DE102017109759A1 - Magnetic field sensitive device with a sub-device superconducting at room temperature - Google Patents

Magnetic field sensitive device with a sub-device superconducting at room temperature Download PDF

Info

Publication number
DE102017109759A1
DE102017109759A1 DE102017109759.7A DE102017109759A DE102017109759A1 DE 102017109759 A1 DE102017109759 A1 DE 102017109759A1 DE 102017109759 A DE102017109759 A DE 102017109759A DE 102017109759 A1 DE102017109759 A1 DE 102017109759A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
interface
layer region
sub
layer
graphite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102017109759.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Pablo David Esquinazi
Jan Meijer
Bernd Burchard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universitaet Leipzig
Original Assignee
Universitaet Leipzig
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitaet Leipzig filed Critical Universitaet Leipzig
Priority to PCT/EP2018/058899 priority Critical patent/WO2018185306A1/en
Priority to DE112018001893.8T priority patent/DE112018001893A5/en
Priority to US16/500,815 priority patent/US20200075832A1/en
Publication of DE102017109759A1 publication Critical patent/DE102017109759A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20Graphite
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/99Alleged superconductivity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Es wird ein Magnetfeld sensitives Bauelement mit einer bei Raumtemperatur supraleitenden Teilvorrichtung vorgeschlagen. Es weist zumindest eine Teilvorrichtung auf, die ein erstes Substrat (GSUB) bestehend aus zumindest zwei Schichtbereichen (GR, GB) umfasst. Der erste Schichtbereich (GB) und der zweite Schichtbereich (GR) sind übereinander angeordnet und weisen eine gemeinsame Grenzfläche (GF) auf. Der erste Schichtbereich (GB) besteht aus Graphit mit Bernal-Kristallstruktur (Graphit-2H) mit mindestens 3 Atom-Lagen mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom. Der zweite Schichtbereich (GR) besteht aus Graphit mit rhombohedrischer Kristallstruktur (englisch rhombohedral, Graphit-3R). Die Grenzfläche (GF) weist eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (c) des Kristallgitters des ersten Schichtbereichs (GB) und ebenso eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (d) des Kristallgitters des zweiten Schichtbereichs (GR) auf. Die Grenzfläche (GF) besitzt supraleitende Eigenschaften. Die Grenzfläche (GF) besitzt eine Sprungtemperatur (TC), die höher ist als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als 360 K ,und/ oder eine kritische magnetische Flussdichte (Bk) bei 77 K, die höher ist als 1T und/oder 50 T. In der Regel sind diese Grenzschichten bei Raumtemperatur supraleitend. Das erste Substrat (Gsub) wird so strukturiert, dass die Außenkannte der Grenzfläche (GF) in zumindest einem Teilbereich des ersten Substrats (Gsub) durch Bearbeitung verändert ist. Die Grenzfläche (GF) weist zumindest einen elektrischen Kontakt auf, der dazu vorgesehen oder geeignet ist, die Grenzfläche (GF) elektrisch mit einem elektrischen Leiter zu verbinden. Die Verwendung in mikroelektronischen integrierten Schaltungen, MEMS, MOEMS etc. wird diskutiert und vorgeschlagen.

Figure DE102017109759A1_0000
It is proposed a magnetic field sensitive device with a superconducting sub-device at room temperature. It has at least one sub-device, which comprises a first substrate (GSUB) consisting of at least two layer regions (GR, GB). The first layer region (GB) and the second layer region (GR) are arranged one above the other and have a common interface (GF). The first layer area (GB) consists of graphite with Bernal crystal structure (graphite-2H) with at least 3 atom layers with a respective thickness of exactly one atom. The second layer region (GR) consists of graphite with rhombohedral crystal structure (English rhombohedral, graphite-3R). The interface (GF) has an orientation of its surface normal (nF) parallel to the hexagonal symmetry axis (c) of the crystal lattice of the first layer region (GB) and also an orientation of its surface normal (nF) parallel to the hexagonal symmetry axis (d) of the crystal lattice of the second layer region ( GR). The interface (GF) has superconducting properties. The interface (GF) has a critical temperature (TC) higher than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than 360 K, and / or a critical magnetic flux density (Bk) at 77K which is higher than 1T and / or 50T. Usually, these boundary layers are superconducting at room temperature. The first substrate (Gsub) is patterned so that the outer edge of the interface (GF) in at least a portion of the first substrate (Gsub) is changed by machining. The interface (GF) has at least one electrical contact provided or adapted to electrically connect the interface (GF) to an electrical conductor. Use in microelectronic integrated circuits, MEMS, MOEMS, etc. is discussed and suggested.
Figure DE102017109759A1_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Methoden zur Graphitherstellung sind seit langem aus der Patentliteratur bekannt. Zu nennen wäre hier beispielsweise die US 836 355 A , CA 764 889 A , CA 702 962 A , CA 238 795 A , CA 717 458 A , CA 632 113 A . Aus der DE 3 602 330 A1 und der CN102 800 382 B ist die Herstellung von Graphitfasern bekannt. Auch die Verwendung von Graphit für elektrische Bauelemente ist seit langem bekannt. Es sei hier an Edisons Glühbirne erinnert.Methods for graphite production have long been known from the patent literature. To name here, for example, the US 836 355 A . CA 764 889 A . CA 702 962 A . CA 238 795 A . CA 717 458 A . CA 632 113 A , From the DE 3 602 330 A1 and the CN102 800 382 B the production of graphite fibers is known. The use of graphite for electrical components has long been known. It is reminiscent of Edison's light bulb here.

Aus der US 8 964 491 B2 ist eine Graphen basierende Speicherzelle bekannt. Dabei wird ein Graphen-Stack verschiedenen elektrischen Bedingungen ausgesetzt. Aus dieser Schrift ist auch bekannt, dass die Bandlücke der unterschiedlichen Stapelungen von Graphen (siehe 3 der US 8 964 491 B2 und entsprechende Beschreibung in der US 8 964 491 B2 ) wesentlich unterschiedliche Bandlückenaufweisen kann.From the US Pat. No. 8,964,491 B2 a graphene-based memory cell is known. A graphene stack is exposed to various electrical conditions. From this document it is also known that the bandgap of the different graphene stackings (see 3 of the US Pat. No. 8,964,491 B2 and corresponding description in the US Pat. No. 8,964,491 B2 ) may have significantly different band gaps.

Dieser Offenlegungsschrift liegen die zum Zeitpunkt der Anmeldung noch unveröffentlichten Schriften DE 10 2017 004 103.2 , DE 10 2017 003 537.7 und DE 10 2017 107 597.6 zugrunde deren Inhalt und Offenbarungsgehalt in vollem Umfang Teil dieser Offenbarung ist. Die Priorität der DE 10 2017 004 103.2 vom 07.04.2017 wird in dieser Offenbarung in Anspruch genommen.This document is the unpublished at the time of application writings DE 10 2017 004 103.2 . DE 10 2017 003 537.7 and DE 10 2017 107 597.6 whose content and disclosure content is fully part of this disclosure. The priority of DE 10 2017 004 103.2 from 07.04.2017 is claimed in this disclosure.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen, elektronischen, magnetischen oder optischen Bauelements mit mindestens einem Magnetfeld empfindlichen Sensorelement / einer Magnetfeldempfindlichen Teilvorrichtung anzugeben, das zumindest eine bei Raumtemperatur supraleitende Teilstruktur aufweist.The invention has for its object to provide a method for producing an electrical, electronic, magnetic or optical component having at least one magnetic field sensitive sensor element / a magnetic field sensitive device, which has at least one sub-structure superconducting at room temperature.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtungen der Ansprüche gelöst.This object is solved by the devices of the claims.

Erläuterungen zur Lösung der AufgabeExplanations for the solution of the task

Um die Nacharbeit zu ermöglichen wird zunächst ein allgemeines Verfahren zur Herstellung eines elektrischen oder magnetischen oder elektronischen Bauelements vorgeschlagen, das zumindest eine bei Raumtemperatur supraleitende Komponente aufweisen soll. Als Material für die supraleitende Teilvorrichtung wird die Kombination zweier unterschiedlicher Graphit-Modifikationen vorgeschlagen, die in einem ersten Verfahrensschritt durch das Bereitstellen (1) eines ersten Substrats (GSub) bestehend aus zumindest zwei Schichtbereichen (GB, GR) erzielt wird. Jeder dieser beiden Schichtbereiche (GB, GR) repräsentiert dabei vorzugsweise eine Graphit-Modifikation. Der erste Schichtbereich (GB) und der zweite Schichtbereich (GR) sind übereinander angeordnet und weisen eine gemeinsame Grenzfläche (GF) auf. Der erste Schichtbereich (GB) besteht beispielsweise aus Graphit mit Bernal-Kristallstruktur (Graphit-2H) mit mindestens 3 Atom-Lagen mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom je Atom-Lage und der zweite Schichtbereich (GR) aus Graphit mit rhombohedrischer Kristallstruktur (englisch rhombohedral, Graphit-3R) mit mindestens 3 Atom-Lagen mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom je Atom-Lage. Die Bezeichnung erster und zweiter Schichtbereich kann in der Realität vertauscht sein. Die Grenzfläche (GF) weist bevorzugt eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (c) des Kristallgitters des ersten Schichtbereichs (GB) auf. Parallel im Sinne dieser Offenbarung bedeutet dabei, dass die Orientierung der Flächennormalen (nF) der Grenzfläche (GF) relativ zur hexagonalen Symmetrieachse (c) des Kristallgitters des ersten Schichtbereichs (GB) einen Kippwinkel von weniger als 45°, besser weniger als 20°, besser weniger als 10°, besser weniger als 5°, besser weniger als 2°, besser weniger als 1°, besser weniger als 0,5°, besser weniger als 0,25° aufweist. Für den exakten Bereich konnte bisher noch keine exakte Untersuchung durchgeführt werden. Für die Nacharbeit wird daher empfohlen, für die jeweilige Graphit-Quelle eigene statistische Untersuchungen anzustellen, um den Bereich einzugrenzen. Sicher ist, dass bei einer perfekten Übereinstimmung der beobachtete Effekt auftritt. Insofern sind bei einer Produktion Fertigungstests vorzusehen, die nicht funktionierende Substrate (GSub) aussortieren. Besonders bewährt haben sich Widerstandsmessungen und Messungen mit einem Magnetic Force Microscope. Des Weiteren soll die Grenzfläche (GF) eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) ebenfalls parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (d) des Kristallgitters des zweiten Schichtbereichs (GR) sein. Hinsichtlich der Toleranzen dieser Parallelität gilt hier das Vorgesagte ebenfalls.In order to make the reworking possible, a general method for producing an electrical or magnetic or electronic component is first proposed, which should have at least one superconducting component at room temperature. As a material for the superconducting sub-device, the combination of two different graphite modifications is proposed, which in a first process step by providing ( 1 ) of a first substrate (GSub) consisting of at least two layer regions (GB, GR) is achieved. Each of these two layer regions (GB, GR) preferably represents a graphite modification. The first layer region (GB) and the second layer region (GR) are arranged one above the other and have a common interface (GF). The first layer region (GB) consists, for example, of graphite with Bernal crystal structure (graphite 2H) with at least 3 atom layers with a respective thickness of exactly one atom per atomic layer and the second layer region (GR) of graphite with rhombohedral crystal structure ( English rhombohedral, graphite-3R) with at least 3 atomic layers with a respective thickness of exactly one atom per atomic layer. The term first and second layer area can be reversed in reality. The interface (GF) preferably has an orientation of its surface normals ( nF ) parallel to the hexagonal axis of symmetry ( c ) of the crystal lattice of the first layer region (GB). Parallel in the sense of this disclosure means that the orientation of the surface normals ( nF ) of the interface (GF) relative to the hexagonal axis of symmetry ( c ) of the crystal lattice of the first layer region (GB) has a tilt angle of less than 45 °, better less than 20 °, better less than 10 °, better less than 5 °, better less than 2 °, better less than 1 °, better less than 0.5 °, better less than 0.25 °. For the Exact range could so far still no exact investigation be accomplished. For the rework it is therefore recommended to carry out own statistical investigations for the respective graphite source in order to narrow down the area. It is certain that the observed effect occurs with a perfect match. In this respect, production tests are to be provided for a production which sort out non-functioning substrates (GSub). Resistance measurements and measurements with a Magnetic Force Microscope have proven particularly useful. Furthermore, the boundary surface (GF) should have an orientation of its surface normals ( nF ) also parallel to the hexagonal axis of symmetry ( d ) of the crystal lattice of the second layer region (GR). With regard to the tolerances of this parallelism, the prediction also applies here.

Die Verwendung dieser Eigenschaftender der Grenzflächen zwischen Graphen-Schichten unterschiedlicher Stapelungen und die entsprechenden Verfahren zur Nutzbarmachung sind aus dem Stand der Technik für die Verwendung in elektrischen, elektronischen, optischen oder magnetischen Bauelementen nicht bekannt.The use of these properties of the interfaces between graphene layers of different stacks and the corresponding methods of utilization are not known in the art for use in electrical, electronic, optical or magnetic devices.

Es wurde bei der Ausarbeitung des Vorschlags beobachtet, dass die Grenzfläche (GF) supraleitende Eigenschaften aufweist und dabei die Grenzfläche (GF) eine Sprungtemperatur (Tc) aufweist, die höher ist als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder eine kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K aufweist, die höher ist als 1T und/oder 50 T. Insbesondere wurde festgestellt, dass die hier beschriebene Konfiguration mit einer Grenzschicht an zwei Kristallen aus verschiedenen Graphitmodifikationen eine Sprungtemperatur TC von 370°K +/- 7°K aufzuweisen scheint. Mit Hilfe einer MAFM konnte dokumentiert werden, dass ein einmal induktiv in die Grenzschicht eingeprägter elektrischer Strom über Wochen konstant blieb. Dies kann nur mit supraleitenden Effekten erklärt werden. Dies ist somit ein wesentliches Merkmal zur Unterscheidung vom Stand der Technik aus dem keine Raumtemperatursupraleitung bekannt und zum Zeitpunkt der Anmeldung dieser Offenbarung zweifelsfrei nachgewiesen ist. Um nun ein elektronisches, elektrisches, optisches oder magnetisches Bauelement herzustellen, ist es sinnvoll, das Substrat (GSub) zu strukturieren (8). Dies kann insbesondere durch nass-chemische Ätzung (z.B. in konzentrierter Schwefelsäure in der Kalium-Di-Chromat gelöst ist) geschehen. Ein Problem der nasschemischen Ätzung ist die Aggressivität der Chemikalien, die zu Ätzung notwendig sind. Daher ist eine Strukturierung mittels lonen- oder Teilchenstrahlätzung sehr sinnvoll. Dies kann beispielsweise in einem Sauerstoff-Plasma oder in einem Argon-Plasma geschehen. Eine andere mögliche und sehr erfolgreiche Methode zur Herstellung kleinster Strukturen ist die Focussed-Ion-Beam-Ätzung, die reaktiv unter Verwendung chemisch ätzender Atome und Moleküle erfolgen kann und/oder die Verwendung von Gasen, die eine rein mechanische Ätzung hervorrufen (z.B. Argon etc.). Auch ist eine Plasmaätzung möglich. Hierbei können sowohl RIE-Verfahren als auch DRIE-Verfahren zum Einsatz kommen. Eine nasschemische Ätzung kann durch das Anlegen einer Spannung an das Substrat (GSub) gegenüber einer Elektrode im Ätzbad unterstützt werden. Eine solche elektrochemische Ätzung ist somit eine weitere Möglichkeit der Strukturierung eines solchen supraleitenden Graphit-Substrats (GSub). Neben diesen chemischen Strukturierungsmethoden, kommt auch eine spanende Formgebung mittels eines oder mehrere Meißel mit Schneiden in Frage. Daher kann die Strukturierung auch durch Fräsen, Ritzen, Drehen, Schleifen, Schneiden, Stechen unter Erzeugung von Spänen erfolgen. Es ist denkbar, mehrere Substrate können durch Pressung und/oder Sinterung zu einem größeren Ganzen zusammenzufassen. Eine Variante des Plasmaätzens, die möglich ist, ist die Funkenerosion. Durch eine Amorphisierung, beispielsweise mittels eines Kohlenstoff-Ionenstrahls oder eines lonenstrahls aus einem anderen Element oder aus Molekülen, kann die Kristallstruktur lokal zerstört werden, wodurch die Grenzfläche als solche zerstört wird und der supraleitende Bereich begrenzt oder strukturiert wird. Um später das Substrat anschließen zu können wird diese in mindestens einem weiteren Verfahrensschritt mit elektrischen Kontakten versehen. Es handelt sich also um einen Verfahrensschritt des Bereitstellens (13) von Kontakten der Grenzfläche (GF).It was observed in the preparation of the proposal that the interface (GF) has superconducting properties and the interface (GF) has a critical temperature (T c ) which is higher than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or a critical magnetic flux density ( B k In particular, it has been found that the configuration described herein with a boundary layer on two crystals of different graphite modifications appears to have a transition temperature TC of 370 ° K +/- 7 ° K , With the help of a MAFM it could be documented that a once impressively impressed electric current remained constant for weeks. This can only be explained by superconducting effects. This is thus an essential feature of the prior art distinction from which no room temperature superconductivity is known and has been proven beyond doubt at the time of filing this disclosure. In order to produce an electronic, electrical, optical or magnetic component, it makes sense to structure the substrate (GSub) ( 8th ). This can be done in particular by wet-chemical etching (eg dissolved in concentrated sulfuric acid in the potassium di-chromate). One problem of wet-chemical etching is the aggressiveness of the chemicals that are necessary for etching. Therefore structuring by ion or particle beam etching is very useful. This can be done, for example, in an oxygen plasma or in an argon plasma. Another possible and very successful method for producing very small structures is the focussed ion beam etching, which can be carried out reactively using chemically etching atoms and molecules and / or the use of gases which produce a purely mechanical etching (eg argon, etc .). Also a plasma etching is possible. Both RIE methods and DRIE methods can be used here. A wet-chemical etching can be assisted by applying a voltage to the substrate (GSub) to an electrode in the etching bath. Such an electrochemical etching is thus another possibility of structuring such a superconducting graphite substrate (GSub). In addition to these chemical structuring methods, also a cutting shaping by means of one or more chisels with cutting comes into question. Therefore, the structuring can also be done by milling, scribing, turning, grinding, cutting, piercing to produce chips. It is conceivable that several substrates can be combined by pressing and / or sintering into a larger whole. One variant of plasma etching that is possible is spark erosion. By amorphizing, for example by means of a carbon ion beam or an ion beam from another element or from molecules, the crystal structure can be locally destroyed, whereby the interface as such is destroyed and the superconducting region is limited or patterned. In order to be able to connect the substrate later, it is provided with electrical contacts in at least one further method step. It is therefore a process step of providing ( 13 ) of contacts of the interface (GF).

