"希土類元素のイオンを用いてドーピングされた半導体材料を収容する光活性化領域を含む光電子デバイスであって、動作中、ドーパントイオンの内部エネルギーに関連する特徴的遷移が、該内部エネルギー状態と、該半導体材料の伝導帯及び/又は価電子帯からのエネルギー状態と、の直接的な相互作用によって修正される、光電子デバイス。希土類元素のイオンを用いてドーピングされた半導体材料を収容する光活性化領域を含む光電子デバイスであって、前記イオンは、該半導体材料の伝導帯と価電子帯との間の禁制帯内にあるエネルギー状態を有し、動作中、該半導体材料のエネルギーバンドとドーパントイオンのエネルギー状態との間の放射線放出性遷移又は放射線吸収性遷移を受け得る、光電子デバイス。前記半導体材料は間接バンドギャップ半導体材料である、請求項1又は請求項2に記載のデバイス。前記半導体材料はシリコンである、請求項3に記載のデバイス。p型半導体領域及び/又はn型半導体領域に接した接合を含み、前記光活性化領域は前記p型又はn型半導体領域に位置する、請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のデバイス。希土類元素の前記イオンは三価ユーロピウムイオンEu3である、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のデバイス。希土類元素の前記イオンは三価イッテルビウムイオンYb3である、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のデバイス。前記光活性化領域は三価ユーロピウムイオンEu3を用いてドーピングされたシリコンを収容し、動作中、該シリコン伝導帯におけるエネルギー状態から該三価Eu3イオンの7Fj状態j=0,1,2,3,4の一つ以上への放射遷移を受け得る、請求項6に記載のデバイス。前記光活性化領域は三価イッテルビウムイオンYb3を用いてドーピングされたシリコンを収容し、動作中、該シリコン伝導帯におけるエネルギー状態から該三価Yb3イオンの2F72状態の一つ以上への放射遷移を受け得る、請求項7に記載のデバイス。光エミッタである、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のデバイス。p型半導体領域とn型半導体領域とによって規定されたpn接合を含み、前記光活性化領域は前記p型半導体領域及びn型半導体領域の一方又はもう一方に位置する、請求項10に記載のデバイス。発光ダイオードの形態をとる、請求項11に記載のデバイス。前記光活性化領域は三価ユーロピウムイオンEu3を用いてドーピングされたシリコンを収容し、1300nm~1600nmの波長範囲での放射線の放出性を有する、請求項12に記載のデバイス。前記光活性化領域は三価イッテルビウムイオンYb3を用いてドーピングされたシリコンを収容し、1200nm~1600nmの波長範囲での放射線の放出性を有する、請求項12に記載のデバイス。光増幅器の形態をとる、請求項11に記載のデバイス。該光増幅器はレーザであり、前記pn接合は完全に反射する要素と部分的に反射する要素とが設けられて光キャビティを形成する、請求項15に記載のデバイス。光検出器である、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のデバイス。該光検出器はn型半導体領域に接した接合を有するフォトダイオードであり、前記光活性化領域は前記n型半導体領域に位置し、動作中、該ドーパントイオンのエネルギー状態と前記半導体材料の伝導帯におけるエネルギー状態との間の放射線吸収性遷移を受け得る、請求項17に記載のデバイス。前記半導体材料はシリコンであり、前記ドーパントイオンは三価ユーロピウムイオンであって、1280nm~2000nmの波長範囲での放射線の吸収性を有する、請求項18に記載のデバイス。前記半導体材料はシリコンであり、前記ドーパントイオンは三価イッテルビウムイオンであって、1280nm~1360nmの波長範囲での放射線の吸収性を有する、請求項18に記載のデバイス。該光検出器はp型半導体領域に接した接合を有するフォトダイオードであり、前記光活性化領域は前記p型半導体領域に位置し、動作中、前記半導体材料の価電子帯におけるエネルギー状態と該ドーパントイオンのエネルギー状態との間の放射線吸収性遷移を受け得る、請求項17に記載のデバイス。