜形貌上来说，对比度比较小，但小伙伴又非常想说明这是在什么膜上长的另外一种，这个时候可以利用二维形貌图+相图来说明（前提是两种材料的物理特性较为不同，相图有明显对比信号才可以哦）。