Bei der Ausarbeitung des vorgeschlagenen Verfahrens hat es sich gezeigt, dass es sinnvoll ist, vor der Verarbeitung der Substrate (GSub), diese auszurichten. Daher umfasst ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines vorgeschlagenen Bauelements den Schritt des Feststellens (2) der Orientierung der Flächennormalen (nF) der Grenzfläche (GF) innerhalb des Substrats (GSub). Diese Orientierung kann beispielsweise mittels einer Röntgenbeugungsanalyse erfolgen. Andere Verfahren sind denkbar. So lässt sich Graphit vorzugsweise längs der Atomlagen spalten. Ein solcher Orientierungsschritt kann daher auch in der Form geschehen, dass auf einer Seite des Graphit-Schicht-Pakets einige Atomlagen abgespalten werden. Die verbleibende Oberfläche ist dann vorzugsweise senkrecht zur Flächennormale der Grenzfläche.In the preparation of the proposed method, it has been found that it makes sense to align them before processing the substrates (GSub). Therefore, an improved method of making a proposed device includes the Step of ascertaining ( 2 ) the orientation of the surface normals ( nF ) of the interface (GF) within the substrate (GSub). This orientation can be done for example by means of an X-ray diffraction analysis. Other methods are conceivable. Thus, graphite can preferably be split along the atomic layers. Such an orientation step can therefore also take the form that some atomic layers are split off on one side of the graphite layer package. The remaining surface is then preferably perpendicular to the surface normal of the interface.

Es hat sich bei der Verwendung von Naturgraphit gezeigt, dass nicht alle Graphitsubstrate die gewünschte Raumtemperatursupraleitung aufweisen. Bei flächigen Proben wurde zur Feststellung des bei Raumtemperatur supraleitenden Bereiches zunächst die Probe erhitzt und dann mit Hilfe eines genügend starken Permanentmagneten magnetisiert. Hierbei entstand ein Kreisstrom, der mittels eines Magnetic Force Microscopes (MFM) detektiert werden konnte.It has been shown in the use of natural graphite that not all graphite substrates have the desired room temperature superconductivity. In the case of sheet-like samples, to determine the superconducting region at room temperature, the sample was first heated and then magnetized with the aid of a sufficiently strong permanent magnet. This resulted in a circular current, which by means of a Magnetic Force Microscope ( MFM ) could be detected.

Es ist daher vorteilhaft, mittels eines solchen Messmittels die in dem Prozessschritt (2) die Lage des supraleitenden Bereichs der Grenzfläche (GF ) innerhalb des Substrats (GSub) mittels eines Magnetic Force Microscopes (MFM) oder eines anderen geeigneten Messmittels für die Verteilung einer magnetischen Flussdichte oder Feldstärke zu erfassen und den supraleitenden Bereich zu identifizieren.It is therefore advantageous, by means of such a measuring means in the process step ( 2 ) the position of the superconducting region of the interface ( G F ) within the substrate (GSub) by means of a Magnetic Force Microscope ( MFM ) or another suitable measuring means for the distribution of a magnetic flux density or field strength and to identify the superconducting region.

In der Regel liegt das Substrat(GSub) nicht in der gewünschten Form vor. Daher ist es vorteilhaft die Schichtbereiche (GR, GB) abzudünnen. Ein solcher Verfahrensschritt des Abdünnens (3) eines Schichtbereiches (GB, GR), im Folgenden der „betreffende Schichtbereich“, und der Schaffung einer unteren Grenzfläche (UGF) parallel zur Grenzfläche (GF) ist daher ein bevorzugter Bestandteil des vorgeschlagenen Verfahrens. Die Mindestdicke des betreffenden Schichtbereichs, der äbgedünnt wird, sollte dabei drei Atomlagen nicht unterschreiten. Besser ist eine Abdünnung auf mehr als 6, besser 10, besser 20, besser 50, besser 100 Atom-Lagen. Das Abdünnen kann dabei beispielsweise mit den Verfahren erfolgen, die auch bei der Strukturierung angewandt werden. Dies wären beispielsweise, aber nicht nur, das nasschemische Ätzen, die lonen- oder Teilchenstrahlätzung, die Focussed-Ion-Beam -ätzung, die Plasmaätzung mit RIE- und/oder DRIE-Ätzung, die elektrochemische Ätzung, die spanende Formgebung und die Funkenerosion. Die verfahrenstechnischen Möglichkeiten der Abdünnung sind hierauf aber sicher nicht beschränkt. Besonders zu erwähnen wären hier besonders präzise Methoden wie Läppen und elektrochemische Politur und das Polieren mit heißen Metallscheiben, bei denen sich Kohlenstoff im Metall während des Kontakts mit dem Graphit löst.In general, the substrate (GSub) is not present in the desired shape. Therefore, it is advantageous to thin the layer regions (GR, GB). Such a process step of thinning ( 3 ) of a layer region (GB, GR), hereinafter the "relevant layer region", and the creation of a lower boundary surface (FIG. UGF ) parallel to the interface (GF) is therefore a preferred component of the proposed method. The minimum thickness of the relevant layer area, which is thinned out, should not be less than three atomic layers. Better is a thinning on more than 6, better 10, better 20, better 50, better 100 atomic layers. The thinning can be done, for example, with the methods that are also used in structuring. These would be, for example, but not limited to, wet-chemical etching, ion or particle beam etching, focussed ion beam etching, plasma etching with RIE and / or DRIE etching, electrochemical etching, machining and spark erosion. The procedural possibilities of thinning are not limited to this but certainly. Particularly noteworthy here would be particularly precise methods such as lapping and electrochemical polishing and polishing with hot metal discs, in which carbon dissolves in the metal during contact with the graphite.

Nachdem nun einer der Schichtbereiche (GR, GB) soweit abgedünnt wurde, dass er beispielsweise mit fotolithografischen Verfahren weiter strukturiert werden kann, wird nun in einer Variante des Verfahrens zu Herstellung des elektrischen Bauelements vorgeschlagen, das Substrat (GSub) nach dem Abdünnen des betreffenden Schichtbereichs der beiden Schichtbereiche (GR, GB) mit der so entstandenen, typischerweise nahezu ideal glatten Oberfläche in einem weiteren Schritt auf der Oberfläche (OF) eines Trägers (Sub1) zu befestigen bzw. zu platzieren. Es handelt sich also um den Verfahrensschritt des Aufbringens (4) des abgedünnten Substrats (GSub) auf die Oberfläche (OF) eines Trägers (Sub1).Now that one of the layer regions (GR, GB) has been thinned to such an extent that it can be further structured, for example, by photolithographic processes, the substrate (GSub) is now proposed in a variant of the method for producing the electrical component after thinning out the relevant layer region the two layer areas (GR, GB) with the resulting, typically almost ideally smooth surface in a further step on the surface ( OF ) of a carrier ( 1 ) or to place. It is therefore the process step of application ( 4 ) of the thinned substrate (GSub) on the surface ( OF ) of a carrier ( 1 ).

Sofern die im Laufe des Abdünnens entstandene Oberfläche des Substrats (GSub) ideal poliert wurde, und die Oberfläche (OF) des Trägers (Sub1) ebenfalls ideal ist, können bereits Van-der-Valsche Kräfte zwischen diesen Oberflächen wirken und zu einem Verschweißen der Flächen führen. In diesem Falle würde es sich um ein Befestigen (5) des abgedünnten Substrats (GSub) an der Oberfläche (OF) des Trägers (Sub1) mittels Adhäsion handeln. Es hat sich aber gezeigt, dass in der Regel der Aufwand für die Erreichung dieser Präzision der Oberflächenbearbeitung zu groß ist und/oder das Arbeitsergebnis zu unzuverlässig ist. Daher ist es in der Regel sinnvoll, in einem Verfahrensschritt des Befestigens (5) des abgedünnten Substrats (GSub) an der Oberfläche (OF) des Trägers (Sub1) mittels Bildung eines Karbides (durch Temperaturbehandlung in einem Ofen und Wahl eines karbidbildenden Materials des Trägers (Sub1) die Verbindung zuverlässiger zu gestalten. Auch ist stattdessen die Bildung eines Eutektikums denkbar. Schließlich kommen auch Klebung oder Schweißung, insbesondere Laser-Schweißung, in Frage. Im letzteren Falle ist die Verwendung eines Schutzgases oder die Bearbeitung in einem Vakuum, wie bei allen Temperaturbehandlungen von Graphit angezeigt.Provided that the surface of the substrate (GSub) produced during the thinning was ideally polished, and the surface ( OF ) of the carrier ( 1 ) is also ideal, can already Van-der-Valsche forces between these surfaces act and lead to a welding of the surfaces. In this case, it would be a fixing ( 5 ) of the thinned substrate (GSub) on the surface ( OF ) of the carrier ( 1 ) act by adhesion. However, it has been found that, as a rule, the outlay for achieving this precision of the surface treatment is too great and / or the work result is too unreliable. Therefore, it usually makes sense in a process step of fastening ( 5 ) of the thinned substrate (GSub) on the surface ( OF ) of the carrier ( 1 by forming a carbide (by temperature treatment in an oven and choice of a carbide-forming material of the carrier ( 1 ) make the connection more reliable. Also, the formation of a eutectic is conceivable instead. Finally, gluing or welding, in particular laser welding, come into question. In the latter case, the use of a shielding gas or working in a vacuum, as in all temperature treatments of graphite is indicated.

Nach dem der betreffende Schichtbereich der Schichtbereiche (GR, GB) abgedünnt wurde, ist es nun meistens sinnvoll, den noch nicht abgedünnten Schichtbereich der beiden Schichtbereiche (GB, GR) ebenfalls abzudünnen. Das vorgeschlagene Verfahren wird daher bevorzugt um einen weiteren Verfahrensschritt des Abdünnens (6) des anderen Schichtbereiches (GR, GB), im Folgenden der „anderer Schichtbereich“, der nicht der betreffende Schichtbereich ist, erweitert. Dies resultiert in der Schaffung einer oberen Grenzfläche (OGF) parallel zur Grenzfläche (GF). Wieder sollte die gleiche Mindestdicke des anderen Schichtbereichs eingehalten werden, wie beim betreffenden Schichtbereich. Die Mindestdicke des anderen Schichtbereichs, der nun ebenfalls abgedünnt wird, sollte dabei wieder drei Atomlagen nicht unterschreiten. Besser ist eine Abdünnung auf mehr als 6, besser 10, besser 20, besser 50, besser 100 Atom-Lagen. Dass Abdünnen kann dabei beispielsweise wieder mit den Verfahren erfolgen, die auch bei der Strukturierung angewandt werden. Dies wären wieder beispielsweise, aber nicht nur, das nasschemische Ätzen, die lonen- oder Teilchenstrahlätzung, die Focussed-Ion-Beam -ätzung, die Plasmaätzung mit RIE- und/oder DRIE-Ätzung, die elektrochemische Ätzung, die spanende Formgebung und die Funkenerosion. Die verfahrenstechnischen Möglichkeiten der Abdünnung des anderen Schichtbereiches sind hierauf wiederum nicht beschränkt. Besonders zu erwähnen wären hier wieder besonders präzise Methoden wie Läppen und elektrochemische Politur und das Polieren mit heißen Metallscheiben, bei denen sich Kohlenstoff im Metall während des Kontakts mit dem Graphit löst.After the respective layer region of the layer regions (GR, GB) has been thinned, it now mostly makes sense to also thin out the not yet thinned layer region of the two layer regions (GB, GR). The proposed method is therefore preferred by a further process step of thinning ( 6 ) of the other layer area (GR, GB), hereinafter the "other layer area", which is not the layer area concerned, extended. This results in the creation of an upper interface ( OGF ) parallel to the interface (GF). Again, the same minimum thickness of the other layer area should be adhered to as in the layer area concerned. The minimum thickness of the other layer area, which is also thinned, should not fall below three atomic layers. Better is a thinning on more than 6, better 10, better 20, better 50, better 100 atomic layers. Thinning can be done, for example, again with the methods that are also used in the structuring. Again, such as, but not limited to, wet chemical etching, ion or particle beam etching, focussed ion beam etching, plasma etch with RIE and / or DRIE etch, electrochemical etch, machining and spark erosion , The procedural possibilities of thinning the other layer area are not limited thereto. Particularly noteworthy here are again particularly precise methods such as lapping and electrochemical polishing and polishing with hot metal discs, in which carbon dissolves in the metal during contact with the graphite.

Ganzallgemein zeichnen sich Verfahrensvarianten dadurch aus, dass Prozessschritte zum Abdünnen von Schichtbereichen (GR, GB) durch Anwendung zumindest eines der folgenden Verfahren umfassen:

  • • spanerzeugende Formgebung und/oder
  • • Polieren und/oder
  • • Schleifen und/oder
  • • Elektrochemisches Polieren und/oder
  • • Chemisch mechanisches Polieren (CMP) und/oder
  • • Nasschemisches Ätzen und/oder
  • • Ionenätzung
  • • Teilchenstrahlätzung
  • • Chemische Ätzung
  • • Plasmaätzung
In general, process variants are characterized in that process steps for thinning out layer regions (GR, GB) by using at least one of the following processes include:
  • • chip-forming design and / or
  • • Polishing and / or
  • • grinding and / or
  • Electrochemical polishing and / or
  • • chemical mechanical polishing ( CMP ) and or
  • Wet-chemical etching and / or
  • • Ion etching
  • • particle beam etching
  • • Chemical etching
  • • Plasma etching

Es wurde nun erkannt, dass es sinnvoll ist, das ein so erstelltes elektrisches, elektronisches, optisches oder magnetisches Bauelement mit konventionellen Schaltungen kombiniert werden kann. Beispielsweise kann es sinnvoll sein, eine konventionelle Schaltung in Form der Bereitstellung (7) eines zweiten Substrates (SUB) für diese Kombination vorzusehen. Dieses zweite Substrat (SUB) kann elektrisch isolierend oder elektrisch normalleitend oder elektrisch halbleitend vom p-Leitungstyp oder elektrisch halbleitend vom n-Leitungstyp oder elektrisch metallisch leitend sein. Das zweite Substrat (SUB) kann mit dem Träger (Sub1) identisch sein. Der Träger (Sub1) kann aber auch beispielsweise selbst wieder auf dem zweiten Substrat (SUB) durch Klebung etc. angebracht werden. Diese Verfahrensvariante umfasst natürlich auch das Durchführen des Verfahrens, wie zuvor beschrieben. Dabei kann die Reihenfolge der Verfahrensschritte insbesondere, was die Bereitstellung des zweiten Substrats (SUB) betrifft, geändert sein. Sofern es sich um ein ganz oder teilweise halbleitendes Substrat, beispielsweise einen integrierten Schaltkreis handelt, ist es sinnvoll, wenn das zweite Substrat (Sub) zumindest ein halbleitendes elektronisches Bauelement umfasst. Dies können beispielsweise, aber nicht beschränkt darauf sein:It has now been recognized that it makes sense that such a created electrical, electronic, optical or magnetic device can be combined with conventional circuits. For example, it may be useful to provide a conventional circuit in the form of deployment ( 7 ) of a second substrate ( SUB ) for this combination. This second substrate ( SUB ) may be electrically insulating or electrically normal conducting or electrically semiconducting of the p-type or electrically semiconducting of the n-type or electrically be metallically conductive. The second substrate ( SUB ) can with the carrier ( 1 ) be identical. The carrier ( 1 ) but also, for example, again on the second substrate ( SUB ) by gluing etc. are attached. Of course, this process variant also comprises carrying out the process as described above. In this case, the sequence of the method steps may in particular be what the provision of the second substrate ( SUB ), be amended. If it is a completely or partially semiconducting substrate, for example an integrated circuit, it makes sense if the second substrate (sub) comprises at least one semiconductive electronic component. For example, but not limited to:

Verdrahtungen, Kontakte, Gesamtsubstratdurchkontaktierungen (englisch: Through-Silicon-Via, TSV), Kreuzungen, Isolierschichten, Dioden, PN-Dioden, eine Schotty-Dioden, ohmschen Widerstände, Transistoren, PNP- und/oder PNP-Bipolartransistoren, n- oder p-Kanal-MOS-Transistoren, Diacs, Triacs, pip,- oder nin- oder pin-Dioden, Solarzellen, etc.Wires, Contacts, Through-Through-Vias, TSV ), Junctions, insulating layers, diodes, PN diodes, Schottky diodes, ohmic resistors, transistors, PNP and / or PNP bipolar transistors, n- or p-channel MOS transistors, diacs, triacs, pip, - or nin or pin diodes, solar cells, etc.

