原子力顯微鏡是一種可用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、納米功能材料、化工、生物研究和科研院所各種納米相關(guān)學(xué)科的研究實驗等領(lǐng)域中，成為納米科學(xué)研究的基本工具。
它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級分辨率獲得表面形貌結(jié)構(gòu)信息及表面粗糙度信息。
那么AFM原子力顯微鏡是如何展示結(jié)果的呢？
1、表面形貌和表面粗糙度
（1）原子力顯微鏡可以對樣品表面形態(tài)、納米結(jié)構(gòu)、鏈構(gòu)象等方面進(jìn)行研究，獲得納米顆粒尺寸，孔徑，材料表面粗糙度，材料表面缺陷等信息。
（2）能做表面結(jié)構(gòu)形貌跟蹤（隨時間，溫度等條件變化）。
（3）可對樣品的形貌進(jìn)行豐富的三維模擬顯示，使圖像更適合于人的直觀視覺。
2、**定位（納米片厚度/臺階高度）
在半導(dǎo)體加工過程中通常需要測量高縱比結(jié)構(gòu)，像溝槽和臺階，以確定刻蝕的深度和寬度。這些在SEM下只有將樣品沿截面切開才能測量，AFM原子力顯微鏡可以對其進(jìn)行無損的測量。原子力顯微鏡在垂直方向的分辨率約為0.1nm，因此可以很好的用于表征納米片厚度。
3、相圖
作為輕敲模式的一項重要的擴(kuò)展技術(shù)，相位模式是通過檢測驅(qū)動微懸臂探針振動的信號源的相位角與微懸臂探針實際振動的相位角之差（即兩者的相移）的變化來成像。引起該相移的因素很多，如樣品的組分、硬度、粘彈性質(zhì)，模量等。簡單來說，如果兩種材料從AFM原子力顯微鏡形貌上來說，對比度比較小，但小伙伴又非常想說明這是在什么膜上長的另外一種，這個時候可以利用二維形貌圖+相圖來說明（前提是兩種材料的物理特性較為不同，相圖有明顯對比信號才可以哦）。