掃描探針顯微鏡是在掃描隧道顯微鏡的基礎上發(fā)展起來的各種新型探針顯微鏡(原子力顯微鏡，靜電力顯微鏡，磁力顯微鏡，掃描離子電導顯微鏡，掃描電化學顯微鏡等)的統(tǒng)稱，是國際上近年發(fā)展起來的表面分析儀器。
　　掃描探針顯微鏡主要可分為掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)、力調制顯微鏡(FMM)、相位檢測顯微鏡(PDM)、靜電力顯微鏡(EFM)、電容掃描顯微鏡(SCM)、熱掃描顯微鏡(SThM)和近場光隧道掃描顯微鏡(NSOM)等各種系列顯微鏡。這些顯微鏡都是基于探針在被測樣本表面上進行橫向和縱向掃描，并檢測探針針頭與樣品表面之間相關檢測量變化的原理研制的設備，因此，以上各系列顯微鏡被統(tǒng)稱為掃描探針顯微鏡(SPM)。
　　掃描探針顯微鏡在單原子操縱領域中的廣泛應用：
　　1959年美國物理學會年會上，諾貝爾物理獎獲得者Richard說:“如果我們能夠按自己的意愿排列原子，將會出現(xiàn)何物?這些物質的性質如何?雖然這個問題我們現(xiàn)在不能回答，但我決不懷疑我們能在如此小的尺寸上操縱原子。”目前，Richard的設想可以實現(xiàn)了。
　　使用掃描隧道顯微鏡進行單原子操縱的較普遍的方法，是在針尖和試樣面之間施加偏置電壓。由于針尖同試樣面之間的距離很小，因此，在偏置電壓作用下，針尖和試樣面之間將產生強大電場(109～1010V/m)。試樣面上的吸附電子在強電場作用下，經過蒸發(fā)被移動或提取，在試樣面上留下空穴，從而實現(xiàn)單原子的移動和操縱。同樣，吸附在針尖上的原子也有可能在強電場作用下，經過蒸發(fā)而沉積到試樣面上，完成單原子的放置。
　　利用原子力顯微鏡進行單原子操縱還處于研究階段。通過控制針尖同試樣面之間的距離，利用針尖和試樣面原子之間不同的原子間力，實現(xiàn)原子操縱。目前，利用掃描探針顯微鏡實現(xiàn)原子操縱是掃描探針顯微鏡研究的又一新熱點，并因此帶動相關學科產生新一輪革命。“正是由于掃描探針顯微鏡的精確性和準確性，顯然對傳統(tǒng)微電子工藝形成了沖擊和震動”。