随着人们对电子元器件小型化需求的增加,各种功能薄膜材料开始广泛应用于人们的日常生活中,薄膜材料电特性的研究是当前科学技术的重要研究领域,薄膜材料电特性的精确测量是开发电子元器件的基础。传统表征薄膜电特性的方法对样品的形状、体积有严格的要求,而且测试到的结果是某个样品区域内的共同贡献,难以获得微区的电特性。近场微波显微镜是利用近场扫描被测样品,突破了衍射的极限,具有很高的空间分辨率,可以对薄膜材料实现纳米级的微区成像以及无损检测,使得人们能迅速找到薄膜的缺陷,进而优化薄膜的制作工艺。因此本文使用近场微波显微镜对薄膜的电特性进行研究。本文首先通过对近场理论和微扰理论的推导,得出了针尖与样品的相互作用对谐振腔的能量产生微扰,进而影响谐振腔谐振频率变化的结论,为有限元模型仿真分析提供理论依据;通过镜像电荷法以及微扰理论推导了基于准静态模型的介电常数定量计算公式,并通过扣除背景噪声的方法对计算结果进行优化。然后分别对块状介电材料、薄膜介电材料、金属薄膜材料进行了仿真分析,探究了针尖-样品距离、块状介电材料介电常数、系统结构、薄膜介电材料介电常数与薄膜厚度对谐振频率的影响,还研究了表面电阻对品质因数的影响,以及针尖-样品距离,介电样品介电常数、针尖半径对系统空间分辨率的影响,结果表明:测量介电材料介电常数应采用软接触模式,表征金属薄膜样品表面电阻要采用品质因数,减小针尖-样品距离与针尖半径可以增加系统空间分辨率,这些计算结果为基于近场微波显微镜探索薄膜材料电特性的测试方法研究指明了方向。最后为了扣除距离的影响,本文提出了一种软接触实现方法,利用该方法对不同块状介电材料进行了测量,测量结果与仿真结果一致,证明了该方法的有效性,同时测量了软接触谐振频率测试误差为±0.228MHz。为了扣除噪声影响,利用扣除背景噪声的介电常数定量计算公式对多个样品软接触测量结果进行了拟合,得到了系统常数因子A等于0.00294,背景噪声F等于3.78044×10^-4,完成本系统对介电常数测试的定标工作。本文还对金属薄膜进行了测量,测量结果与仿真结果一致,对介电薄膜与金属薄膜进行了成像研究,证明了近场微波显微镜可以实现微区成像和无损检测。