扫描热显微镜的概念最早于1986年由美国IBM沃森研究中心的C.C.威廉姆斯和H.K.魏克拉玛辛诃提出。早期以扫描隧道显微镜作为测量平台，后期发展为基于原子力显微镜的平台。扫描隧道显微镜要求被测样品有导电性，对扫描热显微镜的应用产生一定的局限性。原子力显微镜对样品的导电性质没有要求，具有更大的适用范围。

扫描热显微镜基于扫描隧道显微镜或原子力显微镜等表面形态分析的仪器平台。主要利用其扫描探针，在探针针尖处镀上测温元件，控制探针使其与样品表面发生热交换，测温元件检测到针尖上的温度变化，进而获得样品表面温度和热物理性质。基于原子力显微镜平台的扫描热显微镜，其探针针尖布置在悬臂前端，通过反射激光束检测并调整悬臂的位置趋近样品表面。原子力显微镜在对样品表面形貌进行扫描探测的同时，针尖处的测温元件记录样品表面温度。扫描热探针是扫描热显微镜的核心部件，根据测温原理可分为热电偶探针和热敏电阻探针两种。

由于扫描热显微镜的温度测量基于热探针，其测温空间分辨率与针尖尺寸密切相关。随着纳米加工技术的进步，扫描热显微镜可实现10纳米尺度的温度测量，具有高空间分辨率的优势。缺点在于针尖与样品之间传热过程较为复杂，由此引发的传热热阻的不确定性使测量结果与样品的真实温度存在一定的偏差。例如在非接触测量时，针尖与样品之间有空气导热、对流换热及近场辐射；接触测量时，针尖底部与样品表面存在接触导热、针尖侧面与空气对流换热及近场辐射。在过去的发展中，学者在针尖与样品之间的传热机理研究和降低传热热阻等方面取得一系列进展，如为减小样品表面粗糙造成的接触热阻，在针尖处铺设液膜以改善与表面之间的接触状态及提高传热效率。

扫描热显微镜的操作运行方式与扫描隧道显微镜和原子力显微镜一致，在完成对针尖趋近的操作后，对目标区域进行热扫描。

扫描热显微镜将纳米成像技术与测温技术相结合，突破了传统光学热测量中的衍射极限及电学测量探针尺寸大等缺陷，实现了10纳米尺度的温度扫描和热物理性质测量。经过几十年的发展，扫描热显微镜已经广泛应用于电子器件中的热点探测及纳米材料热物性测量等领域，尤其在热电材料、薄膜材料及生物材料等领域有良好的应用和发展前景。