前記半導体はシリコンであり、前記ドーパントイオンは三価ユーロピウムイオンであって、2600nm~約25000nmの波長範囲での放射線の吸収性を有する、請求項21に記載のデバイス。前記半導体はシリコンであり、前記ドーパントイオンは三価イッテルビウムイオンであって、6000nm~25000nmの波長範囲での放射線の吸収性を有する、請求項21に記載のデバイス。該接合はpn接合である、請求項18から請求項23までのいずれか一項に記載のデバイス。フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、pinフォトダイオード、及びショットキーフォトダイオードから選択された、請求項17から請求項23までのいずれか一項に記載のデバイス。前記半導体材料は間接バンドギャップ材料であって空間的に制限するのに効果的な歪場を包含し、それによって、該半導体材料のエネルギー状態と該ドーパントイオンのエネルギー状態との間の遷移に匹敵し得る電荷キャリアの非放射再結合を抑制する、請求項1から請求項25までのいずれか一項に記載のデバイス。前記歪場はディスロケーションループの配列によって作り出される、請求項26に記載のデバイス。請求項1から請求項27までのいずれか一項に記載の少なくとも一つの光電子デバイスを含む光電子集積回路。前記少なくとも一つの光電子デバイスは光エミッタ及び/又は光増幅器及び/又は光検出器を含むものであって、該光エミッタを該光検出器に結合する平面導波路を含む、請求項28に記載の光電子集積回路。前記光エミッタ、前記光増幅器、前記光検出器、及び前記平面導波路はシリコン基材上に形成されている、請求項29に記載の光電子集積回路。実質的に、添付図面を参照しつつ本明細書に記載された光電子デバイス。実質的に、添付図面を参照しつつ本明細書に記載された光電子集積回路。本発明の一つの面によれば、希土類元素のイオンを用いてドーピングされた半導体材料を収容する光活性化領域を含む光電子デバイスであって、該デバイスの動作中、ドーパントイオンの内部エネルギーに関連する特徴的遷移が、該内部エネルギー状態と、該半導体材料の伝導帯conductionband及び/又は価電子帯valencebandからのエネルギー状態と、の直接的な相互作用によって修正される、光電子デバイス、が提供される。本発明のもう一つの面によれば、希土類元素のイオンを用いてドーピングされた半導体材料を収容する光活性化領域を含む光電子デバイスであって、前記イオンは、該半導体材料の伝導帯と価電子帯との間の禁制帯内にあるエネルギー状態を有し、動作中、該半導体材料のエネルギーバンドとドーパントイオンのエネルギー状態との間の放射線放出性遷移又は放射線吸収性遷移を受け得る、光電子デバイス、が提供される。本発明によるデバイスは、半導体ホスト材料の一つの又は複数のエネルギーバンドと、ドーパントイオンの一つ以上のエネルギー状態と、の間の直接的な相互作用を伴い、そのため、記述されたような種類の従来のデバイスにおいて必要とされる間接エネルギー移動過程に依存しない。いくつかの好適な実施形態においては、希土類元素ドーパントイオンは、半導体ホスト材料のバンドギャップよりも大きくエネルギーが異なる内部状態を持つ。好ましくは、半導体材料はシリコンであるが、他の間接バンドギャップ材料も使用可能であり、例えば、ゲルマニウム、スズ、炭素、シリコンゲルマニウム、炭化珪素、及びそれらの合金のような、他の第IV族材料も使用可能であろう。一実施形態においては、希土類元素の前記イオンは、三価ユーロピウムイオン、Eu3、であるが、他の希土類元素のイオンが使用されてもよく、例えば、希土類元素、イッテルビウムの三価イオン、Yb3、が使用されてもよい。好適な実施形態においては、光電子デバイスの光活性化photoactive領域が、三価ユーロピウムイオンを用いてドーピングされたシリコンを収容し、該デバイスは、シリコン伝導帯におけるエネルギー状態から、三価Eu3イオンの7Fj状態j01234の一つ以上への、放射遷移を受けるundergoことができる。この実施形態において、該光電子デバイスは、電磁スペクトラムの赤外部分における、具体的には1300nm~1600nmの波長範囲における、放射線の放出性を有する。この波長範囲におけるルミネセンスluminescenceは全く予期されておらず、というのも、ユーロピウムイオンを包含する従来のデバイスは、全て、ドーパントイオンの内部エネルギー状態間の特徴的遷移に起因して、電磁スペクトラムの可視部分での放射線の放出性を有するからである。