AFM是利用樣品表面與探針之間力的相互作用這一物理現(xiàn)象，因此不受STM等要求樣品表面能夠?qū)щ姷南拗?，可?duì)導(dǎo)體進(jìn)行探測(cè)，對(duì)于不具有導(dǎo)電性的組織、生物材料和有機(jī)材料等絕緣體，AFM同樣可得到高分辨率的表面形貌圖像，從而使它更具有適應(yīng)性，更具有廣闊的應(yīng)用空間。

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AFM最基本的功能。AFM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。盡管AFM和掃描電子顯微鏡（SEM）的橫向分辨率是相似的，但AFM和SEM兩種技術(shù)的最基本的區(qū)別在于處理試樣深度變化時(shí)有不同的表征。由于表面的高低起伏狀態(tài)能夠準(zhǔn)確地以數(shù)值的形式獲取，AFM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)，也可對(duì)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。

在半導(dǎo)體加工過程中通常需要測(cè)量高縱比結(jié)構(gòu)，像溝槽和孔洞，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(cè)量。AFM可以無損的進(jìn)行測(cè)量后即返回生產(chǎn)線。下圖`為飛時(shí)曼原子力顯微鏡測(cè)樣光柵的AFM圖像，掃描范圍為50×50μm。

在材料科學(xué)中，無論無機(jī)材料或有機(jī)材料，在研究中都有要研究文獻(xiàn)，材料是晶態(tài)還是非晶態(tài)。分子或原子的存在狀態(tài)中間化物及各種相的變化，以便找出結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的規(guī)律。在這些研究中AFM可以使研究者，從分子或原子水平直接觀察晶體或非晶體的形貌、缺陷、空位能、聚集能及各種力的相互作用。這些對(duì)掌握結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系有非常重要的作用。當(dāng)今納米材料是材料領(lǐng)域關(guān)注的課題，而AFM對(duì)納米材料微觀的研究中，也是分析測(cè)視工具。納米材料科學(xué)的發(fā)展和納米制備技術(shù)的進(jìn)步，將需要更新的測(cè)試技術(shù)和表征手段，以評(píng)價(jià)納米粒子的粒徑、形貌、分散和團(tuán)聚狀況。原子力顯微鏡的橫向分辨率為0.1～0.2nm，縱向?yàn)?.01nm，能夠有效的表征納米材料。納米科學(xué)和技術(shù)是在納米尺度上（0.1～100nm）研究物質(zhì)（包括原子、分子）的特性和相互作用，并且利用這些特性的一個(gè)新興科學(xué)。其最終目標(biāo)是直接以物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出來的特性，制造具有特定功能的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力方式的飛躍。納米科學(xué)包括納米電子學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米光學(xué)、納米化學(xué)等多個(gè)研究領(lǐng)域。納米科學(xué)的不斷成長(zhǎng)和發(fā)展是與以掃描探針顯微術(shù)（SPM）為代表的多種納米尺度的研究手段的產(chǎn)生和發(fā)展密不可分的?？梢哉f，SPM的相繼問世對(duì)納米科技的誕生與發(fā)展起了根本性的推動(dòng)作用，而納米科技的發(fā)展又為SPM的應(yīng)用提供了廣闊的天地。SPM是一個(gè)包括掃描隧道顯微術(shù)（STM）、原子力顯微術(shù)（AFM）等在內(nèi)的多種顯微技術(shù)的大家族。SPM不僅能夠以納米級(jí)甚至是原子級(jí)空間分辨率在真空、大氣或液體中來觀測(cè)物質(zhì)表面原子或分子的幾何分布和態(tài)密度分布，確定物體局域光、電、磁、熱和機(jī)械特性，而且具有廣泛的應(yīng)用性，如刻劃納米級(jí)微細(xì)線條、甚至實(shí)現(xiàn)原子和分子的操縱。這一集觀察、分析及操作原子分子等功能于一體的技術(shù)已成為納米科學(xué)研究中的主要工具。

在粉體材料的研究中，粉體材料大量的存在于自然界和工業(yè)生產(chǎn)中，但目前對(duì)粉體材料的檢測(cè)方法比較少，制樣也比較困難。AFM提供了一種新的檢測(cè)手段。它的制樣簡(jiǎn)單，容易操作。以微波加熱法合成的低水合硼酸鋅粉體為例。我們可以將其在酒精溶液中用超聲波進(jìn)行分散，然后置于新鮮的云母片上進(jìn)行測(cè)試。下圖為飛時(shí)曼原子力顯微鏡測(cè)樣粉末樣品圖。