原子力顯微技術是判定是否是石墨烯的更好的表征方法，因為能夠直接用它就能觀察到石墨烯的表面形貌，同時還能測出此石墨烯的厚薄程度，然后再與單層的石墨烯的厚度進行對比，從而確定是否存在單層石墨烯。但是AFM也有缺點，就是它的效率很低。這是因為在石墨烯的表面常會有一些吸附物存在，這會使所測出的石墨烯的厚度會略大于它的實際厚度。

圖 石墨烯的結構圖和其AFM圖像[a,b]

    圖中a顯示的是單層的碳原子進行緊密排列而構成的二維的點陣結構； b顯示的是石墨烯的AFM圖像，掃描探針顯微結構中，AFM可以直接觀測到其表面形貌，并測出厚度，但是更大的缺點就是效率低，而且由于表面不純凈，常會有吸附物存在，導致測出的厚度要稍大于實際厚度。