更に、赤外波長範囲1300nm~1600nmでのルミネセンスluminescenceは、光ファイバ通信システムの開発を伴う応用にとってかなりの重要性を持つものである。本光電子デバイスは、発光ダイオード及びレーザを含む光エミッタであってよい。本発明の他の実施形態において、本光電子デバイスは光増幅器である。本発明の他の実施形態において、本光電子デバイスは、光検出器である。典型的な実現において、本発明による光電子デバイスは、絶縁体上シリコンsilicononinsulator導波プラットフォームのような光電子集積回路に導入されてもよい。次いで、本発明の実施形態が、添付の図面を参照して、例によってのみ記述される。図1を参照すると、光電子デバイス10は、発光ダイオードLEDの形態を有する。該LEDは、n型シリコンの領域12とp型シリコンの領域13とによって規定されるpn接合11を有する。この実施形態において、領域12はリン原子Pを用いてドーピングされ、領域13は、ホウ素原子Bを用いてドーピングされる。しかしながら、当業者に知られた適切な他のトーパントが代替的に使用され得るであろうことが理解される。このLEDは、零バイアスでpn接合の空亡領域depletionregionにできるだけ近接した、p型シリコンの領域13に位置する光活性化領域14を有する。この実施形態において、領域13のp型シリコンは、希土類元素ユーロピウムの三価イオンEu3を用いてドーピングされ、光活性化領域14を形成する。オーミックコンタクトohmiccontact15、16が、本デバイスの前面及び背面17、18に設けられ、pn接合にバイアス電圧が印加されるのを可能にする。この実施形態においては、前面17に設けられるオーミックコンタクト15はアルミニウムAlから作製され、背面18に設けられるオーミックコンタクト16は金/アンチモン合金goldantimonyalloyAuSbから作製される。コンタクト15は、本デバイスによって生成されるルミネセンスluminescenceが通過し得る中央窓19を有する。本LEDは、光活性化領域14の内部に、又はその近傍に、設置された歪場strainfieldを包含する。この実施形態においては、該歪場は、ディスロケーションループdislocationloopの配列arrayの形態の拡張内在的格子欠陥extendedintrinsiclatticedefectsによって作り出される。この歪場の目的は、後により詳細に説明される。デバイス10が、典型的に2~4Ωcmの範囲の抵抗を持つn型シリコン基材の等級gradeのデバイスにホウ素原子を注入することによって製作された。その注入分量は1015Bcm2で注入エネルギーは30keVであったが、典型的に1012~1017Bcm2の範囲の注入分量、及び典型的に10~80keVの範囲の注入エネルギーが代替的に使用可能であろうことが理解される。注入されたホウ素原子は、二重の機能を提供し、即ち、それらは、pn接合11のp型領域13を規定するドーパント原子として使用され、かつ、それらは、その領域にディスロケーションループdislocationloopを形成するために使用され得るディスロケーションを作り出す。その基材は、引き続き、光活性化領域14を形成するためにEu3イオンを注入された。その注入分量は1013Eu3cm2で、その注入エネルギーは400keVであったが、1012~1014Eu3cm2の範囲の注入分量、及び1keV~100MeVの範囲の注入エネルギーが代替的に使用可能であろう。注入に続いて、その基材は、1分間、950°Cの周囲窒素の中で急速熱アニーリングRapidThermalAnnealingRTAにさらされた。次いで、オーミックコンタクトは、蒸発又は他の適当な蒸着depositionプロセスの適用を受け、そして約2分間、360°Cで焼結sinterされた。RTAプロセスは、注入されたホウ素原子を活性化し、また、注入されたホウ素原子によって作り出されたシリコンインタスティシャルsiliconinterstitialsの集合体aggregationを引き起こし、ディスロケーションループの形成をもたらす。シリコンベースの発光デバイスSiliconbasedlightemittingdevices、MALourenco他、Vacuum78551556に記述されるように、RTAプロセスは、この方法で形成されるディスロケーションループ配列の深さ及び程度を制御するように調整され得る。