Das Substrat (SUB) kann auch komplexere Strukturen, wie Logik-Gatter, Verstärker, Filter, Operationsverstärker, Multiplizierer, Analog-zu-Digitalwandler, Referenzspannungs- und - stromquellen, Stromspiegel, Differenzverstärker, Digital-zu-Analog-Wandler, Komparatoren, Speicher, Mikrorechner, Oszillatoren etc. aufweisen. Neben diesen rein elektronischen und mikroelektronischen Teilvorrichtungen, kann das zweite Substrat (SUB) auch in anderer Weise gleichzeitig oder alternativ modifiziert sein, so dass es fluidische und/oder mikrofluidische und/oder optische und/oder mikrooptische Teilvorrichtungen aufweist. Beispielsweise ist es denkbar den MHD-Effekt in einer solchen Vorrichtung auszunutzen. Des Weiteren kann es sein, dass das zweite Substrat (SUB) ein anderes elektronisches und/oder elektrisches Bauelement, insbesondere aber nicht beschränkt darauf, eine Flachspule oder einen Kondensator, aufweist, das in Mikrostrukturtechnik auf dem zweiten Substrat oder in diesem zweiten Substrat (SUB) gefertigt ist. Um eine Verdrahtung oder Kontaktierung herzustellen, ist es zunächst angebracht, mittels Aufbringen (9) mindestens einer elektrisch leitenden Schicht auf das erste Substrat (GSUB) oder zweite Substrat (SUB), die Kontakte herzustellen. Dabei kann die elektrisch leitende Schicht elektrisch normalleitend oder elektrisch halbleitend vom p-Leitungstyp oder elektrisch halbleitend vom n-Leitungstyp oder elektrisch metallisch leitend sein. Insbesondere kann es sich auch um einen amorphen oder polykristallinen Halbleiter, beispielsweise Silizium oder Germanium oder Diamant oder diamantähnlichen Schichten (DLC) handeln. Es ist denkbar, in einer solchen halbleitenden Schicht halbleitende elektronische Bauelemente wie Dioden, Transistoren und Widerstände einzubetten. Teile einer solchen halbleitenden Schicht können daher eine andere Dotierung und damit einen anderen Leitungstyp aufweisen als andere Teile der gleichen halbleitenden Schicht. Auch können die spezifischen Widerstände und/oder die Beweglichkeit und/oder die Ladungsträgerdichte und oder die Dotierstoffdichte und/oder die Dichte der Traps innerhalb einer solchen halbleitenden Schicht variieren. Um die Bauteile gut verdrahten zu können ist es zweckmäßig diese insbesondere durch foto- und/oder ionenstrahllithografische Verfahren zu strukturieren. Aus dem Stand der Technik sind diese Verfahren hinlänglich bekannt, weshalb hier auf eine weitere Beschreibung verzichtet wird. Somit umfasst das vorgeschlagene Verfahren in diesem Fall auch die Strukturierung (10) der mindestens einen elektrisch leitenden, insbesondere elektrisch normalleitenden Schicht, beispielsweise um Leiterbahnen herzustellen. Es sei hier darauf hingewiesen, dass Leiterbahnen auch aus hoch dotiertem Halbleitermaterial hergestellt werden können. Um diese Leiterbahnen durch das erste Substrat (GSub) nicht kurzzuschließen, ist es sinnvoll, wenn dieses von dem Graphitkörper des ersten Substrats (GSub) elektrisch isoliert wird. Hierzu ist es sinnvoll, vor dem Aufbringen der normalleitenden Schicht das Aufbringen (11) mindestens einer elektrisch isolierenden Schicht auf das erste oder zweite Substrat oder auf eine elektrisch normalleitende Schicht durchzuführen. Hierzu eignen sich beispielsweise Siliziumdioxid oder andere isolierende Stoffe, wie Siliziumnitrid. Auch ist es denkbar, hierfür vorzugsweise fotolithografisch strukturierbare Kunststoffe wie beispielsweise Polyimid zu verwenden. Typischerweise ist die Öffnung der elektrischen Kontakte anschließend notwendig. Dies kann durch die Strukturierung (12) der mindestens einen isolierenden Schicht erfolgen.The substrate ( SUB ) may also include more complex structures such as logic gates, amplifiers, filters, operational amplifiers, multipliers, analog-to-digital converters, reference voltage and current sources, current mirrors, differential amplifiers, digital-to-analog converters, comparators, memories, microcomputers, oscillators etc. have. In addition to these purely electronic and microelectronic subdevices, the second substrate ( SUB ) may also be modified in a different way simultaneously or alternatively, so that it has fluidic and / or microfluidic and / or optical and / or micro-optical sub-devices. For example, it is conceivable to take advantage of the MHD effect in such a device. Furthermore, it may be that the second substrate ( SUB ) another electronic and / or electrical component, in particular but not limited thereto, a flat coil or a capacitor, which in microstructure on the second substrate or in this second substrate ( SUB ) is made. In order to produce a wiring or contacting, it is initially appropriate to apply by means of 9 ) at least one electrically conductive layer on the first substrate (GSUB) or second substrate ( SUB ) to make the contacts. In this case, the electrically conductive layer may be electrically normal-conducting or electrically semiconducting of the p-type conductivity or electrically semiconducting of the n-type conductivity or electrically conductive metal. In particular, it can also be an amorphous or polycrystalline semiconductor, for example silicon or germanium or diamond or diamond-like layers ( DLC ) act. It is conceivable to embed in such a semiconducting layer semiconducting electronic components such as diodes, transistors and resistors. Parts of such a semiconductive layer may therefore have a different doping and thus a different conductivity type than other parts of the same semiconducting layer. Also, the resistivities and / or the mobility and / or the carrier density and / or the dopant density and / or the density of the traps may vary within such a semiconductive layer. In order to be able to wire the components well, it is expedient to structure them in particular by means of photo and / or ion beam lithographic methods. From the prior art, these methods are well known, which is why a further description is omitted here. Thus, the proposed method in this case also includes the structuring ( 10 ) of at least one electrically conductive, in particular electrically normal conductive layer, for example, to produce interconnects. It should be noted here that conductor tracks can also be produced from highly doped semiconductor material. In order not to short-circuit these conductor tracks through the first substrate (GSub), it is expedient if it is electrically insulated from the graphite body of the first substrate (GSub). For this purpose, it is useful before applying the normal conductive layer, the application ( 11 ) to perform at least one electrically insulating layer on the first or second substrate or on an electrically normal conductive layer. For this purpose, for example, silicon dioxide or other insulating materials, such as silicon nitride are suitable. It is also conceivable to use preferably photolithographically structurable plastics such as polyimide for this purpose. Typically, the opening of the electrical contacts is then necessary. This can be done by structuring ( 12 ) of the at least one insulating layer.

Um den elektrischen Kontakt tatsächlich herzustellen, ist es typischerweise notwendig, dass die elektrisch leitende Schicht mit dem ersten Substrat (GSub) an zumindest einer Stelle in direktem mechanischen Kontakt steht. Vorzugsweise sollte es sich hierbei nicht nur um einen mechanischen, sondern auch um einen elektrischen Kontakt handeln. Auch die isolierende Schicht, muss mechanisch durch das erste Substrat (GSub) gestützt werden. Die elektrisch isolierende Schicht ist daher mit dem ersten Substrat (GSub) an zumindest einer Stelle in direktem mechanischem Kontakt. Die Strukturierung (9, 11) der isolierenden Schicht erfolgt, wie die der elektrisch leitenden oder halbleitenden Schicht bevorzugt fotolithografisch und/oder nasschemisch und/oder durch Plasmaätzung und/oder Ionen- und Partikelstrahlbeschuss und/oder Amorphisierung und/oder E-Beam-Bestrahlung und/oder Laser-Bestrahlung und/oder mechanisch spanende Verfahren und/oder formgebende Verfahren, die bei einer Strukturierung, die die Strukturierung der der Grenzfläche mit umfasst, mit einem Reißen der Grenzfläche (GF) kombiniert sind.Around the In order to actually make electrical contact, it is typically necessary for the electrically conductive layer to be in direct mechanical contact with the first substrate (GSub) at at least one location. Preferably, this should not only be a mechanical, but also an electrical contact. Also, the insulating layer must be mechanically supported by the first substrate (GSub). The electrically insulating layer is therefore in direct mechanical contact with the first substrate (GSub) at at least one location. The structuring ( 9 . 11 ) of the insulating layer, such as that of the electrically conductive or semiconducting layer, preferably photolithographically and / or wet-chemically and / or by plasma etching and / or ion and particle beam bombardment and / or amorphization and / or e-beam irradiation and / or laser irradiation and / or mechanical cutting processes and / or forming processes, which in a structuring, the Structuring of the interface includes, combined with a tearing of the interface (GF).

Als Ergebnis des oben beschriebenen beispielhaften Herstellungsprozesses ergibt sich ein elektrisches oder optische oder magnetisches oder elektronisches Bauelement, das zumindest eine Teilvorrichtung umfasst, die ein erstes Substrat (GSub) bestehend aus zumindest zwei Schichtbereichen (GR, GB) umfasst, wobei der erste Schichtbereich (GB) und der zweite Schichtbereich (GR) übereinander angeordnet sind und eine gemeinsame Grenzfläche (GF) aufweisen. Wenn in dieser Offenlegung von übereinander gesprochen wird, so ist damit gemeint, dass bei geeigneter Orientierung des Gesamtpakets die jeweiligen Schichtbereiche übereinander liegen. Daher kann das Gesamtpaket auch in andere Orientierungen gedreht sein, ohne dass der Offenbarungs- und Beanspruchungsgehalt dieser Offenlegung aufgrund dieser anderen Orientierung verlassen wird. Der erste Schichtbereich (GB) der Teilvorrichtung besteht aus Graphit mit Bernal-Kristallstruktur (Graphit-2H) mit mindestens 3 Atom-Lagen mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom. Der zweite Schichtbereich (GR) der Teilvorrichtung besteht aus Graphit mit rhombohedrischer Kristallstruktur (englisch rhombohedral, Graphit-3R) mit mindestens 3 Atom-Lagen mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom. Die Grenzfläche (GF) weist vorzugsweise wieder eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (c) des Kristallgitters des ersten Schichtbereichs (GB) auf. Die Grenzfläche (GF) weist des Weiteren eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (d) des Kristallgitters des zweiten Schichtbereichs (GR ) auf. Die Grenzfläche (GF) weist dabei im Gegensatz zum Stand der Technik supraleitende Eigenschaften auf. Die Grenzfläche (GF) weist dabei eine Sprungtemperatur (TC ) auf, die höher ist als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als - 50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder eine kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K auf, die höher ist als 1T und/oder 50 T ist. Um die Kontaktierung der Grenzfläche zu ermöglichen, ist das erste Substrat (GSub) ist dabei so strukturiert, dass die Außenkannte der Grenzfläche (GF) in zumindest einem Teilbereich des ersten Substrats (GSub) durch Bearbeitung verändert ist. Vorzugsweise wird dieser Randbereich des ersten Substrats (GSub) so verändert, dass beispielsweise durch Anschrägen die Grenzfläche (GF ) offen liegt und mittels Metalldeposition kontaktiert werden kann. Um das Bauteil anschließen zu können, ist es sinnvoll, wenn die Grenzfläche (GF ) zumindest einen elektrischen Kontakt aufweist, mit der dazu vorgesehen oder geeignet ist, die Grenzfläche (GF ) elektrisch mit einem elektrischen Leiter zu verbinden.As a result of the exemplary manufacturing process described above results in an electrical or optical or magnetic or electronic device comprising at least one sub-device comprising a first substrate (GSub) consisting of at least two layer regions (GR, GB), wherein the first layer region (GB ) and the second layer region (GR) are arranged one above the other and have a common interface (GF). When talking about each other in this disclosure, it is meant that with appropriate orientation of the overall package, the respective layer areas are superimposed. Therefore, the overall package may also be rotated to other orientations without departing from the disclosure and claim content of this disclosure due to this different orientation. The first layer area (GB) of the subassembly consists of graphite with Bernal crystal structure (graphite-2H) with at least 3 atomic layers with a respective thickness of exactly one atom. The second layer region (GR) of the sub-device consists of graphite with rhombohedral crystal structure (English rhombohedral, graphite-3R) with at least 3 atom layers with a respective thickness of exactly one atom. The interface (GF) preferably again has an orientation of its surface normals ( nF ) parallel to the hexagonal axis of symmetry ( c ) of the crystal lattice of the first layer region (GB). The interface (GF) furthermore has an orientation of its surface normals (n F ) parallel to the hexagonal axis of symmetry (FIG. d ) of the crystal lattice of the second layer region ( G R ) on. The interface (GF) has in contrast to the prior art superconducting properties. The interface (GF) has a transition temperature ( T C ) which is higher than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or a critical magnetic flux density ( B k ) at 77 K, which is higher than 1T and / or 50T. In order to make it possible to contact the interface, the first substrate (GSub) is structured in such a way that the outer edge of the interface (GF) is modified by machining in at least one subregion of the first substrate (GSub). Preferably, this edge region of the first substrate (GSub) is changed so that, for example, by bevels the interface ( G F ) is open and can be contacted by Metalldeposition. In order to connect the component, it is useful if the interface ( G F ) has at least one electrical contact with which is provided or suitable, the interface ( G F ) electrically connect to an electrical conductor.

Um nun ein geeignetes Signal aus dem Bauelement zu erhalten, wird das Bauelement mittels eines Verfahrens zum Betreiben eines elektrischen oder optischen oder magnetischen oder elektronischen Bauelements mit elektrischer Energie versorgt. Hierzu wird das vorgeschlagene elektrische oder magnetische oder elektronische Bauelement bereitgestellt. Das vorgeschlagene Verfahren zum Betrieb eines vorgeschlagenen elektrischen oder optischen oder magnetischen oder elektronischen Bauelements zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass das Bauelement eine supraleitende Teilvorrichtung mit einer Sprungtemperatur (TC ) aufweist, die höher ist als -196°C und/ oder eine kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K aufweist, die höher ist als 1T und/oder 50 T. Durch Bestromen des elektrischen Bauelements bei einer Temperatur (T), die oberhalb von -196°C liegt wird in dem elektrischen oder optischen oder magnetischen oder elektronischen Bauelement ein elektrischer Stromfluss hervorgerufen. Hierbei ist es vorteilhaft, das Bauelement zunächst auf eine Temperatur oberhalb der Sprungtemperatur (TC ) zu erhitzen und dann unterhalb der Sprungtemperatur, aber noch oberhalb von -195°C zu betreiben. Dabei tritt dann innerhalb der supraleitenden Schicht, der Grenzfläche (GF), ein Stromfluss auf. Auf Basis einer solchen bei Raumtemperatur supraleitenden Schicht lässt sich somit ein elektrisches Bauelement definieren, was dadurch gekennzeichnet ist, dass es zumindest eine Teilvorrichtung aufweist, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder die kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T aufweist. Vorzugsweise weist es als elektrischen Supraleiter Kohlenstoff und zwar vorzugsweise in kristalliner Form und zwar vorzugsweise in rhombohedrischer Kristallstruktur (Graphit 3R) und/oder in Bernal-Kristallstruktur (Graphit 2H) auf. Es ist vorzugsweise dazu vorgesehen, in einem ersten vorgesehenen Betriebszustand bei einer Arbeitstemperatur (Ta) oberhalb der Sprungtemperatur (Tc) betrieben zu werden und in einem zweiten vorgesehenen Betriebszustand bei einer Arbeitstemperatur (Ta) unterhalb der Sprungtemperatur (Tc) betrieben zu werden.In order to obtain a suitable signal from the component, the component is supplied with electrical energy by means of a method for operating an electrical or optical or magnetic or electronic component. For this purpose, the proposed electrical or magnetic or electronic component is provided. The proposed method for operating a proposed electrical or optical or magnetic or electronic component is characterized inter alia by the fact that the component has a superconducting partial device with a transition temperature ( T C ) which is higher than -196 ° C and / or a critical magnetic flux density ( B k ) at 77 K, which is higher than 1T and / or 50 T. By energizing the electrical component at a temperature ( T ), which is above -196 ° C, an electric current flow is caused in the electrical or optical or magnetic or electronic component. In this case, it is advantageous for the component to be initially at a temperature above the critical temperature ( T C ) and then to operate below the critical temperature, but still above -195 ° C. In this case, then occurs within the superconducting layer, the interface (GF), a current flow. On the basis of such a superconducting at room temperature layer can thus define an electrical component, which is characterized in that it comprises at least one sub-device having an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or the critical magnetic flux density ( B k ) at 77K higher than 1T and / or 50T. Preferably, it has as electrical superconductor carbon, preferably in crystalline form, preferably in rhombohedral crystal structure (graphite 3R) and / or in Bernal crystal structure (graphite 2H). It is preferably provided in a first intended operating state at a working temperature ( Ta ) above the transition temperature (Tc) and in a second intended operating condition at a working temperature ( Ta ) below the transition temperature (Tc).

