Tato disertační práce se zaměřuje na zkoumání možností využití technik založených na mikroskopii atomárních sil (AFM), konkrétně Kelvinovy sondové mikroskopie (KPFM) a vodivostního AFM (CAFM), pro elektrickou charakterizaci nanomateriálů. Nejvýznamnější část práce se věnuje charakterizaci elektrických vlastností dislokací v AlGaN/GaN. Hlavní dosažené výsledky jsou následující: CAFM měření dislokací v GaN a AlGaN bylo optimalizováno tak, aby poskytovalo spolehlivá data pro další korelaci s jinými technikami. Je ukázána korelace s technikou zobrazování kontrastu elektronového kanálování (ECCI). Měření na AlGaN vyžadovalo důkladné čištění vzorku a hrotu pomocí opakovaných cyklů oxidace a leptání, aby bylo dosaženo stabilního a reprodukovatelného měření. Bez tohoto postupu docházelo k rychlé ztrátě vodivosti hrotu. Pro lepší porozumění procesům probíhajícím na povrchu GaN byla proto provedena dodatečná chemická analýza citlivá na povrch. Dále byla vyvinuta modifikace CAFM techniky pracující v režimu konstantního proudu (cc-CAFM), která ještě zlepšila stabilitu měření. Tato technika navíc umožňuje snadnou vizualizaci všech vodivých dislokací bez ohledu na jejich prahové napětí – automaticky zvýší napětí v oblastech s nízkou vodivostí a sníží ho v oblastech s vysokou vodivostí, čímž chrání hrot před poškozením proudem. Následně je ukázáno využití KPFM při studiu vlivu elektronové expozice na elektrické vlastnosti zařízení založených na nanotrubicích. Pomocí KPFM byl vizualizován zachycený náboj v podkladovém substrátu a bylo potvrzeno, že právě tento náboj způsobil změnu odporu nanotrubic po ozáření elektrony. Dále je představen jednoduchý elektrostatický model, který umožňuje kvantitativní odhad množství zachyceného náboje přímo z KPFM obrazů. Práce se věnuje i dalším aplikacím, včetně vizualizace hranic zrn v grafenu pomocí KPFM a CAFM, analýzy interakce grafen–substrát pomocí KPFM a detekce hranic zrn a chirálních čar na WS2 nanotrubicích pomocí KPFM.