Die Oberflächenstruktur beschreibt die geometrische und atomare Beschaffenheit der äußersten Schichten eines Festkörpers. Sie umfasst topographische Merkmale im Mikro- und Nanometerbereich (Rauheit, Welligkeit, Textur) ebenso wie die kristallographische Orientierung, Defekte (Stufen, Versetzungen, Korngrenzen) und chemische Heterogenitäten an der Oberfläche.

Auf atomarer Skala unterscheidet sich die Oberflächenstruktur deutlich vom Volumen: ungesättigte Bindungen, Rekonstruktionen und Relaxationen führen zu modifizierten elektronischen Zuständen. Dies beeinflusst fundamentale Oberflächeneigenschaften wie Benetzbarkeit, Adhäsion, Reibung, Korrosionsanfälligkeit, Katalyseaktivität und die Wechselwirkung mit biologischen Systemen.

Messtechnisch wird die Oberflächenstruktur mit taktilen und optischen Profilometern, AFM, SEM, TEM (Oberflächenquerschnitte), sowie speziellen Methoden wie STM und LEED charakterisiert. Kennwerte der technischen Oberflächenstruktur werden häufig über normierte Rauheitsparameter (z.B. Ra, Rz, Sa, Sz) beschrieben, während in der Oberflächenphysik insbesondere Gitterrekonstruktionen und Defektdichten relevant sind.

Die gezielte Einstellung der Oberflächenstruktur erfolgt durch Fertigungsverfahren (Drehen, Schleifen, Polieren, Beschichten, Ätzen, Strahlen, Laserstrukturierung) und funktionale Schichten. Ein zentrales Forschungsfeld ist das Surface Engineering, das durch kontrollierte Mikro- und Nanostrukturierung Oberflächenfunktionen wie tribologisches Verhalten, optische Eigenschaften oder Benetzbarkeit (z.B. superhydrophobe Oberflächen) maßschneidert.