隨著SFM技術及其應用的不斷發展，在SFM形貌成像基礎上發展起來多種新的特殊SFM技術。這些技術利用不同的表面性質，能夠很好地區分開在形貌上差別很小或是材料表面上難以檢測到的不同組分。
力調制技術
力調制（force modulation）成像是研究表面上不同硬度（剛性）和彈性區域的SFM技術。可以驗明復合物、橡膠和聚合混合物中不同組分間的轉變，測定聚合物的均勻性，成像硬基底上的有機材料，檢測集成電路上的剩余感光樹脂以及驗明不同材料的污染情況等。
圖給出了力調制成像示意圖。使用力調制技術，探針在掃描的垂直方向有一小的振蕩（調制），比掃描速度快很多。樣品上的作用力大小被調制在設置點附近，這樣樣品上的平均作用力同簡單接觸模式是相等的。當探針與樣品接觸時，表面阻止了微懸臂的振蕩并引起它的彎曲。在相同作用力條件下，樣品剛性區域的形變要比柔性區域小很多。也就是說， 對于垂直振蕩的探針，剛性表面對其產生更大的阻力，隨之微懸臂的彎曲就較大。微懸臂形變幅度的變化就是對表面相對剛性程度的測量。形貌信息（直流或非振蕩形變）與力調制數據（AC或振蕩形變）是同時采集的。
早期的力調制是在壓電掃描器z方向加一調制信號來誘導垂直振蕩。這項技術雖然得到廣泛應用，但也存在一些缺點。額外高頻調制信號加到壓電掃描器，能激發掃描器的機械共振，這有可能降低形貌和力調制圖像的質量。新發展的力調制系統包含一個額外的壓電調制控制器來分別獨立調制針尖位置，減少了掃描器共振的亂真激發。結合先進的Interleave掃描技術，力調制技術對樣品剛性的鑒別具有相當高的靈敏度，并且減少了調制和形貌中假象存在的可能性。
使用力調制技術在那些形貌特征差別不明顯的表面上，進行表面相對彈性的觀察研究是很有意義的。已有人將力調制技術應用到聚環氧乙烷和聚苯乙烯膜的定域彈性測量，以及對它們的嵌段膜組分進行分析的研究。力調制技術在聚合物、半導體、材料組成和其他領域有著很大的應用前景。
相位成像技術
相位成像（phase imaging）技術的發展極大地促進了原子力顯微鏡（AFM）輕敲模式的應用。可提供其他SFM技術所不能揭示的，關于表面納米尺度的結構信息。它是通過輕敲模式掃描過程中振動微懸臂的相位變化來檢測表面組分、粘附性、摩擦、粘彈性和其他性質變化的。對于識別表面污染物、復合材料中的不同組分以及表面粘性或硬度不同的區域是非常有效的。同原子力顯微鏡（AFM）輕敲模式成像技術一樣快速、簡便，并具有可對柔軟、粘附、易損傷或松散結合樣品進行成像的優點。
輕敲模式原子力顯微鏡（AFM）中，微懸臂被壓電驅動器激發到共振振蕩。振蕩振幅用來作為反饋信號去測量樣品的形貌變化。在相位成像中，微懸臂振蕩的相角和微懸臂壓電驅動器信號，同時被EEM（extender electronics module）記錄，它們之間的差值用來測量表面性質的不同。可同時觀察輕敲模式形貌圖像和相位圖像，并且分辨率與輕敲模式原子力顯微鏡（AFM）的相當。相位圖也能用來作為實時反差增強技術，可以更清晰觀察表面完好結構并不受高度起伏的影響。
大量結果表明，相位成像同摩擦力顯微鏡（LFM）相似，都對相對較強的表面摩擦和粘附性質變化很靈敏。目前，雖然還沒有明確的相位反差與材料單一性質間的聯系，但是實例證明，相位成像在較寬應用范圍內可給出很有價值的信息。例如，利用力調制和相位技術成像LB膜等柔軟樣品，可以揭示出針尖和樣品間的彈性相互作用。另外，相位成像技術彌補了力調制和LFM方法中有可能引起樣品損傷和產生較低分辨率的不足，經常可提供更高分辨率的圖像細節，提供其他SFM技術揭示不了的信息。相位成像技術在復合材料表征、表面摩擦和粘附性檢測以及表面污染過程觀察等廣泛應用表明，相位成像將對在納米尺度上研究材料性質起到重要作用。