提供了一种半导体材料纳米尺度少数载流子扩散系数测量装置和方法。该测量装置包括：光源组件，用于产生单色光和脉冲光；样品台，用于承载半导体样品或石墨样品；导电针尖，用于逼近承载于样品台上的半导体样品的表面目标区域或石墨样品，且与半导体样品或石墨样品间隔设置；及扫描开尔文探针显微镜，连接导电针尖，且用于在无光和加单色光时分别获取逼近表面目标区域的导电针尖上的第一接触电势差和第二接触电势差，且用于获取逼近石墨样品的导电针尖上的第三接触电势差；光谱探测器，用于在加脉冲光时获取表面目标区域的少数载流子的寿命；计算装置，用于根据第一接触电势差、第二接触电势差、第三电势差以及少数载流子的寿命计算出所述扩散系数。