Ein solches supraleitendes Bauelement kann durch Ausnutzung der kritischen Temperatur (TC ) als Temperatursensor verwendet werden. Ein vorgeschlagener Temperatursensor ist demnach dadurch gekennzeichnet, dass er ein elektrisches Bauelement wie zuvor vorgeschlagen aufweist, das mindestens eine supraleitende Teilvorrichtung wie zuvor beschrieben aufweist. Bei einem solchen vorgeschlagenen elektrischen Bauelement hängt seine Leitfähigkeit von einem externen Magnetfeld ab. Diese Abhängigkeit kann abrupt durch Überschreiten der kritischen Magnetfeldstärke (Bk ) oder durch langsames Eindringen der magnetischen Flusslinien in den Supraleiter hervorgerufen werden. Von besonderem Interesse sind ringförmige und/oder spiralige Strukturen insbesondere im Zusammenhang mit Flachspulen und/oder Josephson -Kontakten. Solche Strukturen zeichnen sich dadurch aus, dass die supraleitende Teilstruktur eines solchen Bauelements ein topologisches Geschlecht größer 0 aufweist. Das bedeutet: Die supraleitende Struktur weist zumindest ein Loch auf, das ganz vom Supraleiter umfangen ist. Im Sinne dieser Offenbarung sind damit auch beispielsweise ringförmige Supraleiter eingeschlossen, die z.B. an einem oder zwei oder noch mehreren Stellen beispielsweise durch Tunnelstrecken für Ladungsträger unterbrochen sind. Auch solche Konstruktionen sollen durch das topologische Geschlecht 0 erfasst sein.Such a superconducting device can be realized by utilizing the critical temperature ( T C ) can be used as a temperature sensor. A proposed temperature sensor is accordingly characterized in that it comprises an electrical component as previously proposed, which has at least one superconductive subdevice as described above. In such a proposed electrical device, its conductivity depends on an external magnetic field. This dependence can abruptly by exceeding the critical magnetic field strength ( B k ) or by slow penetration of the magnetic flux lines into the superconductor. Of particular interest are annular and / or spiral Structures in particular in connection with flat coils and / or Josephson contacts. Such structures are characterized in that the superconducting substructure of such a device has a topological gender greater than zero. This means that the superconducting structure has at least one hole completely surrounded by the superconductor. For the purposes of this disclosure, therefore, for example, annular superconductors are included, which are interrupted, for example, at one or two or more points, for example, by tunneling for charge carriers. Even such constructions should be covered by the topological gender 0.

Das einfachste elektronische Bauelement, das sich durch das oben skizzierte Verfahren realisieren lässt, ist das einer elektrischen Leitung. Hierfür wird beispielsweise das erste Substrat (GSub), wie beschrieben auf beiden Seiten abgedünnt und auf einem zweiten Substrat (SUB) als Träger montiert. Die Kristallkanten werden parallel zur Leitungsrichtung links und rechts der Mittellinie der Leitung durch die Strukturierung so heraus gearbeitet, dass vorzugsweise nur noch die Leitung als solche auf dem zweiten Substrat (SUB) verbleibt. Ggf. wird die Leitung an ihren beiden Enden wie zuvor beschrieben mittels Metalldeposition und anschließender vorzugsweise fotolithografischer Strukturierung dieses Metalls angeschlossen. Natürlich ist es auch denkbar, ein erstes Substrat beispielsweise mechanisch so zu bearbeiten, dass sich beispielsweise ein länglicher Stab ergibt, wobei der Vektor der Stabrichtung parallel zu einem Ebenenvektor der Grenzfläche (GF), der parallel zu dieser Grenzfläche (GF) ist, ist, wodurch der Stab in zwei Hälften, den ersten Schichtbereich (GB ) und den zweiten Schichtbereich (GR ) geteilt wird. Die elektrischen Kontakte können in einem solchen Fall auch durch Metallkappen hergestellt werden, die auf dem Stab an dessen jeweiligen Enden aufgesetzt werden.The simplest electronic component that can be realized by the method outlined above is that of an electrical lead. For this purpose, for example, the first substrate (GSub), as described on both sides thinned and on a second substrate ( SUB ) mounted as a carrier. The crystal edges are worked parallel to the line direction left and right of the center line of the line through the structuring so that preferably only the line as such on the second substrate ( SUB ) remains. Possibly. the line is connected at its two ends as described above by means of metal deposition and subsequent preferably photolithographic structuring of this metal. Of course, it is also conceivable, for example, to machine a first substrate mechanically such that, for example, an elongated rod results, wherein the vector of the bar direction is parallel to a plane vector of the interface (GF) which is parallel to this interface (GF), whereby the rod is split in half, the first layer region ( G B ) and the second layer area ( G R ) is shared. The electrical contacts can also be made in such a case by metal caps, which are placed on the rod at its respective ends.

Da beim Stromfluss ein Magnetfeld auftritt, ist es möglich, mittels einer ersten solchen Leitung, wenn sie in einem Abstand zu einer zweiten solchen Leitung geführt ist, elektrische Eigenschaften der ersten Leitung durch den Stromfluss in der zweiten Leitung zu verändern. Hierbei kann es sich bei der zweiten Leitung auch um einen Teilabschnitt eines anderen vorgeschlagenen Bauelements umfassend einen Raumtemperatursupraleiter als funktionale Teilvorrichtung handeln. Statt einer Ringsstruktur ist es denkbar, das Bauelement nicht in Planartechnik herzustellen. Die Herstellung von Graphit mit hohem Anteil von rhombohedrischem Graphit ist beispielsweise aus den Patentfamilien der AU 2015 234 343 A1 , der EP 2 982 646 A1 und der JP 5 697 067 B1 bekannt.Since a magnetic field occurs during the current flow, it is possible by means of a first such line, when it is guided at a distance to a second such line, to change electrical properties of the first line by the current flow in the second line. In this case, the second line may also be a subsection of another proposed device comprising a room temperature superconductor as a functional sub-device. Instead of a ring structure, it is conceivable not to produce the component in planar technology. The production of graphite with a high proportion of rhombohedral graphite is known, for example, from the patent families of AU 2015 234 343 A1 , of the EP 2 982 646 A1 and the JP 5 697 067 B1 known.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn auf Basis der vorgeschlagenen Vorrichtung eine bei Raumtemperatur supraleitende Leitung hergestellt wird. Diese sollte dann vorzugsweise zylinderförmig sein und rundherum graphitisiert sein. Bei einer solchen Leitung sollte bevorzugt zumindest eine supraleitende Teilstruktur zylinderförmig sein.It is particularly advantageous if, based on the proposed device, a line superconducting at room temperature is produced. This should then preferably be cylindrical and be graphitized all around. In such a line, at least one superconducting substructure should preferably be cylindrical.

Ein solches vorgeschlagenen elektrische Bauelement mit einer bei Raumtemperatur supraleitenden Teilstruktur kann beispielsweise aber nicht nur eine elektrische Spule oder in speziellen Fällen eine Flachspule sein. Zwei solcher Spulen können zu einem bei Raumtemperatur elektrisch supraleitenden Übertrager für Signal und/oder Energie kombiniert werden. Wird ein Zylinder mit bernalem und rhombohedrischen Graphit abwechselnd umlaufend beschichtet und wird beispielsweise ein spiralförmiger Graben in das so entstandene Graphit-Schichtpaket gefräst, das dieses elektrisch durchtrennt, so erhält man eine bei Raumtemperatur elektrisch supraleitende Zylinderspule.Such a proposed electrical component with a sub-structure superconducting at room temperature, for example, but not just an electrical coil or in special cases a flat coil. Two such coils can be combined to form a superconducting signal and / or energy superconducting at room temperature. If a cylinder with bernal and rhombohedral graphite is alternately coated circumferentially and, for example, a spiral trench is milled into the resulting graphite layer package, which electrically cuts it, then a room-temperature superconducting cylindrical coil is obtained.

Aus der Mikrowellentechnik sind Mikrostreifenleitungen bekannt. Es wird daher vorgeschlagen, solche Mikrostreifenleitungen mittels bei Raumtemperatur supraleitenden Teilstrukturen herzustellen. Das hierzu gangbare Verfahren wurde oben beschrieben. In vielen Anwendungsfällen ist kein Übertrager notwendig, sondern eine effiziente Antenne oder ein anderes HF-Bauelement, das möglichst verlustfrei arbeitet. Es wird daher vorgeschlagen, Resonatoren, insbesondere Mikrowellenresonator und/oder THz Resonatoren und/oder Antennen und/oder ein Oszillatoren mit zumindest Teilvorrichtungen aus einem bei Raumtemperatur supraleitendem Material herzustellen. Hier kann beispielsweise das oben angegebene Verfahren angewendet werden.From microwave technology microstrip lines are known. It is therefore proposed to produce such microstrip lines by means of superconducting partial structures at room temperature. The practicable method has been described above. In many applications, no transformer is needed, but an efficient antenna or other RF device that works as lossless as possible. It is therefore proposed to produce resonators, in particular microwave resonator and / or THz resonators and / or antennas, and / or an oscillator with at least partial devices from a superconducting material at room temperature. Here, for example, the above-mentioned method can be used.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, die Verwendung solcher bei Raumtemperatur supraleitender Teilvorrichtungen als Bauteile von elektrischen Kondensatoren zu verwenden. Beispielsweise können die Zuleitungen und/oder die Kondensator-Platten aus dem oben beschriebenen bei Raumtemperatur supraleitenden Material gefertigt werden.Furthermore, it is proposed to use the use of such at room temperature superconducting sub-devices as components of electrical capacitors. For example, the leads and / or the capacitor plates may be made from the room temperature superconducting material described above.

Ein Bauelement kann nun so gefertigt werden, dass es einen vorgegebenen magnetischen Fluss einfriert. Wird es mit einem Sensor zur Auswertung des magnetischen Flusses kombinier, so weist das Bauteil ein bistabiles Verhalten auf.A device can now be made to freeze a given magnetic flux. If it is combined with a sensor for evaluating the magnetic flux, the component has a bistable behavior.

Ein besonders wichtiges Bauelement in diesem Zusammenhang ist eine Josephson-Diode. Zur Herstellung einer solchen Josephson Diode wird beispielsweise eine bei Raumtemperatur supraleitende Leiterbahn mittels eines Focused-Ion-Beams oder Elektronenstrahls durchtrennt und die Trennstelle mit wenigen Atomlagen eines Isolators gefüllt. Die Schichten sind dabei so nahe beieinander, dass ein Tunneln der Ladungsträger immer noch möglich ist. Eine solche Struktur weist ein bistabiles Verhalten auf. Aus der DE 2 434 997 ist bekannt, dass auf Basis solcher Josephson-Dioden Josephson-Speicher hergestellt werden können.A particularly important component in this context is a Josephson diode. To produce such a Josephson diode, for example, a superconducting conductor at room temperature is cut by means of a focused ion beam or electron beam and the separation point is filled with a few atomic layers of an insulator. The layers are so close to each other that tunneling of the charge carriers is still possible. Such a structure has a bistable behavior. From the DE 2 434 997 It is known that on the basis of such Josephson diodes Josephson memory can be produced.

Auf Basis eines solchen bei Raumtemperatur supraleitenden Bauelements können Quantenregister-Bits hergestellt werden.On the basis of such a room temperature superconducting device quantum register bits can be produced.

Auf Basis des bisher gesagten lassen sich auch optische Bauelemente herstellen, die zumindest eine Teilvorrichtung aufweisen, die einen elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder höher als 360°K und/ oder die kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T aufweist.On the basis of what has been said so far, it is also possible to produce optical components which have at least one sub-device which has an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C. and / or higher than -100 ° C. and / or higher than -100 ° C. 50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or higher than 360 ° K and / or the critical magnetic flux density ( B k ) at 77K higher than 1T and / or 50T.

Ebenso werden hier magnetische Bauelemente vorgeschlagen, die zumindest eine Teilvorrichtung aufweisen, die jeweils zumindest einen elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder die kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T aufweist.Likewise, magnetic components are proposed here, which have at least one sub-device, each having at least one electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C. and / or higher than 360 ° K and / or the critical magnetic flux density ( B k ) at 77K higher than 1T and / or 50T.

Es ist dazu vorgesehen, bei einer Temperatur unterhalb der Sprungtemperatur (Tc) und/oder bei einem externen Magnetfeld unterhalb der kritischen magnetischen Flussdichte (Bk ) betrieben zu werden. Bei bestimmungsgemäßen Gebrauch weist das vorgeschlagene magnetische Bauelement ein Dauermagnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte (B) von mehr als 5µT auf.It is intended, at a temperature below the critical temperature (T c ) and / or at an external magnetic field below the critical magnetic flux density ( B k ) to be operated. When used as intended, the proposed magnetic component has a permanent magnetic field with a magnetic flux density ( B ) of more than 5μT.

Ein solches vorgeschlagenes magnetisches Bauelement ist ein Flussquantengenerator. In diesem Zusammenhang sei auf die DE 28 43 647 verwiesen.One such proposed magnetic device is a flux quantum generator. In this context, be on the DE 28 43 647 directed.

Ein solches Bauelement kann auch in elektrischen Maschinen eingesetzt werden. Insbesondere können solche Bauelemente zur Messung des Magnetfeldes und damit zur Bestimmung der Rotorposition eingesetzt werden. Es wird daher eine elektrische Maschine vorgeschlagen, die eine rotierende Maschine oder ein Linearmotor sein kann, die zumindest eine Teilvorrichtung - beispielsweise einen elektromagnetisch arbeitenden Sensor zur Rotorpositionsbestimmung - aufweist, die selbst wieder eine Teilvorrichtung aufweist, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder die kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T ist, womit die betreffende elektrische Maschine diese Eigenschaft ebenfalls besitzt. Der Sensor und damit die supraleitende Teilvorrichtung kann Teil eines Rotors und/oder eines Läufers oder eines Stators der Maschine sein.Such a device can also be used in electrical machines. In particular, such components can be used for measuring the magnetic field and thus for determining the rotor position. It is therefore proposed an electric machine, which may be a rotating machine or a linear motor having at least one sub-device - for example, an electromagnetically operating sensor for rotor position determination - which itself has a sub-device, which is an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or the critical magnetic flux density ( B k ) at 77 K is higher than 1T and / or 50 T, whereby the electrical machine in question also has this property. The sensor and thus the superconducting sub-device may be part of a rotor and / or a rotor or a stator of the machine.

Solche magnetischen Sensoren, mit zumindest einer bei Raumtemperatur supraleitenden Teilvorrichtung, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder die kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T ist, sind aufgrund ihrer Empfindlichkeit von besonderem Interesse für die Medizintechnik. Beispielsweise können sie als Sensoren und Antennen für NMR-Anlagen etc. eingesetzt werden.Such magnetic sensors, with at least one at room temperature superconducting sub-device, an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or the critical magnetic flux density ( B k ) at 77K higher than 1T and / or 50T, are of particular interest to medical technology due to their sensitivity. For example, they can be used as sensors and antennas for NMR Plants etc. are used.

Aus dem gleichen Grunde wird vorgeschlagen, mobile Geräte mit solchen Sensoren auszustatten. Das vorgeschlagene mobile Gerät weist daher zumindest eine Teilvorrichtung auf, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder die kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T ist. Eine solche Teilvorrichtung kann aber auch beispielsweise ein Energiespeicher für das mobile Gerät sein.For the same reason, it is proposed to equip mobile devices with such sensors. The proposed mobile device therefore has at least one sub-device comprising an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher as 360 ° K and / or the critical magnetic flux density ( B k ) at 77 K is higher than 1T and / or 50T. However, such a sub-device can also be, for example, an energy store for the mobile device.

Daher wird auch ein Energiespeicher vorgeschlagen, der Energie beispielsweise in Form eines supraleitenden Kreisstroms speichert. Ein solcher Energiespeicher zeichnet sich dadurch aus, dass er zumindest eine Teilvorrichtung aufweist, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder die kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T ist.Therefore, an energy storage is proposed, the energy stores, for example in the form of a superconducting circulating current. Such an energy store is characterized in that it comprises at least one sub-device comprising an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C. and / or higher than 360 ° K and / or the critical magnetic flux density ( B k ) at 77 K is higher than 1T and / or 50T.

Beschreibung des Hall-BauelementsDescription of the Hall component

Bei dem Hall-Bauelement handelt es sich um ein elektronisches Bauelement mit einer Hall-Messstruktur. Vorteilhafter weise kann auf im Stand der Technik verfügbare halbleitende Hall-Strukturen zurückgegriffen werden. Im Sinne dieses Vorschlags ist es möglich, das Hall-Bauelement durch ein anderes für magnetische Felder empfindliches elektronisches Bauteil, beispielsweise einen GMR-Widerstand oder einen AMR-Sensor zu ersetzen. Ganz allgemein wird also ein elektronisches Bauelement vorgeschlagen, das eine elektronische Teilvorrichtung aufweist, die einen elektrischen Parameter in Abhängigkeit von einer Magnetfeldgröße oder von einem anderen Parameter des elektromagnetischen Feldes ändert und somit als Magnetfeldsensor dienen kann.The Hall component is an electronic component with a Hall measurement structure. Advantageously, recourse can be had to semiconductor semiconducting structures available in the prior art. For the purposes of this proposal, it is possible to replace the Hall device with another magnetic field-sensitive electronic component, such as a GMR resistor or an AMR sensor. More generally, therefore, an electronic component is proposed which has an electronic sub-device which changes an electrical parameter as a function of a magnetic field size or of another parameter of the electromagnetic field and thus can serve as a magnetic field sensor.

