Hình III.14 : (a) Cấu trúc điốt quang MSM ; (b) Cấu hình các điện cực.
Nhằm cải thiện hơn nữa dải truyền qua của điốt quang và tạo thuận lợi cho việc thực hiện tích hợp đềtéctơ
quang học vào mạch tích hợp (điện tử và quang học), người ta đề xuất một cấu hình khác của điốt quang: điốt quang MSM. Điốt quang học này cũng cấu tạo trên cơ sở của tiếp giáp Schottky ; nhưng cấu trúc của nó là cấu trúc phẳng (planaire/ planar): các điện cực của điốt quang MSM được thực hiện trên cùng một mặt phẳng (mặt phẳng của linh kiện nhưđược trình bày trên hình III.14.a) trong khi hai điện cực của điốt quang Schottky bình thường được
đặt trên hai mặt phẳng song song khác nhau (ở "đỉnh" và ở "đáy" của linh kiện như được trình bày trên hình II.13.a). Điốt quang MSM được cấu tạo từ một lớp mỏng chất bán dẫn, thực hiện bằng phương pháp epitaxi (épitaxie/ epitaxy) trên một đế làm bằng vật liệu bán điện môi (semi-isolant/ semi-insulant). Các điện cực kim loại của điốt được sắp xếp theo hình các ngón tay đan nhau và có dấu thay đổi luân phiên (hình II.14.b). Các hạt quang tải điện được tạo ra do hấp thụ các phôtôn tới trong lớp bán dẫn nằm giũa các tiếp xúc kim loại-bán dẫn nối tiếp (vùng cảm quang/photosensible trên hình II.14.b) bị quét ngay bởi điện trường khá mạnh giữa các điện cực và được tập kết bởi các điện cực này. Linh kiện được phân cực sao cho lớp bán dẫn trở thành hoàn toàn thiếu hụt điện tích tự
do nhằm tăng cường tối đa sự hấp thụ bên trong chất bán dẫn và đồng thời giảm tối thiểu đáp thời của điốt quang. Khoảng cách giữa các điện cực phải nhỏ hơn độ dài khuếch tán của các hạt quang tải điện để tạo nên hiệu suất lớn trong việc tập kết các hạt quang tải điện. Nhưng nếu các điện cực chiếm nhiều diện tích của linh kiện, điều này có nguy cơ làm giảm khá mạnh độ nhạy của điốt quang MSM. Như vậy, kích thước, khoảng cách và số lượng các điện cực được tối ưu hoá để có thể thưc hiện đuợc các hiệu năng như mong muốn nêu trên.
Hình III.15 : Một điốt quang MSM dùng cấu trúc dẫn sóng [10].
Điốt quang MSM có nhiều ưu điểm so với diode quang Schottky. Trước nhất, các điốt quang MSM do có diện tích
điện cực và khoảng cách giữa các điện cực rất thấp (khoảng từ 1 đến vài µm), thời gian di chuyển của các quang
điện tử là khá ngắn và điện dung của các điốt này là khá thấp ; điều đó dẫn đến việc tăng độ rộng dải truyền qua của linh kiện (người ta đã thực hiện được các điốt quang MSM bằng Si có dải truyền qua rộng đến 110 GHz†). Một
ưu điểm khác của linh kiện này là cấu trúc phẳng của nó, đặc biệt thuận lợi cho việc phủ kim loại để tạo thành điện cực. Về mặt công nghệ chế tạo, việc này khá dễ làm và thuận tiện cho việc tích hợp điốt quang với các linh kiện điện tử tích phân khác nhằm thực hiện máy thu tín hiệu quang dùng mạch quang điện tử tích hợp (Optoelectronic Integrated Circuit - OEIC); bởi vì công nghệ này là hoàn toàn giống với công nghệ dùng để chế tạo các transistor dùng hiệu ứng trường (FET). Hơn thế nữa, cấu trúc MSM cũng đồng thời tạo thuận lợi cho việc tích hợp linh kiện này vào các mạch quang học tích phân (optique intégrée/ integrated optic) nhằm thực hiện các điốt quang dùng cấu trúc dẫn sóng (xem mục § III.3.6 sau đây). Trên hình III.15 biểu diễn sơ đồ một điốt quang MSM dùng cấu trúc dẫn sóng. Nhược điểm của điốt quang MSM là đáp ứng nội tại của nó thấp. Lý do là thu nhập các phôtôn trên bề mặt cảm quang của linh kiện khá thấp do diện tích các điện cực làm giảm thiểu bề mặt cảm quang. Người ta có thể cải
________________________________________________________________________________ 250
thiện nhược điểm này bằng các sử dụng các điện cực trong suốt (điốt quang MSM bằng InGaAs dùng các điện cực bằng Cadmium Tin Oxide-CTO hay bằng Indium Tin Oxide-ITO).