所以我们量测到的射频反射率Γ变 化，是实在的近场（即纳米距离）内的效应。
[0083] 而且，为了证明本发明的射频反射率Γ变化会与穿隧电流It 一致，本实施例以石 墨表面做样品，同时取得一条扫描线的射频反射讯号变化量与穿隧电流It，得到如图15的 结果。图15中曲线的每一个起伏代表一个碳原子的信号，从中可以看出射频反射信号差 Δ Γ与穿隧电流It讯号的一致性很高，而当探针10稍微远离，穿隧电流It消失，同时射频 反射信号也不再有变化，这就表示主导射频反射讯号RFr的变化为近场效应。
[0084] 且当把扫描的范围由线扩展至面，可得到扫描结果以3D方式显现如图16的射频 扫描影像及图17的电流扫描影像。从两图中可以看见两者呈现明显的高度相关性，而且独 立的一颗颗原子可以清楚的辨别，且相较之下，图16的射频扫描影像的信噪比甚至比图17 的电流扫描影像还要好。因此，由于射频反射信号差Λ Γ与穿隧电流It有很高的一致性， 所以前者可取代后者做为反馈机制，让探针10可以随着地貌起伏。如同定电流模式，若将 射频反射信号RFr强度固定，即固定穿隧电阻Rt，则探针10的高度也会固定。例如本实施 例在待测样品20的同一区域分别使用定电流模式及定射频信号强度模式进行扫描，可分 别测量出两者照片如图18及图19。此测试是在大气及常温下进行，且从图18与图19中可 以看出两种回馈模式取得了非常一致的表面地貌。
[0085] 又因为本实施例要与现有穿隧显微镜的穿隧电流It信号相比，所以以上的测试 是在相对低的扫描速度下进行，但本实施例使用射频信号RF的一个主要原因仍是因为其 可以操作在高带宽，所以如图20所示，本实施例采用一设于探针10的Z轴51以控制探针 10的高度的压电陶瓷晶体（PZT)52,并在设定好探针10的一穿隧距离后，利用一高耐压电 容（图未TK )将一微小的调制信号（驱动电压，~mV级）送进设于Z轴51的PZT驱动电 路53内，因为PZT52移动的距离很小，所以探针10在Z轴51上可以I A的幅度快速的上 下振动，足以使直流穿隧电流It信号及射频反射信号RFr的强度产生变化，同时也进一步 验证射频反射信号RFr的变化是近场效应。例如图20所示，将探针10移近至产生穿隧电 流It的高度时，将IOOMHz的驱动信号送入探针10,射频反射信号RFr的强度就有IOOMHz 的变化，而若如图21所示，将探针10拉开至没有穿隧电流It的高度时，射频反射信号RFr 的强度就固定了，此现象即可验证即便探针10在IOOMHz的高速运动下，本实施例仍可有效 测量近场的射频反射信号强度变化。
[0086] 因此，本实施例可以用上面的方法来比较以直流扫描及射频扫描的带宽，也就是 说将驱动信号的频率逐渐增高，同时量测穿隧电流It与射频反射信号RFr的功率变化的振 幅，以两者在低频端的起始的振幅为参考值，再升1?频率并比较低频与1?频的振荡波幅的 比例，并定出振幅缩小3dB的带宽值，则由图22的实测结果发现，驱动信号由IOOHz增加到 500MHz时，直流穿隧电流It的振幅在IOKHz处开始下降，到IOOKHz时相对强度为-7dB(约 为原来强度的1/6)。而射频反射信号的振幅一直到500MHz (测试示波器的极限）都是平坦 且无显着的下降，且这样的侦测带宽远远超过现有的任何扫描探针式显微镜的操作带宽。
[0087] 再者，本实施例的该第一反馈控制器90可以同时根据直流穿隧电流It的误差量 与射频反射信号RFr的误差量△ Γ两个部份来产生控制探针10作动的反馈信号，且在实 做上可以有好几种组合，例如单独采用穿隧电流It的误差量、单独采用射频反射信号RFr 的误差量△ Γ或者两者兼用。且由于射频信号RF的带宽较高，所以在反馈控制上有其优 势。