Auf diese Teilvorrichtung, also beispielsweise die besagte Hall-Struktur, wird das zuvor beschriebene bei Raumtemperatur supraleitende Substrat aufgebracht. Dies kann beispielsweis, aber nicht nur durch Aufkleben oder Festklemmen mit einem nicht magnetischen Werkstoff geschehen. Dadurch weist das elektronische Bauelement, vorzugsweise in seiner unmittelbaren Nähe zumindest eine Teilvorrichtung auf, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder und/ oder höher als 360°K aufweist. Ein anderes gleichberechtigtes Merkmal kann sein, dass die kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T ist. Vorzugsweise wird das zuvor beschriebene Bauelement durch Verwendung der zuvor beschriebenen Graphit-Struktur hergestellt. In dem Fall ist dann die erste Teilvorrichtung ein ersten Substrat (GSub ) bestehend aus zumindest zwei Schichtbereichen (GB , GR ),wobei der erste Schichtbereich (GB ) und der zweite Schichtbereich (GR ) übereinander angeordnet sind und eine gemeinsame Grenzfläche (GF ) aufweisen und wobei zumindest der erste Schichtbereich (GB) oder der zweite Schichtbereich (GR ) über der Hallmessstruktur angeordnet ist. Im Falle der Verwendung eines anderen für magnetische Felder empfindlichen elektronischen Bauteils anstelle einer Hall-Struktur, beispielsweise eines GMR-Widerstands oder eines AMR-Sensors, ist dann zumindest der erste Schichtbereich (GB) oder der zweite Schichtbereich (GR ) über oder in der Nähe der für magnetische Felder empfindlichen Teilstruktur des anderen für magnetische Felder empfindlichen elektronischen Bauteils, das anstelle einer Hall-Struktur verwendet wird, angeordnet. In der Nähe bedeutet dabei, dass ein magnetisches Feld der bei Raumtemperatur supraleitenden Struktur auf die für magnetische Felder empfindliche Teilstruktur des anderen für magnetische Felder empfindlichen elektronischen Bauteils, das anstelle einer Hall-Struktur verwendet wird, so einwirken kann, dass ein elektrischer des anderen für magnetische Felder empfindlichen elektronischen Bauteils, das anstelle einer Hall-Struktur verwendet wird, messbar in Abhängigkeit von oder in Korrelation mit dem magnetischen Feld der bei Raumtemperatur supraleitenden Struktur verändert wird.On this sub-device, so for example, the said Hall structure, the above-described superconducting substrate is applied at room temperature. This can be, for example, but not only by sticking or clamping with a non-magnetic material. As a result, the electronic component, preferably in its immediate vicinity at least one sub-device, which is an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or and / or higher than 360 ° K. Another equality may be that the critical magnetic flux density ( B k ) at 77 K is higher than 1T and / or 50T. Preferably, the device described above is manufactured by using the previously described graphite structure. In that case, the first sub-device is then a first substrate ( G sub ) consisting of at least two layer regions ( G B . G R ), wherein the first layer region ( G B ) and the second layer area ( G R ) are arranged one above the other and have a common interface ( G F ) and wherein at least the first layer region (GB) or the second layer region ( G R ) is disposed above the Hall measurement structure. In the case of the use of another magnetic field-sensitive electronic component instead of a Hall structure, for example a GMR resistor or an AMR sensor, then at least the first layer region (GB) or the second layer region (FIG. G R ) is disposed above or near the magnetic field sensitive substructure of the other magnetic field sensitive electronic device used in place of a Hall structure. Nearby means that a magnetic field of the room-temperature superconducting structure can act on the magnetic field-sensitive substructure of the other magnetic field sensitive electronic component used in place of a Hall structure, such that one electric of the other for Magnetic fields of sensitive electronic component, which is used in place of a Hall structure, is measurably changed as a function of or in correlation with the magnetic field of the room temperature superconducting structure.

Der erste Schichtbereich (GB ) besteht dann wieder aus Graphit mit Bernal-Kristallstruktur (Graphit-2H) mit mindestens 3 Atom-Lagen mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom je Atom-Lage und der zweite Schichtbereich (GR ) aus Graphit mit rhombohedrischer Kristallstruktur (englisch rhombohedral, Graphit-3R) mit mindestens 3 Atom-Lagen mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom je Atom-Lage.The first layer area ( G B ) then again consists of graphite with Bernal crystal structure (graphite-2H) with at least 3 atomic layers with a respective thickness of exactly one atom per atomic layer and the second layer region ( G R ) of graphite with rhombohedral crystal structure (English rhombohedral, graphite-3R) with at least 3 atom layers with a respective thickness of exactly one atom per atomic layer.

Die Grenzfläche (GF ) weist bevorzugt eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (c) des Kristallgitters des ersten Schichtbereichs (GB ) auf.The interface ( G F ) preferably has an orientation of its surface normal (n F ) parallel to the hexagonal axis of symmetry ( c ) of the crystal lattice of the first layer region ( G B ) on.

Die Grenzfläche (GF ) weist bevorzugt eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (d) des Kristallgitters des zweiten Schichtbereichs (GR ) auf.The interface ( G F ) preferably has an orientation of its surface normal (n F ) parallel to the hexagonal axis of symmetry ( d ) of the crystal lattice of the second layer region ( G R ) on.

Die Grenzfläche (GF ) weist dann wieder zumindest teilweise supraleitende Eigenschaften aufweist und wobei die Grenzfläche (GF ) zumindest teilweise eine Sprungtemperatur (Tc) aufweist, die höher ist als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder eine kritische magnetische Flussdichte (Bk) bei 77 K aufweist, die höher ist als 1T und/oder 50 T.The interface ( G F ) then again has at least partially superconducting properties and wherein the interface ( G F ) at least partially has a transition temperature (T c ) which is higher than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or critical magnetic flux density (Bk) at 77 K, which is higher than 1T and / or 50 T.

Bei Versuchen hat es sich gezeigt, dass es u.U. ausreichend ist, wenn das elektronische Bauelement zumindest eine Teilvorrichtung aufweist, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder die kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T ist und diese erste Teilvorrichtung ein ersten Substrats (GSub ) bestehend aus zumindest zwei Schichtbereichen (GB , GR ) ist. Dabei sind der erste Schichtbereich (GB ) und der zweite Schichtbereich (GR ) übereinander angeordnet und weisen eine gemeinsame Grenzfläche (GF ) auf. Zumindest der erste Schichtbereich (GB ) oder der zweite Schichtbereich (GR ) sind dabei über der Hallstruktur oder dem angeordnet. In bestimmten Fällen ist es ausreichend, wenn der erste Schichtbereich (GB) ein Kristall aus Kohlestoff mit einer ersten Kristallstruktur ist und der zweite Schichtbereich (GR) ein zweiter Kristall aus Kohlestoff mit einer ersten oder zweiten Kristallstruktur ist und zwischen dem ersten Kristall und dem zweiten Kristall eine Grenzfläche (GF) ausgebildet ist. Es hat sich gezeigt, dass eine Dotierung, insbesondere mit Bor, und/oder eine teilweise Graphitisierung in manchen Fällen dazu führen können, dass die Grenzfläche (GF ) zumindest teilweise supraleitende Eigenschaften aufweist und die Grenzfläche (GF ) zumindest teilweise eine Sprungtemperatur (TC) aufweist, die höher ist als -195°C bzw. höher als -100°C bzw. höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder eine kritische magnetische Flussdichte (Bk) bei 77 K aufweist, die höher ist als 1T und/oder 50 T. Die Reproduzierbarkeit war zum Zeitpunkt der Offenlegung aber nur gering. Die Dotierung mit Bor dient dabei dem elektrischen Anschluss der Grenzschicht. Zumindest der erste Schichtbereich (GB ) oder der zweite Schichtbereich (GR ) bevorzugt über oder in der Nähe einer Hallmessstruktur oder einem anderen Magnetfeld sensitiven Sensor oder Sensorelement angeordnet. Hierbei bedeutet Nähe, dass ein magnetisches Feld, dass durch einen Strom in der Grenzfläche (GF ) oder dem ersten Schichtbereich (GB ) oder dem zweiten Schichtbereich (GR ) erzeugt wird, einen Parameter, insbesondere ein Messsignal, der Hallmessstruktur oder des anderen Magnetfeld sensitiven Sensors oder Sensorelements ändern kann.Experiments have shown that it may be sufficient if the electronic component has at least one subdevice that has an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C. and / or higher than -100 ° C. and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or the critical magnetic flux density ( B k ) is greater than 1T and / or 50T at 77K and this first subdevice is a first substrate ( G sub ) consisting of at least two layer regions ( G B . G R ). The first layer area ( G B ) and the second layer area ( G R ) are arranged one above the other and have a common interface ( G F ) on. At least the first layer area ( G B ) or the second layer area ( G R ) are arranged above the Hall structure or the. In certain cases, it is sufficient if the first layer region (GB) is a carbon crystal having a first crystal structure and the second layer region (GR) is a second carbon crystal having a first or second crystal structure and between the first crystal and the second Crystal an interface (GF) is formed. It has been found that doping, in particular with boron, and / or partial graphitization may in some cases lead to the interface ( G F ) has at least partially superconducting properties and the interface ( G F ) at least partially has a transition temperature (TC) which is higher than -195 ° C or higher than -100 ° C and higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or a critical magnetic flux density (TC). Bk) at 77K, which is higher than 1T and / or 50T. However, the reproducibility was low at the time of disclosure. The doping with boron serves for the electrical connection of the boundary layer. At least the first layer area ( G B ) or the second layer area ( G R ) is preferably arranged above or in the vicinity of a Hall measurement structure or another magnetic field sensitive sensor or sensor element. In this case proximity means that a magnetic field is caused by a current in the interface ( G F ) or the first layer area ( G B ) or the second layer area ( G R ), a parameter, in particular a measurement signal, the Hall measurement structure or the other magnetic field sensitive sensor or sensor element can change.

Dem Fachmann ist offenbar, das auf diesem hier offenbarten Grundprinzip jede integrierte Schaltung im Stand der Technik mit das zuvor beschriebenen, bei Raumtemperatur supraleitenden Substrat kombiniert werden kann. Hierfür wird das zuvor beschriebene, bei Raumtemperatur supraleitende Substrat auf dem integrierten Schaltkreis aufgebracht. Dies kann beispielsweis, aber nicht nur durch Aufkleben oder Festklemmen mit einem nicht magnetischen Werkstoff geschehen. Dadurch weist die integrierte elektronische Schaltung, zumindest eine Teilvorrichtung auf, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder die kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T ist. Dies beispielsweise dann von Vorteil, wenn das Signal des Hall-Elements noch verstärkt werden soll. Vorzugsweise wird das zuvor beschriebene Bauelement durch Verwendung der zuvor beschriebenen Graphit-Struktur hergestellt. In dem Fall ist dann die erste Teilvorrichtung ein ersten Substrat (GSub ) bestehend aus zumindest zwei Schichtbereichen (GB , GR ),wobei der erste Schichtbereich (GB ) und der zweite Schichtbereich (GR ) übereinander angeordnet sind und eine gemeinsame Grenzfläche (GF ) aufweisen und wobei zumindest der erste Schichtbereich (GB) oder der zweite Schichtbereich (GR ) auf einer Oberfläche der integrierten Schaltung angeordnet ist.It will be apparent to those skilled in the art that, based on this basic principle disclosed herein, any prior art integrated circuit may be combined with the room temperature superconducting substrate described above. For this purpose, the above-described, at room temperature superconducting substrate is applied to the integrated circuit. This can happen, for example, but not only by sticking or clamping with a non-magnetic material. As a result, the integrated electronic circuit, at least one sub-device, which has an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or the critical magnetic flux density ( B k ) at 77 K is higher than 1T and / or 50T. This is advantageous, for example, when the signal of the Hall element is to be amplified. Preferably, the device described above is manufactured by using the previously described graphite structure. In that case, the first sub-device is then a first substrate ( G sub ) consisting of at least two layer regions ( G B . G R ), wherein the first layer region ( G B ) and the second layer area ( G R ) are arranged one above the other and have a common interface ( G F ) and wherein at least the first layer region (GB) or the second layer region ( G R ) is disposed on a surface of the integrated circuit.

Vorteil der ErfindungAdvantage of the invention

Durch die vorgeschlagenen Verfahren und Vorrichtungen wird die energieverlustfreie Nutzung supraleitender elektrischer Leiter bei Raumtemperatur zusammen mit Magnetfeld sensitiven Sensorelementen möglich. Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt. Beispielsweise kann eine solche Vorrichtung als Informationsspeicher verwendet werden. Hierbei speichert die Supraleitende Teilvorrichtung die Information, während das Magnetfeld sensitive Sensorelement die Information auslesen kann.The proposed methods and devices, the energy loss free use of superconducting electrical conductors at room temperature together with magnetic sensitive sensor elements is possible. The advantages are not limited to this. For example, such a device can be used as an information store. In this case, the superconducting partial device stores the information, while the magnetic field-sensitive sensor element can read the information.

Beschreibung der FigurenDescription of the figures

Die Figuren stellen schematisch vereinfachte Prinziskizzen dar.The figures represent schematically simplified Prinziskizzen.

Figur 1FIG. 1

1 zeigt für ein beispielhaft vorgeschlagenes Herstellungsverfahren den ersten Schritt der Bereitstellung (1) eines Substrats (GSub). 1 shows for an exemplary proposed manufacturing method the first step of deployment ( 1 ) of a substrate (GSub).

Figur 2FIG. 2

2 zeigt den dritten Schritt des Abdünnens (3) eines „betreffenden“ Schichtbereiches (GB, GR), hier des ersten Schichtbereichs (GB) und Schaffung einer unteren Grenzfläche (UGF) parallel zur Grenzfläche (GF) nach bereits erfolgtem Feststellen (2) der Orientierung der Flächennormalen (nF) der Grenzfläche (GF) innerhalb des Substrats (GSub). 2 shows the third step of thinning ( 3 ) of a "relevant" layer area (GB, GR), here the first layer area (GB) and creation of a lower boundary area ( UGF ) parallel to the interface (GF) after already determined ( 2 ) the orientation of the surface normals ( nF ) of the interface (GF) within the substrate (GSub).

Figur 3FIG. 3

3 den Schritt des Befestigens (5) des vorzugsweise abgedünnten Substrats (GSub) an der Oberfläche (OF) des Trägers (Sub1) nach dem Aufbringen (4) des vorzugsweise abgedünnten Substrats (GSub) auf die Oberfläche (OF) eines Trägers (Sub1). 3 the step of fixing ( 5 ) of the preferably thinned substrate (GSub) on the surface ( OF ) of the carrier ( 1 ) after application ( 4 ) of the preferably thinned substrate (GSub) onto the surface ( OF ) of a carrier ( 1 ).

Figur 4FIG. 4

4 zeigt das Abdünnen (6) des anderen Schichtbereiches (GR, GB), der nicht der betreffende Schichtbereich ist, hier des zweiten Schichtbereichs (GR). 4 shows the thinning ( 6 ) of the other layer region (GR, GB), which is not the relevant layer region, here the second layer region (GR).

Figur 5FIG. 5

5 zeigt die beispielhafte Strukturierung (8) des ersten Substrats (GSub). 5 shows the exemplary structuring ( 8th ) of the first substrate (GSub).

Figur 6FIG. 6

5 zeigt die beispielhafte Strukturierung (8) des ersten Substrats (GSub) mit beispielhafter Abschrägung der Ätzkanten durch eine geeignete Wahl der Prozessparameter. 5 shows the exemplary structuring ( 8th ) of the first substrate (GSub) with exemplary beveling of the etched edges by a suitable choice of the process parameters.

Figur 7FIG. 7

5 zeigt das beispielhafte Aufbringen (9) mindestens einer elektrisch leitenden Schicht (ELS) auf das erste Substrat (GSub), um die Kontakte herzustellen. 5 shows the exemplary application ( 9 ) at least one electrically conductive layer ( ELS ) on the first substrate (GSub) to make the contacts.

Figur 8FIG. 8

8 zeigt die beispielhafte Strukturierung (10) der mindestens einen elektrisch leitenden Schicht (ELS). 8th shows the exemplary structuring ( 10 ) of the at least one electrically conductive layer ( ELS ).

Figur 9FIG. 9

9 zeigt das beispielhafte Aufbringen (11) mindestens einer elektrisch isolierenden Schicht (IS) auf das erste Substrat (GSub) bzw. den Träger (Sub1) bzw. die elektrisch, insbesondere normal leitende Schicht (ELS). 9 shows the exemplary application ( 11 ) at least one electrically insulating layer ( IS ) on the first substrate (GSub) or the carrier ( 1 ) or the electrically, in particular normally conductive layer ( ELS ).

Figur 10 FIG. 10

10 zeigt die beispielhafte Strukturierung (12) der mindestens einen isolierenden Schicht (IS) z.B. zum Öffnen der Kontakte oder von Durchkontaktierungen. 10 shows the exemplary structuring ( 12 ) of the at least one insulating layer ( IS ) eg for opening the contacts or vias.

