利用原子力显微镜(AFM)硅悬臂器件具有多阶谐振模态的特性, 提出了基于硅悬臂高阶谐振特性构建动态AFM来实现快速扫描的方法, 并研制了可工作于一阶模态和高阶模态的AFM。介绍了高阶谐振AFM系统的基本结构和工作原理, 从理论上证明了利用硅悬臂梁高阶谐振特性实现快速扫描的可行性。以自制的AFM为研究对象, 分析了影响动态AFM扫描速度的主要因素, 对系统各模块的响应时间进行了分析、测试, 并通过实验证明了AFM在二阶谐振模态下的稳定时间明显小于一阶谐振模态下的稳定时间。最后, 分别用一阶、二阶谐振模态对光栅试样在同一区域的表面形貌进行了扫描测试, 测试数据表明: 在相同条件下, AFM的扫描速度在二阶谐振模态下约是一阶模态下的3.3倍。理论分析和实验结果证明了利用高阶谐振探针提高AFM扫描速度的可行性和有效性。