[0088] 此外，值得一提的是，如图23所示，当探针10与待测样品20间产生穿隧效应时， 除了在探针10与待测样品20间具有一个等效的穿隧电阻Rt外，实际上在探针10与待测 样品20间也存在一个穿隧能障电容Ct。而且为了让穿隧电阻Rt得以形成，射频扫描共振 电路31的探针10与待测样品20间必需足够接近，本实施例可通过在待测样品20上施加 一偏压Vb，并令探针10接地以侦测穿隧电流It来达成。且在射频扫描共振电路31上产生 的穿隧电流It将经由Bias-T电路37的高频扼流线圈RFC输出至电流-电压转换放大器 39。因此，若待测样品20是一导电性很好的材料，则穿隧电阻Rt会是影响射频反射信号强 度的主要变量，此时穿隧能障电容Ct的值一般在af (10-18F)以下等级，对射频扫描共振电 路31几乎没有影响。而上述实施例即是在这样的一个条件下对待测样品20进行扫描。
[0089] 相反地，若待测样品20是一偏介电质材料，绝缘性佳，则即使探针10很接近待测 样品20表面，两者间的穿隧电阻Rt仍然很大，使得穿隧电阻Rt对射频反射信号强度的影 响小，此时，穿隧能障电容Ct将随着探针10与待测样品20表面距离的变化而变化。因此， 如图10和图11所示，本实施例的射频信号测量系统4中还可包含一设在射频补偿电路41 的可调移相器VPhase与组合器44的一输入端间的第一方向稱合器42。而该相位差侦测器 72则可侦测由该第一方向f禹合器42 f禹合可调移相器VPhase输出的参考信号Ref与该第一 分岐信号间的相位差，且该相位差反应了穿隧能障的电抗效应，也就是说待测样品20的介 电性质，所以该显示回授电路70也可根据相位差侦测器72测得的相位差变化，对应描绘出 待测样品20的表面样貌。因此，本实施例也可通过侦测射频反射信号RFr的相位差变化而 测得待测样品20表面的电抗效应，并且可以得到更高的空间与时间分辨率。
[0090] 而且，如图24所示，是另一种在探针10与待测样品20间产生徧压的方式，也就是 说让待测样品20接地，并由电流-电压转换放大器39提供一偏压Vb经由Bias-T电路37 的高频扼流线圈RFC加在射频扫描共振电路31上，以让整个射频扫描共振电路31浮在偏 压Vb上。且若是采用这种偏压方式，因为要量测流经穿隧电阻Rt的穿隧电流It的量，为 避免流过电阻Rp(Rp〈〈Rt)的电流远大于流过穿隧电阻Rt的电流，所以必需让电阻Rp串 联一个阻隔电容Cb来阻挡电流流经电阻Rp。因为若阻隔电容Cb的电容值很大（数十nF 级以上），对于数百MHz操作频率的射频信号而言相当于短路，但对于直流电流则相当于断 路，借此，让穿隧电流It能够完全流经穿隧电阻Rt。
[0091] 参阅图25,本发明射频反射式扫描穿隧显微镜3的一第二实施例，其与该第一实 施例的电路相同，而与该第一实施例的不同处在于该射频反射式扫描穿隧显微镜3还包含 一屏蔽壳体5 (如图26所示），该屏蔽壳体5将该探针10和该射频扫描共振电路31包覆于 其中，并包括一供该探针10的一前端100裸露的缺口，以保护该射频扫描共振电路31不受 一外部相对低频的电子（流）场，所产生的一外来电流干扰，该外部电子（流）场可为一电 子枪产生的多个入射电子，二次电子，欧杰电子，或为受光激发的多个光电子，或是一电化 学反应所产生的一法拉第电流。更佳地，同时参阅图27,该屏蔽壳体5还可包覆该Bias-T 电路37及该电流-电压转换放大器39,使该探针10、该射频扫描共振电路31、该Bias-T电 路37及该电流-电压转换放大器39能得到一良好的屏蔽。
[0092] 本实施例的该射频反射式扫描穿隧显微镜3除了新增该定射频扫描模式外，也有 保留现有的穿隧显微镜的该定电流扫描模式。当该探针10与该待测样品20的一量测环境 处于该外部电子（流）场内（或是该探针10在一如图28的液相环境下所产生的该法拉第 电流场），伴随该外部电子（流）场来的该外来电流（图未示）皆会加进该穿隧电流It而 成一加总电流I，并通过该电流-电压转换放大器39放大，而干扰既有的电流回馈机制，造 成无法扫描成像的问题。