Figur 11FIG. 11

11 zeigt eine beispielhafte Schrittabfolge zur Herstellung der vorgeschlagenen Vorrichtungen:

  • Bereitstellen (1) eines ersten Substrats (GSub) bestehend aus zumindest zwei Schichtbereichen (GB, GR);
  • Feststellens (2) der Orientierung der Flächennormalen (nF) der Grenzfläche (GF) innerhalb des Substrats (GSub);
  • Abdünnen (3) eines „betreffenden“ Schichtbereiches (GB, GR) und Schaffung einer unteren Grenzfläche (UGF) parallel zur Grenzfläche (GF);
  • Aufbringen des vorzugsweise abgedünnten Substrats (GSub) auf die Oberfläche (OF) eines Trägers (Sub1);
  • Befestigen des vorzugsweise abgedünnten Substrats (GSub) an der Oberfläche (OF) des Trägers (Sub1);
  • Abdünnen des anderen Schichtbereiches (GR, GB), der nicht der betreffende Schichtbereich ist;
  • Bereitstellung eines zweiten Substrates (SUB), beispielsweise in Form einer mikroelektronischen Schaltung;
  • Strukturierung des ersten Substrats (GSub);
  • Aufbringen mindestens einer elektrisch leitenden Schicht auf das erste Substrat (GSub) oder auf das zweite Substrat (SUB), beispielsweise um die Kontakte herzustellen;
  • Strukturierung der mindestens einen elektrisch leitenden Schicht;
  • Aufbringen mindestens einer elektrisch isolierenden Schicht auf das erste Substrat (GSub) oder zweite Substrat (SUB) oder den Träger (Sub1) oder auf eine elektrisch, insbesondere normal, leitende Schicht durchzuführen;
  • Strukturierung der mindestens einen isolierenden Schicht z.B. zum Öffnen der Kontakte oder von Durchkontaktierungen;
  • Bereitstellen der Kontakte der Grenzfläche (GF).
11 shows an exemplary sequence of steps for the preparation of the proposed devices:
  • Provide ( 1 ) of a first substrate (GSub) consisting of at least two layer regions (GB, GR);
  • Ascertaining 2 ) the orientation of the surface normals ( nF ) of the interface (GF) within the substrate (GSub);
  • Thinning ( 3 ) of a 'relevant' stratum (GB, GR) and creation of a lower interface ( UGF ) parallel to the interface (GF);
  • Application of the preferably thinned substrate (GSub) to the surface ( OF ) of a carrier ( 1 );
  • Attaching the preferably thinned substrate (GSub) to the surface ( OF ) of the carrier ( 1 );
  • Thinning of the other layer area (GR, GB), which is not the layer area concerned;
  • Provision of a second substrate ( SUB ), for example in the form of a microelectronic circuit;
  • Structuring of the first substrate (GSub);
  • Applying at least one electrically conductive layer to the first substrate (GSub) or to the second substrate ( SUB ), for example, to make the contacts;
  • Structuring the at least one electrically conductive layer;
  • Applying at least one electrically insulating layer to the first substrate (GSub) or second substrate ( SUB ) or the carrier ( 1 ) or on an electrically, in particular normal, conductive layer perform;
  • Structuring of the at least one insulating layer, eg for opening the contacts or plated-through holes;
  • Providing the contacts of the interface (GF).

Figur 12FIG. 12

12 zeigt eine Josephson-Diode im Querschnitt. Das beispielhafte erste Substrat (GSub) aus 4 ist durch das Tunnel-Element (TU), beispielsweise ein wenige Atom-Lagen dickes Oxid, durchtrennt. 12 shows a Josephson diode in cross section. The exemplary first substrate (GSub) from 4 is through the tunneling element (TU), for example, a few atomic layers thick oxide, cut through.

Figur 13FIG. 13

13 zeigt das beispielhafte elektrische Bauelement auf Basis des Josephson-Kontakts aus 12 in der Aufsicht. Das erste Substrat (GSub) ist so strukturiert, dass sich ein ringförmiges Gebilde ergibt. Die beiden Zweige sind durch je eine Josephson-Diode (TU1, TU2) unterbrochen. Bei Stromfluss (I) hängt der Spannungsabfall vom Magnetfeld senkrecht zur Bildfläche ab. 13 shows the exemplary electrical device based on the Josephson contact 12 in the supervision. The first substrate (GSub) is structured so that an annular structure results. The two branches are interrupted by a respective Josephson diode (TU1, TU2). With current flow (I), the voltage drop depends on the magnetic field perpendicular to the image surface.

Figur 14FIG. 14

14 zeigt einen schematischen, vereinfachten Querschnitt durch eine integrierte mikroelektronische Schaltung mit einer Hall-Struktur (HL), die als Magnetfeld sensitive Teilvorrichtung Teil der integrierten Schaltung ist. Die Hall-Struktur (HL) ist in einem halbleitenden Träger (Sub1) gefertigt. Die Hall-Struktur (HL) ist durch einen Isolator (OX) geschützt. Andere Isolatoren sind denkbar. Auch sind ganze Metall / Oxid-Stapel als Isolator (OX) denkbar. Aus dem Stand der Technik sind hier vielfältige Verdrahtungssysteme für integrierte Schaltungen bekannt. 14 shows a schematic, simplified cross section through an integrated microelectronic circuit with a Hall structure ( HL ), which is part of the integrated circuit as a magnetic field sensitive part device. The Hall structure ( HL ) is manufactured in a semiconducting carrier (Sub 1 ). The Hall structure ( HL ) is protected by an isolator ( OX ) protected. Other insulators are conceivable. Also, whole metal / oxide stacks are used as insulator ( OX ) conceivable. Various wiring systems for integrated circuits are known in the prior art.

Die Hall-Struktur ist in diesem Beispiel über Kontakte (K1, K2) kontaktierbar. Mittels eine Klebers (GL) wird das supraleitende Schichtpaket, das erste Substrat (GSub mit GB , GR , GF ) mit der eigentlich supraleitenden Grenzfläche auf dem Träger (Sub1) mit der Hall-Struktur (HL) befestigt. Auf diese Teilvorrichtung, also beispielsweise den besagten Träger (Sub1) mit der die besagten Hall-Struktur (HL) wird also das zuvor beschriebene, bei Raumtemperatur supraleitende erste Substrat (GB , GR , GF )aufgebracht. Dies kann beispielsweis, aber nicht nur durch Aufkleben oder Festklemmen mit einem nicht magnetischen Werkstoff, hier dem Kleber (GL), geschehen. Dadurch weist die Hall-Struktur (HL) als Magnetfeld empfindliches elektronisches Bauelement, in seiner unmittelbaren Nähe zumindest eine Teilvorrichtung auf, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder die kritische magnetische Flussdichte (Bk ) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T ist. Das supraleitende Schichtpaket (GSub ) besteht, wie zuvor, aus zumindest zwei Schichtbereichen (GB , GR ),wobei der erste Schichtbereich (GB ) und der zweite Schichtbereich (GR ) übereinander angeordnet sind und eine gemeinsame Grenzfläche (GF ) aufweisen und wobei zumindest der erste Schichtbereich (GB) oder der zweite Schichtbereich (GR ) über der Hall-Struktur (HL) angeordnet ist. Der erste Schichtbereich (GB ) und der zweite Schichtbereich (GR ) können ihre Position tauschen.The Hall structure is in this example via contacts ( K1 . K2 ) contactable. By means of an adhesive ( GL ), the superconducting layer package, the first substrate ( G sub With G B . G R . G F ) with the actually superconducting interface on the carrier (Sub 1 ) with the Hall structure ( HL ) attached. On this sub-device, so for example, the said carrier (Sub 1 ) with the said Hall structure ( HL ) is thus the above-described, at room temperature superconducting first substrate ( G B . G R . G F ) Was applied. This can, for example, but not only by sticking or clamping with a non-magnetic material, here the adhesive ( GL ) happen. As a result, the Hall structure ( HL ) as a magnetic field sensitive electronic component, in its immediate vicinity at least one sub-device, which is an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or the critical magnetic flux density ( B k ) at 77 K is higher than 1T and / or 50T. The superconducting layer package ( G sub ) consists, as before, of at least two layer regions ( G B . G R ), wherein the first layer region ( G B ) and the second layer area ( G R ) are arranged one above the other and have a common interface ( G F ) and wherein at least the first layer region (GB) or the second layer region ( G R ) above the Hall structure ( HL ) is arranged. The first layer area ( G B ) and the second layer area ( G R ) can change their position.

Der erste Schichtbereich (GB ) besteht dann wieder aus Graphit mit Bernal-Kristallstruktur (Graphit-2H) mit mindestens 3 Atom-Lagen mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom je Atom-Lage und der zweite Schichtbereich (GR ) aus Graphit mit rhombohedrischer Kristallstruktur (englisch rhombohedral, Graphit-3R) mit mindestens 3 Atom-Lagen mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom je Atom-Lage.The first layer area ( G B ) then again consists of graphite with Bernal crystal structure (graphite-2H) with at least 3 atomic layers with a respective thickness of exactly one atom per atomic layer and the second layer region ( G R ) of graphite with rhombohedral crystal structure (English rhombohedral, graphite-3R) with at least 3 atom layers with a respective thickness of exactly one atom per atomic layer.

Die Grenzfläche (GF ) weist bevorzugt eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (c) des Kristallgitters des ersten Schichtbereichs (GB ) auf.The interface ( G F ) preferably has an orientation of its surface normal (n F ) parallel to the hexagonal axis of symmetry ( c ) of the crystal lattice of the first layer region ( G B ) on.

Die Grenzfläche (GF ) weist bevorzugt eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (d) des Kristallgitters des zweiten Schichtbereichs (GR ) auf.The interface ( G F ) preferably has an orientation of its surface normal (n F ) parallel to the hexagonal axis of symmetry ( d ) of the crystal lattice of the second layer region ( G R ) on.

Die Grenzfläche (GF ) weist dann wieder zumindest teilweise supraleitende Eigenschaften auf. Die Grenzfläche (GF ) weist dann typischerweise zumindest teilweise eine Sprungtemperatur (Tc) auf, die höher ist als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder eine kritische magnetische Flussdichte (Bk) bei 77 K aufweist, die höher ist als 1T und/oder 50 T.The interface ( G F ) then again has at least partially superconducting properties. The interface ( G F ) then typically at least partially has a critical temperature (T c ) higher than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or a critical magnetic flux density (Bk) at 77 K, which is higher than 1T and / or 50 T.

Es hat sich in Laborversuchen gezeigt, dass ein Abdünnen der Graphitschichten je nach Ausgangsmaterial nicht immer notwendig ist.It has been shown in laboratory experiments that thinning of the graphite layers is not always necessary depending on the starting material.

Durch eine erste Kontaktdotierung (KD1) und eine zweite Kontaktdotierung (KD2) wird in dem Beispiel der Hall-Struktur (HL) der 14 diese Hall-Struktur (HL) elektrisch über den ersten Kontakt (K1) und den zweiten Kontakt (K2) kontaktiert. Diese Dotierungen des Substrat des Trägers (Sub1) erfolgen üblicherweise mit einer sehr hohen Dotierstoffkonzentration, um ohmsche Kontakte (K1, K2) herzustellen. Ist das halbleitende Substrat des Trägers (Sub1) von einem ersten Leitungstyp, beispielsweise ein p-dotiertes Silizium-Substrat, wie es in CMOS Schaltkreisen üblich ist, so ist die Hall-Struktur (HL) dann, wenn sie nicht in einer separaten Wanne platziert ist, von einem zweiten Leitungstyp, der dem ersten Leitungstyp entgegengesetzt ist, also beispielsweise eine schwach n-dotierte Silizium-Struktur innerhalb des halbleitenden Substrat des Trägers (Sub1). In diesem Fall sind die Kontaktdotierungen (KD1, KD2) ebenso von einem zweiten Leitungstyp, der dem ersten Leitungstyp entgegengesetzt ist, also beispielsweise hoch n-dotierte Silizium-Strukturen innerhalb des halbleitenden Substrat des Trägers (Sub1), die in Kontakt mit der Hall-Struktur (HK) und dem Metall der Kontakte (K1, K2) stehen. Dem Fachmann ist offenbar, dass vor dem Aufbringen des Substrats (Gsub) auf den Träger (Sub1) der Träger einem mikrotechnischen Prozess unterworfen worden sein kann, wobei auf bzw. in dem Träger mikroelektronische Schaltkreise und/oder mikromechanische Vorrichtungen und/oder mikrooptische Vorrichtungen und/oder mikrofluidische Vorrichtungen gefertigt worden sein können.By a first contact doping (KD1) and a second contact doping (KD2) is in the example of the Hall structure ( HL ) of the 14 this Hall structure ( HL ) electrically via the first contact ( K1 ) and the second contact ( K2 ) contacted. These dopants of the substrate of the carrier ( 1 ) are usually carried out with a very high dopant concentration in order to avoid ohmic contacts ( K1 . K2 ). Is the semiconducting substrate of the support ( 1 ) of a first conductivity type, for example a p-doped silicon substrate, as is common in CMOS circuits, the Hall structure ( HL ), if not placed in a separate well, of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, eg, a weakly n-doped silicon structure within the semiconductive substrate of the support ( 1 ). In this case, the contact dopants (KD1, KD2) are likewise of a second conductivity type, which is opposite to the first conductivity type, ie, for example, highly n-doped silicon structures within the semiconductive substrate of the support (FIG. 1 ) in contact with the Hall structure (HK) and the metal of the contacts ( K1 . K2 ) stand. It will be apparent to those skilled in the art that prior to application of the substrate (G sub ) to the support ( 1 ) the carrier may have been subjected to a microtechnical process, wherein on or in the carrier microelectronic circuits and / or micromechanical devices and / or micro-optical devices and / or microfluidic devices may have been manufactured.

Figur 15FIG. 15

15 basiert auf 14. Im Gegensatz zu 14 zeigt 15 nun einen beispielhaften komplexeren Metallisierungsstapel. Dieser besteht aus einer ersten Isolationsschicht, vorzugsweise einem ersten Oxid (OX1), das vorzugsweise ein Gate-Oxid ist, und aus einer zweiten Isolationsschicht (OX2), vorzugsweise einem zweiten Oxid. Zwischen der ersten Isolationsschicht (OX1) und der zweiten Isolationsschicht (OX2) sind zwei beispielhafte Leiterbahnen (L1, L2). Es kommt nun zu einer Wechselwirkung zwischen dem Stromfluss in den Leiterbahnen (L1, L2) und der bei Raumtemperatur supraleitenden Grenzfläche GF des Substrats GSub . Der Induktivitätsbelag der Leiterbahnen (L1, L2) wird durch die Nähe des bei Raumtemperatur supraleitenden Substrats (Gsub) verändert. 15 based on 14 , In contrast to 14 shows 15 now an exemplary more complex metallization stack. This consists of a first insulating layer, preferably a first oxide ( OX1 ), which is preferably a gate oxide, and a second insulating layer ( OX2 ), preferably a second oxide. Between the first insulation layer ( OX1 ) and the second insulation layer ( OX2 ) are two exemplary tracks ( L1 . L2 ). Now there is an interaction between the current flow in the interconnects ( L1 . L2 ) and the room temperature superconducting interface G F of the substrate G sub , The inductance coating of the printed conductors ( L1 . L2 ) is changed by the proximity of the room temperature superconducting substrate (G sub ).

Figur 16FIG. 16

16 entspricht der 15 mit dem Unterschied, dass das Substrat (GSub ) nun über eine dritte Leitung (L3) fotolithografisch angeschlossen wird. Hierdurch wird verhindert, dass das Substrat (GSub ) sich statisch aufladen kann. 16 equals to 15 with the difference that the substrate ( G sub ) now via a third line ( L3 ) is photolithographically connected. This prevents the substrate ( G sub ) can charge statically.

