扫描隧道显微镜的英文缩写是STM.这是20世纪80年代初期出现的一种新型表面分析工具.其基本原理是基于量子力学的隧道效应和三维扫描.它是用一个极细的尖针,针尖头部为单个原子去接近样品表面,当针尖和样品表面靠得很近,即小于1纳米时,针尖头部的原子和样品表面原子的电子云发生重叠.此时若在针尖和样品之间加上一个偏压,电子便会穿过针尖和样品之间的势垒而形成纳安级10A的隧道电流.通过控制针尖与样品表面间距的恒定,并使针尖沿表面进行精确的三维移动,就可将表面形貌和表面电子态等有关表面信息记录下来.扫描隧道显微镜具有很高的空间分辨率,横向可达0．1纳米,纵向可优于0．01纳米.它主要用来描绘表面三维的原子结构图,在纳米尺度上研究物质的特性,利用扫描隧道显微镜还可以实现对表面的纳米加工,如直接操纵原子或分子,完成对表面的刻蚀、修饰以及直接书写等.目前扫描隧道显微镜取得了一系列新进展,出现了原子力显微镜AFM、弹道电子发射显微镜BEEM、光子扫描隧道显微镜PSTM,以及扫描近场光学显微镜SNOM等.
扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscope,STM)由德国人宾宁(G.Binnig,1947-)和瑞士人罗勒(H.Roher,1933-)1981年发明,根据量子力学原理中的隧道效应而设计.当原子尺度的针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时,此处电子云重叠,外加一电压（2mV~2V）,针尖与样品之间产生隧道效应而有电子逸出,形成隧道电流.电流强度和针尖与样品间的距离有函数关系,当探针沿物质表面按给定高度扫描时,因样品表面原子凹凸不平,使探针与物质表面间的距离不断发生改变,从而引起电流不断发生改变.将电流的这种改变图像化即可显示出原子水平的凹凸形态.扫描隧道显微镜的分辨率很高,横向为0.1~0.2nm,纵向可达0.001nm.它的优点是三态（固态、液态和气态）物质均可进行观察,而普通电镜只能观察制作好的固体标本.
利用扫描隧道显微镜直接观察生物大分子,如DNA、RNA和蛋白质等分子的原子布阵,和某些生物结构,如生物膜、细胞壁等的原子排列.
宾宁和罗勒因此获得1986年诺贝尔奖.
1988年,IBM科学家从由扫描隧道显微镜激发的纳米尺度的局部区域观测到了光子发射,从而使发光及荧光等现象能够在纳米尺度上进行研究.
1989年,IBM院士（IBM Fellow）Don Eigler成为第一个能够对单个原子表面进行操作的人,通过用一台“扫描隧道显微镜”操控35个氙原子的位置,拼写出了“I-B-M”3个字母.
1991年,IBM科学家演示了一个原子开关.