[0093] 而若将本实施例的该射频反射式扫描穿隧显微镜3操作于该射频扫描模式下，由 于该屏蔽壳体5的遮蔽，使该射频反射信号RFr不会受该外部电子（流）场的干扰，如图29 所示，可看出当有该外来电流加入时，侦测到的该加总电流I由40nA增加到80nA，此时的射 频反射信号RFr没有变化，因此该探针10的高度Z也不会有所变化，所以，若使用该射频反 射信号来控制该探针10的高度Z，即能达到该射频反射式扫描穿隧显微镜3不受该外来电 流的干扰的功效。
[0094] 在此更进一步地将本实施例该射频反射式扫描穿隧显微镜3分别以该定电流扫 描模式和该定射频扫描模式下的回馈方法来探讨该外来电流与该探针10高度Z的关系。
[0095] 参阅图30及图31，将该外部电子（流）场所产生的外来电流调变为方波，进而影 响该加总电流I的电流波形如图所示，可看出图30的该定射频扫描模式回馈方式下的探针 10的高度Z仅有因为热漂移而有些微地改变，而与该外来电流并无显着地相关；而图31的 该定电流扫描模式回馈方式下的探针10的高度Z明显地正比于该加总电流I方波的积分， 由此而知该定电流扫描模式回馈方式下的探针10的高度Z受该外来电流的影响远比该定 射频扫描模式回馈方式下的探针10的高度Z来的大。
[0096] 进而将该外来电子（流）场所产生的外来电流改为一 X光激发源所激发的光电 流，以实验于该定射频扫描模式回馈方式下的该加总电流I与该探针10的关系，当该X光 激发源开启的一瞬间，该加总电流I即呈一阶梯式的变化，如图32所示，但该射频反射信号 RFr和该探针10的高度Z并无相对应的改变；相同地，当该X光激发源以交互开与关做调 变，如图33所示，则该加总电流I则随该X光激发源的开与关调变有明显地变化，但该射频 反射信号RFr和该探针10的高度Z也无相对应的改变，也就是说，在该定射频扫描模式回 馈方式下的该射频反射式扫描穿隧显微镜3的该射频反射信号RFr和该探针10的高度Z 并不会随该外来电流而有所改变。
[0097] 为证明本发明该射频反射式扫描穿隧显微镜3的有效性，从图34和图35可清楚 地比较出不论是将该射频反射式扫描穿隧显微镜3操作于一无外来电流且为该定电流扫 描模式或一有外来电流且为该定射频扫描模式，观察到的待测样品20 (于一呈阶梯状的金 云母片）的表面形貌皆有一致的对应关系。
[0098] 更进一步地将本发明该射频反射式扫描穿隧显微镜3操作在该定射频扫描模式， 并分别将该探针10与该待测样品20处于一无外来电流或有一 12Hz调变的外来电流的量 测环境，以比较该待测样品20于所述量测环境下的表面扫描影像，可清楚地看到无该外来 电流的表面扫描影像（图36)和有该外来电流的表面扫描影像（图37)两者的影像呈现效 果是相同的。再将本发明该射频反射式扫描穿隧显微镜3改操作于该定电流扫描模式并进 行表面扫描影像的扫描，如图38,待扫描到三分之一位置时，即加入一外来电流，可观察出 该待测样品20的一表面扫描影像于加入该外来电流时即受到严重的影响。也就是说，若将 该射频反射式扫描穿隧显微镜3操作在定电流扫描模式，则该射频反射式扫描穿隧显微镜 3易受该外来电流的影响，也就是说，只要将该射频反射式扫描穿隧显微镜3操作在定射频 扫描模式不论是否有该外来电流的干扰，都不会影响本发明该射频反射式扫描穿隧显微镜 3的作业。
[0099] 因此，本发明该射频反射式扫描穿隧显微镜3能在预期有外来电流的情况下，直 接使用该射频扫描模式的一射频反射能量强度来使该探针10靠近该待测样品20至该穿隧 效应发生的区域而能使该射频反射式扫