扫描隧道显微镜的基本原理是将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近(通常小于1nm)时，在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。
利用扫描隧道显微镜可直接观测材料表面原子是否具有周期性的表面结构特征，表面的重构和结构缺陷等。
原子力显微镜是一种类似于扫描隧道显微镜的显微技术，它们的主要不同点是扫描隧道显微镜检测的是针尖和样品间的隧道电流，而原子力显微镜检测的是针尖和样品间的力。
AFM可以研究绝缘体样品的表面结构。AFM分辨率：横向0.15nm，纵向0.05nm。STM分辨率：横向0.1nm，纵向0.01nm。
AFM不但可测样品的表面形貌，达到接近原子分辨率，还可测量表面原子间的力，测量表面的弹性，塑性，硬度，粘着力，摩擦力等性质。
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