原子力顯微鏡已被廣泛地應(yīng)用于表面分析的各個(gè)領(lǐng)域，不同于SEM只能提供二維圖像，AFM原子力顯微鏡提供真正的三維表面圖。同時(shí)，原子力顯微鏡不需要對(duì)樣品的任何特殊處理，如鍍銅或碳，這種處理對(duì)樣品會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。其次，AFM原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環(huán)境下都可以良好工作。這樣可以用來研究生物宏觀分子，甚至活的生物組織。
(1) 三維形貌觀測(cè)
通過檢測(cè)探針與樣品間的作用力可表征樣品表面的三維形貌，這是原子力顯微鏡*基本的功能。AFM原子力顯微鏡在水平方向具有0.1-0.2nm的高分辨率，在垂直方向的分辨率約為0.01nm。
原子力顯微鏡對(duì)表面整體圖像進(jìn)行分析可得到樣品表面的粗糙度、顆粒度、平均梯度、孔結(jié)構(gòu)和孔徑分布等參數(shù)，還可以對(duì)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行三維模擬，得到更加直觀的3D圖像。
(2) 成分分析
AFM原子力顯微鏡中不能進(jìn)行元素分析，但它在特定的模式下可以根據(jù)材料的某些物理性能的不同來提供成分的信息。
(3) 晶體生長機(jī)理
在研究納米晶生長機(jī)理的時(shí)候，人們希望用顯微手段直接觀察到晶面生長的過程，AFM原子力顯微鏡為我們提供了在一個(gè)原子級(jí)觀測(cè)研究晶體生長界面過程的全新有效工具。由于原子力顯微鏡的工作條件要求低，它可以晶體生長過程原子級(jí)的圖像，為完善和修正現(xiàn)有的晶體生長理論提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。