フォトルミネセンスPL及びエレクトロルミネセンスELの測定が、10K~室温の範囲の温度で実行された。そのために、本LEDは、従来の1メートル分光計の前に置かれた可変温度連続フロー液体窒素クリオスタットavariabletemperaturecontinuousflowliquidnitrogencryostatに搭載された。液体窒素冷却ゲルマニウムpinダイオードが、1000nm~1700nmの波長範囲のルミネセンスluminescenceを検出するために使用され、液体窒素冷却拡張InGaAs検出器が、1600nm~2300nmの波長範囲のルミネセンスluminescenceを検出するために使用された。ELは、125Acm2の電流密度でLEDに順方向バイアスVを印加することによって励起される一方、PLは、514nmの励起波長のアルゴンレーザによって生成された光にLEDをさらすことによって励起された。図2は、80Kの温度での、図1を参照して記述されたLEDからの放射emissionを測定することによって得られたエレクトロルミネセンススペクトラムESを示す。エレクトロルミネセンス密度IELが波長λの関数としてプロットされている。該スペクトラムは、広いバックグラウンド信号上にR1、R2、及びR3として参照されるいくつかの別個の放射領域を有する。夫々のそのような放射領域は、一つの又は一群の放射ピークを収容する。後に説明されるように、これらの放射領域は、Eu3イオンの初期状態と関連すると思われる一方、R4として参照される、該スペクトラムにおける第四の領域は、シリコンホストにおける電荷キャリアのバンドバンド再結合に起因する。図3は、その図の右側に、同一の温度での同一のLEDからの放射を測定することによって得られたフォトルミネセンススペクトラムPS1を示す。再び、フォトルミネセンス強度IPLが波長λの関数としてプロットされている。見てわかるように、この図に示されるフォトルミネセンススペクトラムPS1は、構造的詳細の観点において、図2に示されるエレクトロルミネセンススペクトラムESと実質的に同一である。また比較のために、図3には、その図の左側に、Eu3イオンの内部エネルギー状態間の遷移、即ち、励起された5D0状態とより低いエネルギー7Fj状態j0123及び4との間の遷移、に起因する特徴的放射を測定することによって得られたフォトルミネセンススペクトラムPS2が示されている。これらの遷移、及びそれらの各放射エネルギーは、図5aにおいて図解的に説明されている。図3に示されるフォトルミネセンススペクトラムPS2は、YongshengLiu他、JPhysChemC2008、112、686694において報告されるように、Eu3イオンを注入された酸化亜鉛ZnOのサンプルから得られた。ZnOは、比較のためにホスト材料として選択されたが、というのも、そのEu3イオンは、シリコン内のEu3イオンによって占有される格子サイトlatticesiteと同一の四面体対称を有する格子サイトを占有するからである。この方法で得られたフォトルミネセンススペクトラムPS2は、E1、E2、E3、及びE4として参照される四つの別個の放射領域を持ち、これらの領域は、励起された5D0状態とより低いエネルギー7F1、7F2、7F3、及び7F4状態の夫々との間の遷移に起因するものである。図3に示される二つのスペクトラムPS1、PS2の比較は、それらが同様の構造的特徴を持つことを示すが、しかし、スペクトラムPS1の放射領域は、スペクトラムPS2の放射領域よりも、ずっと長い波長即ち、より低いエネルギーで起こることが、直ちに明らかである。より詳細には、スペクトラムPS1の放射領域は、電磁スペクトラムの赤外領域の波長で即ち、1300nm~1600nmの範囲の波長で起こるのに対し、スペクトラムPS2の放射領域は、電磁スペクトラムの可視領域の波長で即ち、可視スペクトラムの赤-黄部分の波長で起こる。この観察は、全く予期されていなかったものであり、というのも、Eu3イオンを包含する既知の通常の半導体デバイスは、全て、Eu3イオンの内部エネルギー状態間の特徴的遷移に起因して、電磁スペクトラムの可視部分での放射線の放出性を有するからである。注目すべきことに、それはまるで、Eu3イオンの内部エネルギー状態と関連する放射が、電磁スペクトラムの可視領域から赤外領域へと、レッドシフトredshiftにさらされたかのようであった。