原子力顯微鏡已被廣泛地應(yīng)用于表面分析的各個領(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，原子力顯微鏡不需要對樣品的任何特殊處理，如鍍銅或碳，這種處理對樣品會造成不可逆轉(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

通過檢測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。

原子力顯微鏡對表面整體圖像進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)，還可以對測試的結(jié)果進行三維模擬，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) 晶體生長機理

在研究納米晶生長機理的時候，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原子級觀測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的圖像，為完善和修正現(xiàn)有的晶體生長理論提供了強大的技術(shù)支撐。