微/納米技術(shù)的發(fā)展，離不開微米級和納米級的測量技術(shù)與設(shè)備。具有微米及亞微米測量精度的幾何量與表面形貌測量技術(shù)已經(jīng)比較成熟，如HP5528雙頻激光干涉測量系統(tǒng)（精度10nm）、具有1nm精度的光學(xué)觸針式輪廓掃描系統(tǒng)等。

因?yàn)閽呙杷淼里@微鏡、掃描探針顯微鏡和原子力顯微鏡用來直接觀測原子尺度結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，使得進(jìn)行原子級的操作、裝配和改形等加工處理成為近幾年來的前沿技術(shù)。

1、掃描探針顯微鏡

1981年美國IBM公司研制成功的掃描隧道顯微鏡，把人們帶到了微觀世界。它具有極高的空間分辨率，廣泛應(yīng)用于表面科學(xué)、材料科學(xué)和生命科學(xué)等研究領(lǐng)域，在一定程度上推動了納米技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。與此同時(shí)，基于STM相似的原理與結(jié)構(gòu)，相繼產(chǎn)生了一系列利用探針與樣品的不同相互作用來探測表面或接口納米尺度上表現(xiàn)出來的性質(zhì)的掃描探針顯微鏡（SPM），用來獲取通過STM無法獲取的有關(guān)表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的各種信息，成為人類認(rèn)識微觀世界的有力工具。下面為幾種具有代表性的掃描探針顯微鏡。

（1）原子力顯微鏡（AFM）

為了彌補(bǔ)STM只限于觀測導(dǎo)體和半導(dǎo)體表面結(jié)構(gòu)的缺陷，Binning等人發(fā)明了AFM，AFM利用微探針在樣品表面劃過時(shí)帶動高敏感性的微懸臂梁隨表面的起伏而上下運(yùn)動，通過光學(xué)方法或隧道電流檢測出微懸臂梁的位移，實(shí)現(xiàn)探針尖端原子與表面原子間排斥力檢測，從而得到表面形貌信息。

就應(yīng)用而言，STM主要用于自然科學(xué)研究，而相當(dāng)數(shù)量的AFM已經(jīng)用于工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。1988年中國科學(xué)院化學(xué)所研制成功國內(nèi)首臺具有原子分辨率的AFM。安裝有微型光纖傳導(dǎo)激光干涉三維測量系統(tǒng)，可自校準(zhǔn)和進(jìn)行絕對測量的計(jì)量型原子力顯微鏡可使目前納米測量技術(shù)定量化。

利用類似AFM的工作原理，檢測被測表面特性對受迫振動力敏組件產(chǎn)生的影響，在探針與表面10～100nm距離范圍，可以探測到樣品表面存在的靜電力、磁力、范德華力等作用力，相繼開發(fā)磁力顯微鏡、靜電力顯微鏡、摩擦力顯微鏡等，統(tǒng)稱為掃描力顯微鏡。  

原子力顯微鏡及工作原理

（2）光子掃描隧道顯微鏡（PSTM）

PSTM的原理和工作方式與STM相似，后者利用電子隧道效應(yīng)，而前者利用光子隧道效應(yīng)探測樣品表面附近被全內(nèi)反射所激起的瞬衰場，其強(qiáng)度隨距接口的距離成函數(shù)關(guān)系，獲得表面結(jié)構(gòu)信息。

光子掃描隧道顯微鏡

（3）其它顯微鏡

如掃描隧道電位儀（STP）可用來探測納米尺度的電位變化；掃描離子電導(dǎo)顯微鏡（SICM）適用于進(jìn)行生物學(xué)和電生理學(xué)研究；掃描熱顯微鏡已經(jīng)獲得了血紅細(xì)胞的表面結(jié)構(gòu)；彈道電子發(fā)射顯微鏡（BEEM）則是目前唯一能夠在納米尺度上無損檢測表面和接口結(jié)構(gòu)的先進(jìn)分析儀器，國內(nèi)也已研制成功。

掃描隧道電位儀

2、納米測量的掃描X射線干涉技術(shù)

以SPM為基礎(chǔ)的觀測技術(shù)只能給出納米級分辨率，卻不能給出表面結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確的納米尺寸，這是因?yàn)榈侥壳盀橹谷鄙僖环N簡便的納米精度（0.10～0.01nm）尺寸測量的定標(biāo)手段。