薄膜材料技术的快速发展,为机械电子行业、航空航天制造业、生物医疗器械的发展提供了强有力的产品支持服务,但同时对现代薄膜产品的体积和性能也提出了更严格的标准,如何高效、快速、准确的表征出新型功能性薄膜材料的物理特性参数已经成为高校、研究所等科研机构的一个热门研究领域。目前国内外常用的表征薄膜样品形貌表征的手段有扫描电子显微镜法(SEM)、原子力显微镜法(AFM),导电性测试方法有四探针法,高频电磁特性表征方法有谐振腔法、网络参数法,后者常见的分析方法又包括时域法、自由空间法、传输反射法等。谐振腔法表征的样品通常在尺寸大小上有一定的要求,对纳米级别的材料难以测试电磁参数,四探针法虽然可测量薄膜样品的电导率但是针尖的碰撞会对样品造成不可修复的损伤,SEM表征手段局限,只能描述样品表面形貌特点。因此迫切需要一种既可以表征薄膜样品形貌又可以无损的表征材料的电磁特性的表征系统。近场扫描微波显微镜是利用探针与样品之间的电磁反应,记录λ/4同轴谐振腔的品质因数的变化和谐振频率的偏移量,然后通过结合其他表征方法的手段得到样品的电导率、品质因数以及表面形貌等物理参量,以非接触方式无损表征了金属薄膜材料以及石墨烯薄膜材料的电磁特性,解决了其他表征手段的局限问题。本文介绍了近场微波扫描测试系统的原理并阐述了测试方法,通过改进并优化测试步骤,制备了百纳米级别的金属薄膜以及石墨烯薄膜并且完成了定标工作。然后通过SEM法,AFM法、四探针法、近场扫描微波测试等方法对薄膜样品的表面形貌以及电磁特性进行了分析。近场微波测试方法具有测试简单,测试结果灵敏度,分辨率高,对样品测试无损耗等优点。文章结尾对近场扫描显微镜的应用前景提出了自己的见解,相信近场微波扫描显微镜的非接触无损的探测技术会对石墨烯的工业化起到推动性作用。