KPFMでは、ダイナミックモードのノンコンタクト測定によって形状測定を行います。ノンコンタクト測定では、カンチレバーは試料表面にほぼ接触せずに一定距離を保ってスキャンします。

KPFM測定のイメージ

導電性カンチレバーと試料表面との間に交流電圧を印可した状態で、カンチレバーを試料表面に近づけると、カンチレバーと試料表面との間には電気力が働き、カンチレバーは印加した交流電圧の周波数で振動します。この振動の振幅は試料表面の電位によって変化し、試料表面の電位と同じ値の直流電圧をカンチレバーに掛けると0になります。この振幅が0になるようにカンチレバーに与える直流電圧をフィードバック制御することで、試料表面の電位をもとめることができます。試料表面全体をスキャンすることで、表面電位の分布を調べることが可能です。