Figur 17FIG. 17

17 zeigt schematisch eine beispielhafte kombinierte mikrofluidische / mikromechanische Vorrichtungen mit einem beispielhaften Halbleitersubstrat als Träger (Sub1). Der Metallisierungsstapel der 15 wird nun komplexer ausgeführt, um in diesem Beispiel die mikromechanischen und mikrofluidischen Teilvorrichtungen im Metallisierungstapel auszuführen. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die Ausführung mikromechanischer /mikrofluidischer Komponenten auch im Substrat des Trägers (Sub1) erfolgen kann. Beispielsweise kann der Metallisierungsstapel Schichten aus Metallen, wie beispielsweise Titan, Wolfram, Gold, Platin, Aluminium, Eisen, Niob, Vanadium, Mangan etc., aus Isolatoren, wie beispielsweise SiliziumNitirid, Siliziumoxid etc., aus amaorphen oder polykristallinen Halbleiterschichten, sie beispielsweise polykristallinem Silizium - auch Poly genannt - oder amorphem Silizium oder kristallinen Silizium oder anderen entsprechenden Halbleitermaterialien umfassen. Dieser Schichtstapel kann daher zumindest zum Teil auch durch Bondung verschiedener Substrate aufeinander erzeugt werden. In dem Beispiel der 17 sind eine erste Isolatorschicht (OX1), eine zweite Isolatorschicht (OX2) und eine dritte Isolatorschicht (OX3) und eine polykristalline Siliziumschicht (PLY) vorgesehen. In dem Beispiel der 17 wird nun durch oberflächenmikromechanische Methoden die polykristalline Siliziumschicht in Teilbereichen der Oberfläche der Vorrichtung unterhalb der dritten Isolatorschicht (OX3) entfernt. Dies kann beispielsweise durch gasförmige Ätzgase, wie im Stand der Technik bekannt, geschehen. Bei geeigneter Strukturierung kann ein mikromechanischer Balken (BE) erzeugt werden, der zum einen elektrostatisch, z.B. über die Hall-Struktur (HL) oder die beispielhaften Leiterbahnen (L1, L2) zum Schwingen angeregt werden kann. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass ein solcher Balken eine Güte der Schwingung aufweist, die von dem Druck des Restgases in seiner Umgebung abhängt. Das Schwingungsverhalten hängt hier aber auch von der Wechselwirkung zwischen dem bei Raumtemperatur supraleitendem Substrat (GSub ) und den anderen elektrisch leitfähigen Teilvorrichtungen (L1, L2, HL, Sub1) ab. Der Balken ist somit also auch ein mikrofluidisches Element, das mit dem gasförmigen Fluid seiner Umgebung wechselwirkt. Dessen Effizienz ist in Flüssigkeiten zwar herabgesetzt, funktioniert dort aber prinzipiell auch. Die Verwendung im Zusammenwirken mit einer Druckdose in einem Drucksensor, insbesondere einem Absolutdrucksensor ist daher ebenfalls denkbar. Hierfür muss die Kavität (CAV) der 17 nur rundherum durch das beispielhafte Poly-Silizium abgeschlossen sein. Dies zeigt 18. 17 schematically shows an exemplary combined microfluidic / micromechanical devices with an exemplary semiconductor substrate as a carrier (Sub 1 ). The metallization stack of 15 is now performed more complex to run in this example, the micromechanical and microfluidic devices in the metallization stack. It is known from the prior art that the implementation of micromechanical / microfluidic components can also take place in the substrate of the carrier (Sub 1 ). For example, the metallization stack may include layers of metals such as titanium, tungsten, gold, platinum, aluminum, iron, niobium, vanadium, manganese, etc., insulators such as silicon nitride, silicon oxide, etc., of amorphous or polycrystalline semiconductor layers, such as polycrystalline ones Silicon - also called poly - or amorphous silicon or crystalline silicon or other corresponding semiconductor materials. This layer stack can therefore be generated at least in part by bonding different substrates to one another. In the example of 17 are a first insulator layer ( OX1 ), a second insulator layer ( OX2 ) and a third insulator layer ( OX3 ) and a polycrystalline silicon layer ( PLY ) intended. In the example of 17 The polycrystalline silicon layer in subregions of the surface of the device below the third insulator layer is then (by surface micromechanical methods) ( OX3 ) away. This can be done for example by gaseous etching gases, as known in the art. With suitable structuring, a micromechanical beam ( BE ), which on the one hand electrostatically, for example via the Hall structure ( HL ) or the exemplary tracks ( L1 . L2 ) can be excited to vibrate. It is known from the prior art that such a beam has a quality of vibration that depends on the pressure of the residual gas in its environment. However, the vibrational behavior also depends on the interaction between the superconducting substrate at room temperature ( G sub ) and the other electrically conductive subdevices ( L1 . L2 . HL , Sub 1 ). The beam is therefore also a microfluidic element which interacts with the gaseous fluid of its environment. Its efficiency is reduced in liquids, but works there in principle. The use in conjunction with a pressure cell in a pressure sensor, in particular an absolute pressure sensor is therefore also conceivable. For this, the cavity (CAV) of the 17 only be completed all around by the exemplary poly-silicon. this shows 18 ,

Figur 18FIG. 18

18 entspricht der 17 mit abgeschlossener Kavität (CAV), beispielsweise für einen Absolutdrucksensor oder ein mikrofluidisches Bauteil. 18 equals to 17 with closed cavity (CAV), for example for an absolute pressure sensor or a microfluidic component.

Figur 19FIG. 19

19 entspricht der 15 mit dem Unterschied, dass eine optisch aktive Schicht (OA) aufgebracht ist, die einen elektrooptischen Effekt zeigt, der mit dem magnetischen Feld des bei Raumtemperatur supraleitenden Substrats (GSub ) wechselwirkt. Diese Wechselwirkung kann optisch beobachtet werden bzw. zur Modifikation optischer Strahlung, die auf die optisch aktive Schicht (OA) fällt und dort reflektiert wird genutzt werden. Im letzteren Fall ist es zweckmäßig, eine Reflexionsschicht zwischen optisch aktiver Schicht (OA) und dem bei Raumtemperatur supraleitenden Substrat (GSub ) einzufügen. 19 equals to 15 with the difference that an optically active layer ( OA ), exhibiting an electro-optic effect associated with the magnetic field of the superconducting substrate ( G sub ) interacts. This interaction can be observed optically or for the modification of optical radiation which is incident on the optically active layer (FIG. OA ) and reflected there will be used. In the latter case, it is expedient to use a reflection layer between optically active layer ( OA ) and the room temperature superconducting substrate ( G sub ).

Figur 20FIG. 20

20 entspricht 19 mit dem Unterschied, dass die optisch aktive Schicht (OA) nun als eines elektrooptisch aktiven Abschnitt eines Lichtwellenleiters ausgeführt ist. Die figur zeigt diesen Abschnitt schematisch als Prinzipskizze im Querschnitt. Das Licht wird dabei senkrecht zur Bildebene in dem Lichtwellenleiter geführt. Auf diese Weise lässt sich ein magneotoptischer Schalter bauen, der mittels des Kerr-Effekts einen Lichtwellenleiterabschnitt, der in Form eines elektrooptisch aktiven Abschnitts ausgeführt ist, die Phasenlage des Lichts im Lichtwellenleiter bzw. die Laufzeit des Lichts durch diesen Abschnitt des Lichtwellenleiters moduliert. Das Besondere ist, dass das bei Raumtemperatur supraleidende Substrat ein Magnetfeld erzeugen kann, dass diesen Abschnitt des Lichtwellenleiters beeinflussen kann. Dadurch lassen sich Lichtschalter bauen, die nur zum Umschalten eine kurzzeitige Ansteuerung benötigen. 20 corresponds to 19 with the difference that the optically active layer ( OA ) is now designed as an electro-optically active section of an optical waveguide. The figure shows this section schematically as a schematic diagram in cross section. The light is guided perpendicular to the image plane in the optical waveguide. In this way, it is possible to construct a magneotoptic switch which, by means of the Kerr effect, modulates an optical waveguide section, which is embodied in the form of an electro-optically active section, the phase position of the light in the optical waveguide or the transit time of the light through this section of the optical waveguide. The special feature is that the superconducting substrate at room temperature can generate a magnetic field that can influence this section of the optical waveguide. As a result, light switches can be built, which only need a short-term control for switching.

Glossarglossary

Graphengraphs

Graphit Schicht, Benzol-Ringe etc. Graphen ist die übliche Bezeichnung für eine Modifikation des Kohlenstoffs mit zweidimensionaler Struktur, in der jedes Kohlenstoffatom im Winkel von 120° von drei weiteren umgeben ist, sodass sich ein bienenwabenförmiges Muster ausbildet.Graphite layer, benzene rings, etc. Graphene is the common name for a modification of carbon with a two-dimensional structure, in which each carbon atom is surrounded at an angle of 120 ° by three others, so that a honeycomb-shaped pattern is formed.

Graphen-LageGraphene layer

Im Sinne dieser Offenbarung besteht eine Graphen-Lage zumindest an einer Stelle aus einem Benzol-Ring, besser der Verkettung von mindestens zwei oder mehr als zwei Benzol-Ringen.For the purposes of this disclosure, a graphene layer is at least at one point of a benzene ring, more preferably the concatenation of at least two or more than two benzene rings.

Mikrostrukturtechnik / MikrotechnikMicrostructure Technology / Microtechnology

Die Mikrotechnik (auch Mikrostrukturtechnik) befasst sich mit Verfahren, die zur Herstellung von Körpern und geometrischen Strukturen mit Dimensionen im Mikrometerbereich (0,1-1000 µm) angewandt werden. Strukturgrößen von unter 100 Nanometer werden zwar mit Nanotechnik bezeichnet. Sie werden hier aber im Sinne dieser Offenlegung von den Begriffen Mikrostrukturtechnik und Mikrotechnik mit umfasst.Microtechnology (also known as microstructure technology) deals with processes used to fabricate bodies and geometric structures with dimensions in the micrometer range (0.1-1000 μm). Structure sizes of less than 100 nanometers are indeed called nanotechnology. However, they are included in the terms of this disclosure by the terms microstructure technology and microtechnology.

mikroelektronische Schaltkreisemicroelectronic circuits

Mikroelektronische Schaltkreise im Sinne dieser Offenlegung sind elektrische Schaltungen und Vorrichtungen, die zumindest teilweise mit Verfahren der Mikrostrukturtechnik / Mikrotechnik / Nanotechnik hergestellt wurden.Microelectronic circuits in the sense of this disclosure are electrical circuits and devices which have been produced at least partially by microstructure / microtechnology / nanotechnology techniques.

mikromechanische Vorrichtungenmicromechanical devices

Mikromechanische Vorrichtungen im Sinne dieser Offenlegung sind mechanische Vorrichtungen, die zumindest teilweise mit Verfahren der Mikrostrukturtechnik / Mikrotechnik / Nanotechnik hergestellt wurden.Micromechanical devices in the sense of this disclosure are mechanical devices that have been produced at least partially by microstructure / microtechnology / nanotechnology techniques.

mikrooptische Vorrichtungen micro-optical devices

Mikrooptische Vorrichtungen im Sinne dieser Offenlegung sind optische Vorrichtungen, die zumindest teilweise mit Verfahren der Mikrostrukturtechnik / Mikrotechnik / Nanotechnik hergestellt wurden.Micro-optical devices in the sense of this disclosure are optical devices that have been produced at least partially by microstructure / microengineering / nanotechnology techniques.

mikrofluidische Vorrichtungenmicrofluidic devices

Mikrofluidische Vorrichtungen im Sinne dieser Offenlegung sind im weitesten Sinne mikromechanische Vorrichtungen, die dem Transport, der Modifikation oder sonstigen Behandlung von zumindest teilweise gasförmigen und/oder zumindest teilweise flüssigen Fluiden dienen und die zumindest teilweise mit Verfahren der Mikrostrukturtechnik / Mikrotechnik / Nanotechnik hergestellt wurden.Microfluidic devices in the sense of this disclosure are in the broadest sense micromechanical devices which serve the transport, modification or other treatment of at least partially gaseous and / or at least partially liquid fluids and which have been produced at least partially by microstructure / microengineering / nanotechnology techniques.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Bereitstellen (1) eines ersten Substrats (GSub) bestehend aus zumindest zwei Schichtbereichen (GB, GR);Provide ( 1 ) of a first substrate (GSub) consisting of at least two layer regions (GB, GR);
22
Feststellens (2) der Orientierung der Flächennormalen (nF) der Grenzfläche (GF) innerhalb des Substrats (GSub);Ascertaining 2 ) the orientation of the surface normals ( nF ) of the interface (GF) within the substrate (GSub);
33
Abdünnen (3) eines „betreffenden“ Schichtbereiches (GB, GR) und Schaffung einer unteren Grenzfläche (UGF) parallel zur Grenzfläche (GF);Thinning ( 3 ) of a 'relevant' stratum (GB, GR) and creation of a lower interface ( UGF ) parallel to the interface (GF);
44
Aufbringen des vorzugsweise abgedünnten Substrats (GSub) auf die Oberfläche (OF) eines Trägers (Sub1);Application of the preferably thinned substrate (GSub) to the surface ( OF ) of a carrier ( 1 );
55
Befestigen des vorzugsweise abgedünnten Substrats (GSub) an der Oberfläche (OF) des Trägers (Sub1);Attaching the preferably thinned substrate (GSub) to the surface ( OF ) of the carrier ( 1 );
66
Abdünnen des anderen Schichtbereiches (GR, GB), der nicht der betreffende Schichtbereich ist;Thinning of the other layer area (GR, GB), which is not the layer area concerned;
77
Bereitstellung eines zweiten Substrates (SUB), beispielsweise in Form einer mikroelektronischen Schaltung;Provision of a second substrate ( SUB ), for example in the form of a microelectronic circuit;
88th
Strukturierung des ersten Substrats (GSub);Structuring of the first substrate (GSub);
99
Aufbringen mindestens einer elektrisch leitenden Schicht auf das erste Substrat (GSub) oder auf das zweite Substrat (SUB), beispielsweise um die Kontakte herzustellen;Applying at least one electrically conductive layer to the first substrate (GSub) or to the second substrate ( SUB ), for example, to make the contacts;
1010
Strukturierung der mindestens einen elektrisch leitenden Schicht;Structuring the at least one electrically conductive layer;
1111
Aufbringen mindestens einer elektrisch isolierenden Schicht auf das erste Substrat (GSub) oder zweite Substrat (SUB) oder den Träger (Sub1) oder auf eine elektrisch, insbesondere normal, leitende Schicht durchzuführen;Applying at least one electrically insulating layer to the first substrate (GSub) or second substrate ( SUB ) or the carrier ( 1 ) or on an electrically, in particular normal, conductive layer perform;
1212
Strukturierung der mindestens einen isolierenden Schicht z.B. zum Öffnen der Kontakte oder von Durchkontaktierungen;Structuring the at least one insulating layer, e.g. for opening the contacts or vias;
1313
des Bereitstellens (13) der Kontakte der Grenzfläche (GF);of providing ( 13 ) the contacts of the interface (GF);
BB
magnetische Flussdichte;magnetic flux density;
BEBE
mikromechanischer Balken;micromechanical beams;
Bk B k
kritische magnetische Flussdichte;critical magnetic flux density;
cc
sechszählige Symmetrieachse der hexagonalen Elementarzelle der Graphit 2H Struktur;Sixfold symmetry axis of the hexagonal unit cell of the graphite 2H structure;
CMPCMP
chemisch-mechanische Polieren;chemical-mechanical polishing;
dd
hexagonalen Symmetrieachse (d) des Kristallgitters des zweiten Schichtbereichs (GR);hexagonal axis of symmetry ( d ) of the crystal lattice of the second layer region (GR);
DLCDLC
diamond like carbon (diamant-ähnliche Schichten);diamond like carbon (diamond-like layers);
ELSELS
elektrisch leitende Schicht;electrically conductive layer;
GA G A
erste Graphen-Lage;first graph location;
GB G B
erster Schichtbereich aus Graphit mit Bernal-Kristallstruktur (Graphit-2H) mit mindestens 3 Atom-Lagen (Graphen-Lagen) mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom je Atom-Lage;first layer region of graphite with Bernal crystal structure (graphite 2H) with at least 3 atom layers (graphene layers) with a respective thickness of exactly one atom per atomic layer;
GF G F
Grenzfläche zwischen dem ersten Schichtbereich (GB) und dem zweiten Schichtbereich (GR);Interface between the first layer region (GB) and the second layer region (GR);
GLGL
Kleber zum Verbinden des supraleitenden Schichtpakets mit dem Träger (Sub1);Adhesive for bonding the superconductive layer package to the carrier (Sub 1 );
GR G R
zweiter Schichtbereich aus Graphit mit rhombohedrischer Kristallstruktur (englisch rhombohedral, Graphit-3R) mit mindestens 3 Atom-Lagen (Graphen-Lagen) mit einer jeweiligensecond layer region of graphite with rhombohedral crystal structure (English rhombohedral, graphite-3R) with at least 3 atom layers (graphene layers) with a respective
Dicke von genau einem Atom je Atom-Lage;Thickness of exactly one atom per atomic layer;
Gsgs
Graphit-Substrat;Graphite substrate;
GSub G sub
Substrat (GSub ) bestehend aus zumindest zwei Schichtbereichen (GB, GR) und einer Grenzfläche (GF );Substrate ( G sub ) consisting of at least two layer regions (GB, GR) and an interface ( G F );
HLHL
Hall- Struktur. Es handelt sich hier um eine beispielhafte Hall-Struktur im Querschnitt.Hall structure. This is an exemplary Hall structure in cross section.
ISIS
elektrisch isolierenden Schicht;electrically insulating layer;
K1K1
erster Kontaktfirst contact
K2 K2
zweiter Kontaktsecond contact
L1L1
erste Leiterbahn. Die erste Leiterbahn wird vorzugsweise mittels fotolithografischer Ätzverfahren aus einer ersten Metallisierungsschicht im Laufe des Herstellungsprozesses herausgearbeitet. Die erste Metallisierungsschicht wird auf der ersten Isolatorschicht (OX1) aufgebracht. Im Bereich der Kontakte (K1, K2) wird die erste Metallisierung direkt auf das Halbleitersubstrat des Trägers (Sub1) aufgebracht.first trace. The first printed conductor is preferably produced by means of photolithographic etching processes from a first metallization layer in the course of the manufacturing process. The first metallization layer is deposited on the first insulator layer ( OX1 ) applied. In the area of contacts ( K1 . K2 ), the first metallization is applied directly to the semiconductor substrate of the carrier (Sub 1 ).
L2L2
zweite Leiterbahn. Die zweite Leiterbahn wird vorzugsweise mittels fotolithografischer Ätzverfahren aus einer ersten Metallisierungsschicht im Laufe des Herstellungsprozesses herausgearbeitet. Die erste Metallisierungsschicht wird auf der ersten Isolatorschicht (OX1) aufgebracht. Im Bereich der Kontakte (K1, K2) wird die erste Metallisierung direkt auf das Halbleitersubstrat des Trägers (Sub1) aufgebracht.second trace. The second interconnect is preferably produced by means of photolithographic etching processes from a first metallization layer during the manufacturing process. The first metallization layer is deposited on the first insulator layer ( OX1 ) applied. In the area of contacts ( K1 . K2 ), the first metallization is applied directly to the semiconductor substrate of the carrier (Sub 1 ).
L3L3
dritte Leiterbahn. Die dritte Leiterbahn wird vorzugsweise mittels fotolithografischer Ätzverfahren aus einer zweiten Metallisierungsschicht im Laufe des Herstellungsprozesses herausgearbeitet. Die zweite Metallisierungsschicht wird auf der zweiten Isolatorschicht (OX2) aufgebracht. Im Bereich der Kontakte (K1, K2) wird bevorzugt, aber nicht notwendigerweise die zweite Metallisierung direkt auf die erste Metallisierung aufgebracht.third trace. The third interconnect is preferably produced by means of photolithographic etching processes from a second metallization layer in the course of the manufacturing process. The second metallization layer is deposited on the second insulator layer ( OX2 ) applied. In the area of contacts ( K1 . K2 ), but not necessarily the second metallization is applied directly to the first metallization.
MFMMFM
Magnetic Force MicroscopyMagnetic Force Microscopy
nFnF
Flächennormale der Oberfläche (OF);Surface normal of the surface ( OF );
NMRNMR
nuclear magnetic resonance;nuclear magnetic resonance;
OAOA
optisch aktive Schicht, (z.B. Schicht, die einen elektrooptischen Effekt, beispielsweiseoptically active layer, (e.g., layer having an electro-optic effect, for example
denthe
Kerr-Effekt zeigt.);Kerr effect shows.);
OFOF
Oberfläche des Trägers (Sub1). Sofern ein Hall-Element realisiert werden soll, ist es bevorzugt, wenn der Träger aus halbleitendem Material gefertigt ist. Der Träger kann auch eine integrierte Schaltung umfassen;Surface of the carrier ( 1 ). If a Hall element is to be realized, it is preferred if the carrier is made of semiconducting material. The carrier may also include an integrated circuit;
OGFOGF
obere Grenzfläche (OGF) des Substrats (Gsub) parallel zur Grenzfläche (GF) nach dem bevorzugten Abdünnen;upper interface ( OGF ) of the substrate (Gsub) parallel to the interface (GF) after preferential thinning;
OXOX
Isolator, typischerweise SiO2 oder Silizium Nitrit oder Silizium Nitrid. Andere Isolatoren, wie z.B. Polyimid sind denkbar;Insulator, typically SiO2 or silicon nitrite or silicon nitride. Other insulators, such as e.g. Polyimide are conceivable;
OX1OX1
erste Isolatorschicht, typischerweise SiO2 oder Silizium Nitrit oder Silizium Nitrid. Andere Isolatoren, wie z.B. Polyimid sind denkbar. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Gate-Oxids als erste Isolatorschicht;first insulator layer, typically SiO2 or silicon nitrite or silicon nitride. Other insulators, such as e.g. Polyimide are conceivable. Particularly preferred is the use of a gate oxide as the first insulator layer;
OX2OX2
zweite Isolatorschicht, typischerweise SiO2 oder Silizium Nitrit oder Silizium Nitrid. Andere Isolatoren, wie z.B. Polyimid sind denkbar.;second insulator layer, typically SiO 2 or silicon nitride or silicon nitride. Other insulators, such as e.g. Polyimide are conceivable .;
OX3OX3
dritte Isolatorschicht, typischerweise SiO2 oder Silizium Nitrit oder Silizium Nitrid. Andere Isolatoren, wie z.B. Polyimid sind denkbar;third insulator layer, typically SiO2 or silicon nitride or silicon nitride. Other insulators, such as e.g. Polyimide are conceivable;
PLYPLY
polykristalline Silizumschicht. In dem Beispiel der 17 muss die polykristalline Silizumschicht von ihrem Material her so gewählt werden, dass sie selektiv gegenüber der zweiten Isolatorschicht (OX2) und der dritten Isolatorschicht (OX3) ätzbar ist;polycrystalline silicon layer. In the example of 17 the polycrystalline silicon layer must be selected from its material so as to be selective with respect to the second insulator layer ( OX2 ) and the third insulator layer ( OX3 ) is etchable;
Sub11
Träger;Carrier;
SUBSUB
zweites Substrat, das beispielsweise eine mikroelektronische Schaltung sein kann. Das zweite Substrat (SUB) kann mit dem Träger (Sub1) identisch sein;second substrate, which may be a microelectronic circuit, for example. The second substrate ( SUB ) can with the carrier ( 1 ) be identical;
TT
Temperatur;Temperature;
TaTa
Arbeitstemperatur;Working temperature;
TC T C
Sprungtemperatur;Critical temperature;
TSVTSV
Through Silicon-Via;Through silicon via;
UGFUGF
durch Abdünnen geschaffene untere Grenzfläche des Substrats (GSub) parallel zur Grenzfläche (GF);thinned lower interface of the substrate (GSub) parallel to the interface (GF);

