原子力显微镜（Atomic force microscopy, AFM）是表征薄膜性质的重要手段之一。原子力显微镜的基本原理是：将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。Bruker Multimode III原子力显微镜主要由以下几个部分构成：力检测模块、位置检测模块和反馈系统，其工作原理如图1所示：

当原子力显微镜探针的针尖与样品接近时，在针尖原子和样品表面原子之间相互作用力的影响下，悬臂梁会发生偏转引起反射光的位置发生改变；当探针在样品表面扫过时，光电检测系统会记录激光的偏转量(悬臂梁的偏转量)并将其反馈给系统，最终通过信号放大器等将其转换成样品的表面形貌特征。

 该仪器主要用于各种薄膜样品(包括导体和绝缘体)原子级分辨率的表面形貌观察、分析，应用于物理学、材料科学、生命科学等微纳米操作技术领域。主要功能是：获得样品表面纳米及微米区域的形貌、粗糙度、摩擦力和表面其它力、接触模式、轻敲模式、力曲线等。

接触模式（Contact Mode）：优点：扫描速度快，是唯一能够获得“原子分辨率”图像的AFM垂直方向上有明显变化的质硬样品，有时更适于用Contact Mode扫描成像。缺点：横向力影响图像质量。在空气中，因为样品表面吸附液层的毛细作用，使针尖与样品之间的粘着力很大。横向力与粘着力的合力导致图像空间分辨率降低，而且针尖刮擦样品会损坏软质样品（如生物样品，聚合体等）。

轻敲模式(Tapping Mode)： 在该模式下，扫描成像时针尖对样品进行“敲击”，两者间只有瞬间接触，克服了传统接触模式下因针尖被拖过样品而受到摩擦力、粘附力、静电力等的影响，并有效的克服了扫描过程中针尖划伤样品的缺点，适合于柔软或吸附样品的检测，特别适合检测有生命的生物样品。

非接触模式(Non-contact Mode)：优点：没有力作用于样品表面。缺点：由于针尖与样品分离，横向分辨率低；为了避免接触吸附层而导致针尖胶粘，其扫描速度低于Tapping Mode和Contact Mode AFM。通常仅用于非常怕水的样品，吸附液层必须薄，如果太厚，针尖会陷入液层，引起反馈不稳，刮擦样品。由于上述缺点，non-contact Mode的使用受到限制。