更に、既に説明されたように、そのドーパントイオンの内部エネルギー状態間の特徴的遷移は、半導体ホストにおける電荷キャリアのバンドトゥバンドbandtobandの再結合による間接エネルギー移動過程によって供給される。しかしながら、Eu3イオンの場合、5D0状態と7Fj状態との間のエネルギー差は、11eVしかないシリコンバンドギャップよりもずっと大きく、そのため、放射線放出は可視部分においてさえも全くないだろうと予想されてきた。図4においては、図3のフォトルミネセンススペクトラムPS1が、エネルギーの関数として再プロットされており、この上に、同図からのスペクトラムPS2が重ねられて、同じくエネルギーの関数としてプロットされているが、適度に正規化され、エネルギー軸に沿って115eVだけ、レッドシフトされており、そのため、5D0-7F2遷移に起因する、支配的な放射領域E2は、スペクトラムPS1の主放射領域R2と位置合わせされている。図5aに示される各7Fj状態は、離散レベルの多様体manifoldからなり、そのため、スペクトラムPS2における各放射領域は、狭いエネルギー範囲に広げられ、図4に示されるように、いくつかの別個の放射ピークを含み得る。図4から明らかなこととして、二つの再プロットされたスペクトラムの他の放射領域間には、位置と強度との両方の点で、強い相関があり、即ち、領域E1は、領域R1拡大x5スケールで示されると実質的に一致し、領域E3は、領域R3拡大x50スケールで示されると実質的に一致する。更に、本発明者達は、測定により、スペクトラムPS1における観察される放射領域の位置は、シリコン伝導帯エッジの温度依存性を密接に追随する温度依存性を持つ一方、対照的に、希土類元素イオンの内部エネルギー状態間の遷移は、温度不変性であることがわかる、ということを見出した。これらの観察は、Eu3イオンの5D0内部エネルギー状態が、事実上、Eu3イオンの7Fj内部エネルギー状態への放射遷移のための開始状態として、シリコン伝導帯のずっとより低いエネルギー状態によって置換されたことを実証する。代替の説明は、放射線放出性遷移が、7Fjエネルギー状態とシリコン価電子帯におけるエネルギー状態との間で起こる、というものである。しかしながら、これは観察されるスペクトラムと一致せず、というのも、遷移の順序、従ってスペクトラムにおける放射領域の順序は、価電子帯におけるより低い終端エネルギー状態により逆転せしめられるであろうが、そのような逆転は観察されないからである。図5bは、シリコンホストのバンド構造とEu3イオンの内部7Fjエネルギー状態とがどのように位置合わせalignされると思われるか、を図示している。この図に示されるように、7Fjエネルギー状態は、全て、シリコン伝導帯CBとシリコン価電子帯VBとの間のエネルギーギャップEG内にある。伝導帯エッジSiCBからEu3イオンの内部7Fjエネルギー状態への放射遷移は、T1、T2、T3、T4として参照され、そのうちの遷移T1、T2、及びT3は、スペクトラムPS1における、それぞれ、放射領域R1、R2、及びR3に対応する。これらのバンドエッジ修正遷移は、シリコン伝導帯における内部エネルギー状態とEu3イオンの7Fjエネルギー状態との間の直接的な相互作用を伴い、そのため、それらは、既知のデバイスにおいて必要とされた間接エネルギー移動過程に依存しない。単一の励起エネルギー状態以前は5D0状態に代えてバルク伝導帯連続bulkconductionbandcontiniumを直接伴うこと、及び、間接エネルギー移動過程に依存しないことは、効率的なエミッタ、増幅器、及び検出器の開発への鍵となる、より高い効率的な光伝送速度へと結果的につながるはずである。比較的高い温度、典型的に80Kを超える温度においては、シリコンホストにおける高速非放射再結合過程は、Eu3イオンの内部エネルギー状態への放射遷移に匹敵する傾向があり、それ故、それらの効果をマスキングするmask可能性がある。この問題は、図1を参照して記述されたように、ディスロケーションループの配列によって作り出される歪場の提供によって緩和され得る。事実、配列の各ディスロケーションループの周囲の歪場は、ディスロケーションループのエッジからの距離の関数として逆方向に大きさが変化する三次元電位障壁threedimensionalpotentialbarrierを作り出す。その電位障壁は、電荷キャリアを空間的に制限するのに効果的であり、そのため、非放射再結合過程が通常起こるシリコン格子又は表面における点欠陥へのそれらの拡散を抑制し、それによってそれらの過程のマスキング効果を低減する。