随着纳米科学技术的兴起与发展，常规显微镜由于本身的局限越来越不能胜任微观领域的形貌观察及分析。而基于扫描隧道显微镜基本原理发展起来的原子力显微镜无疑为材料的微观形貌观察起到了根本性的推动作用。
AFM原子力显微镜是基于原子间相互作用力的测定，而不受样品导电性的影响，其研究对象几乎不受任何局限，所以利用原子力显微镜能较好地实时观测被测表面的三维立体图象。当一根十分尖锐的微探针在纵向充分逼近样品表面至数纳米更小间距时，微探针的原子和样品表面的原子之间将产生相互作用的原子力。
原子力的大小与间距之间存在一定的曲线关系。在间距较大的起始阶段，原子力表现为引力，随着间距的进一步减小，由于价电子云的相互重叠和两个原子核的电荷阅相互作用，原子力又转丽表现为斥力，该排斥力随着间距的缩短而急剧增大。因此，AFM原子力显微镜通过检测原子间的作用力，利用原子力与间距之间的关系曲线，可获得样品表面真实而丰富的微观形貌图象。
由于原子力显微镜具有原子级高分辨率，且放大倍率连续可调，探测过程中对样品表面无损伤，不需要高真空的必要工作条件，且体积小、成本低、性价比高，综合指标与其它常规显微手段相比优势明显。其突出优点是：不仅适用于导体、半导体、绝缘体样品，还可应用于真空、大气以及液体环境。