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从食品包装到光伏发电，薄膜在任何领域都发挥着重要的作用，而创造任何新薄膜的一个重要步骤就是能够非常精确地描述其表面和物理性质。
利用原子力显微镜(AFM)建立薄膜纳米尺度形貌的三维模型，可以提供关于薄膜质量的关键数据，包括其粗糙度、缺陷、表面的不同阶段和生长模式。
表面因素如粗糙度和质地往往与电影的功能性反应有关。例如，切削工具上碳涂层的微观结构转化为摩擦，而生物薄膜的粗糙度转化为润湿性。在开发过程中测量薄膜粗糙度也提供了一种测量关键控制指标的方法，并揭示了结构-性能关系的新见解。AFM分析还可以用来确定通常应用于薄膜的加工后处理的结果，以及检查产品失效问题。
AFM通常通过所谓的“轻拍”模式进行地形成像。这个设置涉及到使AFM悬臂振动接近其共振频率。探针只在振荡的一部分接触样品，最大限度地减少对探针尖端和样品的损害。此外，一个小的接触面积和极其尖锐的探针尖端，使原子尺度结构的解决成为可能。
特定于应用程序的测试
在合并或使用阶段，薄膜可能会受到非环境条件，如浸泡在液体或极端温度。在测试过程中复制这些条件使AFM结果更加有用，并允许对耐久性和可靠性质量进行分析。评估表面形貌、功能或机械质量如何随温度和其他因素而变化，也可以从根本上了解薄膜的功能。
对于某些应用，薄膜上的潜在劣化和电化学反应是至关重要的考虑因素。电化学测试池的使用允许对氧化和其他电化学过程进行原位AFM分析。电化学电池还使研究人员能够精确观察反应发生时的纳米级结构变化。
薄膜的许多用途是利用其特殊的功能特性，例如利用电或磁特性来达到预期的效果。薄膜的地形分析提供了洞察力，但不能直接评估功能。然而，有许多AFM战术旨在评估功能质量。这些模式利用AFM的极端压力灵敏度来分析探针和样品之间的电、磁和其他相互作用。同时进行地形成像和功能测试，还可以深入了解局部结构相关属性。
在某些薄膜应用中，某些机械性能——比如一定程度的硬度——是必不可少的。例如，足够硬度的耐磨膜可以提高人工髋关节置换的性能。当涉及到一般的耐久性和可靠性时，机械质量也是至关重要的。
由于AFM的高分辨率和压力灵敏度，它非常适合于纳米尺度的机械质量评估。与标准纳米压痕方法相比，基于afm的解决方案施加的力更小，造成的压痕较小。这种能力意味着更薄的薄膜可以被测试。此外，AFM尖端对弱原子力响应非常灵敏，这是通过其他仪器检测的挑战，使其成为检测纳米尺度地形质量的更直接和灵敏的方法。
AFM也可用于补充电子显微镜测试，并提供更通用的测试条件，包括环境和非环境大气情况。
与旧系统相比，现代AFM系统更精确、更快、更容易使用;广泛的工具和自动化程序允许更高的效率和易用性。
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