より低い温度では、非放射再結合過程は、ずっとより遅くなり、歪場の必要性を低減し又は排除する。図1を参照して記述されたLEDは、既に説明されたように、商用的観点からも技術的観点からも重要な光電子材料になりつつあるシリコンに基づくものであるという点において、特に有益である。更に、このLEDは、光通信システムの開発を伴う応用にとってかなりの重要性を持つ1300nm~1600nmの赤外波長範囲における放射線の放出性を有する。図1~図5を参照して記述された光電子デバイスは発光ダイオードであるが、本発明は、レーザ及び光増幅器のような光電子放出photoemissiveデバイスといった他の形態を包含する。一つの実現例において、本発明によるレーザは、図1を参照して記述された構造と同様の構造を持つが、該デバイスの各端部における、完全に反射する要素と部分的に反射する要素RR’図1において破線輪郭で示されるとの間に形成される光キャビティを持つ。本発明は、また、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、pinフォトダイオード、及びショットキーフォトダイオードを含むが、それらに限定されることのない光検出器を包含する。この場合、光活性化領域は、該デバイスのp型領域又はn型領域のいずれかに位置し、放射線吸収性遷移は、ホスト半導体材料のエネルギー状態とドーパント希土類元素イオンのエネルギー状態との間で起こる。図1を参照して記述された種類の歪場は、そのような放射線吸収性遷移の効率を改善すると期待されるであろう。光活性化領域がデバイスのp型領域に位置する場合、必要なエネルギーを持つ入射光子が、価電子帯に追加のホールを生じさせる光活性化領域における遷移を引き起こす。実際、価電子帯の電子は、価電子帯の追加のホールを去るドーパントイオンのより高い内部状態に移動し、逆方向バイアス条件下で検出され得る光電流を生成する。あるいは、光活性化領域がデバイスのn型領域に位置する場合、必要なエネルギーを持つ入射光子が、伝導帯の追加の電子を生じさせる光活性化領域における遷移を引き起こす。実際、電子が、ドーパントイオンの内部エネルギー状態から伝導帯に移動し、それによって順方向バイアス条件下で検出され得る光電流を生成する。最大80Kの、比較的低い温度での、予想される放射線吸収性遷移が、図6に図解的に示されている。この図からわかるように、伝導帯への遷移n型遷移は、1280nm~2000nmの波長範囲の放射線吸収性を持つ一方、価電子帯からの遷移p型遷移は、2600nm~約9500nmの、種々のより広い波長範囲の放射線吸収性を持つ。これらのp型遷移は、内部Eu3エネルギー状態の、シリコン価電子帯SiVBへの近接により、非常に温度感受性である。より高い温度において、即ち室温又はそれに近接した温度で、2600nm~約25000nmの更により広い波長範囲におけるp型遷移が期待されることとなる。希土類半導体及びドーピングタイプの選択に依存する所望の波長範囲での放射を検出するように光検出器が選択的に設計され得ることが予想される。図1~図5を参照して記述されたLEDは、三価ユーロピウムイオンEu3でドーピングされたシリコンを収容する光活性化領域を持つが、本発明は、これらの材料に限定されない、ということが、また、評価されるであろう。本発明は、例えば、ゲルマニウム、スズ、炭素、シリコン/ゲルマニウム、炭化珪素、及びそれらの合金といった、他の第IV属間接バンドギャップ半導体材料のような、種々の半導体材料を収容する光活性化領域を持つ光電子デバイス光エミッタ及び光検出器を包含する。本発明は、また、種々の希土類ドーパントイオンを包含する。図7は、光活性化領域14が、三価ユーロピウムイオンに代えて、希土類元素イッテルビウムytterbiumの三価イオンYb3でドーピングされた、図1を参照して記述されたLEDから得られたフォトルミネセンススペクトラムを示す。図8a及び図8bは、Yb3イオンに関連する放射遷移を図解的に示す。これらの図は、それぞれ、図5a及び図5bに類似しており、即ち、図8aは、Yb3イオンの内部エネルギー状態間の放射遷移を図解的に説明する一方、図8bは、シリコンホストのバンド構造とYb3イオンの内部2F72エネルギー状態とがどのように位置合わせされると思われるかを図解的に説明しており、起こり得る放射遷移T1’、T2’、T3’、及びT4’を示している。その観察される2F72状態の一つ以上への遷移は、1000nm~1050nmの波長範囲に対応して、予想される内部遷移から0295eVだけ再びレッドシフトされる。再び、該デバイスは、1300nm~1600nmの技術的に重要な赤外波長範囲での放射線の放出性を有する。図9は、図6に類似しており、Yb3イオンの2F72状態からシリコン伝導帯エッジSiCBへのn型材料の場合について、及び、シリコン価電子帯エッジSiVBからYb3イオンの2F72状態へのp型材料の場合について、最大80Kの比較的低い温度での、予想される放射線吸収性遷移を図解的に説明する。光検出器として使用されるとき、本デバイスは、1280nm~1360nmの波長範囲n型遷移での、及び、6500nm~9500nmの波長範囲p型遷移での、放射線吸収性を持つ。より高い温度において、即ち室温又はそれに近接した温度で、6000nm~約25000nmの、より広いエネルギー範囲におけるp型遷移が期待されることとなる。図10は、図1を参照して記述された種類の、しかし非バイアス光起電性モードで動作する、SiEu3及びSiYb3の各LEDから得られた、温度の逆数に対して図解的にプロットされた光起電性応答photovoltaicresponsesを示す。これらのダイオードは、デバイスの背面を通して照明され、励起エネルギーは、シリコンバンドギャップエネルギーよりも十分に低く、即ち、18μm~35μmの通過バンドで、赤外にあった。これは、鋭い18μm長通過応答を与える厚いゲルマニウムフィルタを有するタングステンランプを使用して達成された。関連するクォーツ光学系及びクリオスタット窓は、35μm周辺のソフトカットオフを提供する。両プロットは、室温まで、熱的に活性化された光応答を示す。希土類元素ドーピングから等しく離されて処理され、同じ照明条件下で測定された制御シリコンLEDは、何らの検出可能な応答を与えなかった。各場合において、光応答の主要な活性化エネルギーは、各プロットの高温線形領域の傾きから得られた。Eu3でドーピングされたデバイスに関しては、主要な活性化エネルギーは、測定によって、2600nmに等価な0477eVであると決定された。この値は、図6に示される、p型に関しての、予測された最高エネルギー遷移SiVB→7F4に一致する。Yb3でドーピングされたデバイスに関しては、主要な活性化エネルギーは、測定によって、6500nmに等価な0190eVであると決定された。この値は、図8に示される、p型に関しての、予測された最高エネルギー遷移SiVB→2F72に一致する。これらの結果は、図6及び図9に示されるバンドエッジ修正遷移についての独立した実験的実証を提供し、光検出器としてのバンドエッジ修正デバイスの電位potentialを証明するが、ただし、図10に示される測定値を得るために使用されたLEDは、そういうものとして具体的に設計されていなかった。典型的な実現例においては、本発明による光電子デバイスは、光電子集積回路に組み込まれ、例えば、絶縁体上シリコンsilicononinsulator導波waveguideプラットフォームのような集積シリコン光プラットフォームに組み込まれる。そのような実現の一例が図11a及び図11bに図示される。図11aに図解的に示されるように、光電子集積回路90は、平面導波路92によって光検出器93に結合された光エミッタ91を具備する。光エミッタ91及び/又は光検出器93は、本発明によるものであり、図1~図10を参照して記述された好適な実施形態の形を持つことができるであろう。図11bにより詳細に示されるように、光エミッタ91、平面導波路92、及び光検出器93は、シリコン基材95に埋設された二酸化珪素の電気絶縁層94上に形成される。平面導波路92はシリコン導波領域96を有し、シリコン導波領域96は、一つの側において電気絶縁層94に接するとともに、他の側において領域96の屈折率よりも低い屈折率を有する領域97に接している。酸化物で満たされた溝trenchTが、光エミッタ91への接触のための領域98を隔離するisolateとともに、光検出器93への接触のための領域99を隔離するために設けられ、同様の隔離溝が、光エミッタ91と光検出器93とを平面導波路92の領域97から隔離するために設けられている。回路の動作中、光エミッタ91によって放出される放射線が、光検出器93による検出のために導波領域96に沿って案内されるように、領域97の屈折率が選択される。"