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 836355 A [0001]US 836355 A [0001]
  • CA 764889 A [0001]CA 764889 A [0001]
  • CA 702962 A [0001]CA 702962 A [0001]
  • CA 238795 A [0001]CA 238795A [0001]
  • CA 717458 A [0001]CA 717458 A [0001]
  • CA 632113 A [0001]CA 632113A [0001]
  • DE 3602330 A1 [0001]DE 3602330 A1 [0001]
  • CN 102800382 B [0001]CN 102800382 B [0001]
  • US 8964491 B2 [0002]US Pat. No. 8964491 B2
  • DE 102017004103 [0003]DE 102017004103 [0003]
  • DE 102017003537 [0003]DE 102017003537 [0003]
  • DE 102017107597 [0003]DE 102017107597 [0003]
  • AU 2015234343 A1 [0025]AU 2015234343 A1 [0025]
  • EP 2982646 A1 [0025]EP 2982646 A1
  • JP 5697067 B1 [0025]JP 5697067 B1 [0025]
  • DE 2434997 [0031]DE 2434997 [0031]
  • DE 2843647 [0036]DE 2843647 [0036]

Claims (12)

Elektronisches Bauelement - mit einer Hall-Messstruktur oder einer anderen elektrischen Vorrichtung, bei der mindestens ein elektrischer Parameter von der magnetischen Flussdichte oder der magnetischen Feldstärke abhängig ist, die diese andere elektrische Vorrichtung durchdringt dadurch gekennzeichnet, - dass es zumindest eine Teilvorrichtung aufweist, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/oder mit einer kritischen magnetischen Flussdichte (Bk) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T ist.Electronic component - having a Hall-effect sensing structure or other electrical device in which at least one electrical parameter is dependent on the magnetic flux density or magnetic field strength penetrating this other electrical device, characterized in that it comprises at least one subdevice having a electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or with a critical magnetic flux density (B k ) at 77 K higher than 1T and / or 50T. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1 - Wobei die erste Teilvorrichtung ein ersten Substrats (GSub) bestehend aus zumindest zwei Schichtbereichen (GB, GR) ist, • wobei der erste Schichtbereich (GB) und der zweite Schichtbereich (GR) übereinander angeordnet sind und eine gemeinsame Grenzfläche (GF) aufweisen und • wobei zumindest der erste Schichtbereich (GB) oder der zweite Schichtbereich (GR) über der Hallmessstruktur angeordnet ist. • wobei der erste Schichtbereich (GB) aus Graphit mit Bernal-Kristallstruktur (Graphit-2H) mit mindestens 3 Atom-Lagen mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom je Atom-Lage besteht und • wobei der zweite Schichtbereich (GR) aus Graphit mit rhombohedrischer Kristallstruktur (englisch rhombohedral, Graphit-3R) mit mindestens 3 Atom-Lagen mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom je Atom-Lage besteht und • wobei die Grenzfläche (GF) eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (c) des Kristallgitters des ersten Schichtbereichs (GB) aufweist und - wobei die Grenzfläche (GF) eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (d) des Kristallgitters des zweiten Schichtbereichs (GR) aufweist - wobei die Grenzfläche (GF) zumindest teilweise supraleitende Eigenschaften aufweist und wobei die Grenzfläche (GF) zumindest teilweise eine Sprungtemperatur (TC) aufweist, die höher ist als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder eine kritische magnetische Flussdichte (Bk) bei 77 K aufweist, die höher als 1 T und/oder 50 T ist.Electronic component according to Claim 1 Wherein the first sub-device is a first substrate (GSub) consisting of at least two layer regions (G B , G R ), wherein the first layer region (G B ) and the second layer region (G R ) are arranged one above the other and a common interface ( G F ) and wherein at least the first layer region (G B ) or the second layer region (G R ) is arranged above the Hall measurement structure. • wherein the first layer region (G B ) consists of graphite with Bernal crystal structure (graphite-2H) with at least 3 atom layers with a respective thickness of exactly one atom per atomic layer and • wherein the second layer region (G R ) of Graphite with rhombohedral crystal structure (English rhombohedral, graphite-3R) with at least 3 atomic layers with a respective thickness of exactly one atom per atomic layer exists and • where the interface (G F ) an orientation of their surface normal (n F ) parallel to hexagonal axis of symmetry (c) of the crystal lattice of the first layer region (G B ) and - the interface (G F ) having an orientation of its surface normal (n F ) parallel to the hexagonal axis of symmetry (d) of the crystal lattice of the second layer region (G R ), wherein the interface (G F ) has at least partially superconducting properties and wherein the interface (G F ) at least partially has a transition temperature (T C ) which is higher is greater than -195 ° C and / or greater than -100 ° C and / or greater than -50 ° C and / or has a critical magnetic flux density (B k ) at 77K greater than 1T and / or 50T is. Elektronisches Bauelement - mit zumindest einer Teilvorrichtung, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder die kritische magnetische Flussdichte (Bk) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T ist, - wobei diese erste Teilvorrichtung ein erstes Substrat (GSub) bestehend aus zumindest zwei Schichtbereichen (GB, GR) ist, - wobei der erste Schichtbereich (GB) und der zweite Schichtbereich (GR) übereinander angeordnet sind und eine gemeinsame Grenzfläche (GF) aufweisen und - wobei der erste Schichtbereich (GB) ein Kristall aus Kohlestoff mit einer ersten Kristallstruktur ist und - wobei der zweite Schichtbereich (GR) ein zweiter Kristall aus Kohlestoff mit einer ersten oder zweiten Kristallstruktur ist und - wobei zwischen dem ersten Kristall und dem zweiten Kristall eine Grenzfläche (GF) ausgebildet ist und - wobei die Grenzfläche (GF) zumindest teilweise supraleitende Eigenschaften aufweist und wobei die Grenzfläche (GF) zumindest teilweise eine Sprungtemperatur (TC) aufweist, die höher ist als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ und/ oder höher als 360°K und/oder eine kritische magnetische Flussdichte (Bk) bei 77 K aufweist, die höher ist als 1T und/oder 50 T.Electronic component - with at least one sub-device comprising an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or the critical magnetic flux density (B k ) at 77 K is higher than 1T and / or 50T, said first sub-device being a first Substrate (G Sub ) consisting of at least two layer regions (G B , G R ), - wherein the first layer region (G B ) and the second layer region (G R ) are arranged one above the other and have a common interface (G F ) and wherein the first layer region (G B ) is a carbon crystal having a first crystal structure, and wherein the second layer region (G R ) is a second carbon crystal having a first or second crystal structure, and wherein between the first crystal and the second crystal an interface (G F ) is formed and - wherein the interface (G F ) has at least partially superconducting properties and wherein the interface (G F ) at least partially a transition temperature (T C ) which is higher than -195 ° C and / or higher as -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or a critical magnetic flux density (B k ) at 77 K, which is higher than 1T and / or 50 T. , Vorrichtung nach Anspruch 3 - wobei zumindest der erste Schichtbereich (GB) oder der zweite Schichtbereich (GR) über oder in der Nähe einer Hall-Messstruktur oder einem anderen Magnetfeld sensitiven Sensor oder Sensorelement angeordnet ist, - wobei Nähe bedeutet, dass ein magnetisches Feld, dass durch einen Strom in der Grenzfläche (GF) oder dem ersten Schichtbereich (GB) oder dem zweiten Schichtbereich (GR) erzeugt wird, einen Parameter, insbesondere ein Messsignal, der Hall-Messstruktur oder des anderen Magnetfeld sensitiven Sensors oder Sensorelements ändern kann.Device after Claim 3 - wherein at least the first layer region (G B ) or the second layer region (G R ) is arranged above or in the vicinity of a Hall measurement structure or other magnetic sensitive sensor or sensor element, - proximity means that a magnetic field that by a current in the interface (G F ) or the first layer region (G B ) or the second layer region (G R ) is generated, a parameter, in particular a measurement signal, the Hall measurement structure or the other magnetic sensitive sensor or sensor element can change. Elektronisches Bauelement - mit einer elektronischen Teilvorrichtung, die einen elektrischen Parameter in Abhängigkeit von einer Magnetfeldgröße oder von einem anderen Parameter des elektromagnetischen Feldes ändert dadurch gekennzeichnet, - dass es zumindest eine Teilvorrichtung aufweist, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K ist und/ oder ein elektrischer Supraleiter mit einer kritische magnetische Flussdichte (Bk) bei 77 K höher als 1T und/oder 50 T ist.Electronic component - comprising an electronic sub-device which changes an electrical parameter as a function of a magnetic field magnitude or of another parameter of the electromagnetic field, characterized in that it comprises at least one sub-device comprising an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or an electric superconductor having a critical magnetic flux density (B k ) at 77 K higher is 1T and / or 50T. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 5 - Wobei die erste Teilvorrichtung ein ersten Substrats (GSub) bestehend aus zumindest zwei Schichtbereichen (GB, GR) ist, • wobei der erste Schichtbereich (GB) und der zweite Schichtbereich (GR) übereinander angeordnet sind und eine gemeinsame Grenzfläche (GF) aufweisen und • wobei zumindest der erste Schichtbereich (GB) oder der zweite Schichtbereich (GR) über der Hallmessstruktur angeordnet ist. • wobei der erste Schichtbereich (GB) aus Graphit mit Bernal-Kristallstruktur (Graphit-2H) mit mindestens 3 Atom-Lagen mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom je Atom-Lage besteht und • wobei der zweite Schichtbereich (GR) aus Graphit mit rhombohedrischer Kristallstruktur (englisch rhombohedral, Graphit-3R) mit mindestens 3 Atom-Lagen mit einer jeweiligen Dicke von genau einem Atom je Atom-Lage besteht und • wobei die Grenzfläche (GF) eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (c) des Kristallgitters des ersten Schichtbereichs (GB) aufweist und - wobei die Grenzfläche (GF) eine Orientierung ihrer Flächennormalen (nF) parallel zur hexagonalen Symmetrieachse (d) des Kristallgitters des zweiten Schichtbereichs (GR) aufweist - wobei die Grenzfläche (GF) zumindest teilweise supraleitende Eigenschaften aufweist und wobei die Grenzfläche (GF) zumindest teilweise eine Sprungtemperatur (Tc) aufweist, die höher ist als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/ oder wobei die Grenzfläche (GF) zumindest teilweise eine kritische magnetische Flussdichte (Bk) bei 77 K aufweist, die höher als 1 T und/oder 50 T ist.Electronic component according to Claim 5 - Wherein the first sub-device is a first substrate (G Sub ) consisting of at least two layer regions (G B , G R ), • wherein the first layer region (G B ) and the second layer region (G R ) are arranged one above the other and a common interface (G F ), and wherein at least the first layer region (G B ) or the second layer region (G R ) is arranged above the Hall measurement structure. • wherein the first layer region (G B ) consists of graphite with Bernal crystal structure (graphite-2H) with at least 3 atom layers with a respective thickness of exactly one atom per atomic layer and • wherein the second layer region (G R ) of Graphite with rhombohedral crystal structure (English rhombohedral, graphite-3R) with at least 3 atomic layers with a respective thickness of exactly one atom per atomic layer exists and • wherein the interface (G F ) an orientation of their surface normals (n F ) parallel to hexagonal axis of symmetry (c) of the crystal lattice of the first layer region (G B ) and - the interface (G F ) having an orientation of its surface normal (n F ) parallel to the hexagonal axis of symmetry (d) of the crystal lattice of the second layer region (G R ), wherein the interface (G F ) has at least partially superconducting properties and wherein the interface (G F ) at least partially has a transition temperature (T c ) which is higher is as -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or wherein the interface (G F ) at least partially a critical magnetic flux density (B k ) at 77K higher than 1T and / or 50T. Mikroelektronische Schaltung, insbesondere integrierte Schaltung, dadurch gekennzeichnet, - dass sie zumindest eine Teilvorrichtung aufweist, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/oder ein elektrischer Supraleiter mit einer kritischen magnetischen Flussdichte (Bk) bei 77 K höher als 1 T und/oder 50 T ist.Microelectronic circuit, in particular integrated circuit, characterized in that it comprises at least one sub-device comprising an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than - 50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or an electrical superconductor having a critical magnetic flux density (B k ) at 77 K higher than 1 T and / or 50 T. Mikromechanische Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, - dass sie zumindest eine Teilvorrichtung aufweist, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/oder ein elektrischer Supraleiter mit einer kritischen magnetischen Flussdichte (Bk) bei 77 K höher als 1 T und/oder 50 T ist.Micromechanical device, characterized in that it comprises at least one sub-device comprising an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or an electrical superconductor with a critical magnetic flux density (B k ) at 77 K higher than 1 T and / or 50 T. Mikrooptische Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, - dass sie zumindest eine Teilvorrichtung aufweist, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/oder ein elektrischer Supraleiter mit einer kritischen magnetischen Flussdichte (Bk) bei 77 K höher als 1 T und/oder 50 T ist.Microoptical device, characterized in that it comprises at least one sub-device comprising an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or an electrical superconductor with a critical magnetic flux density (B k ) at 77 K higher than 1 T and / or 50 T. Mikrooptische Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest einen Lichtwellenleiterabschnitt aufweist, der dazu geeignet oder vorgesehen ist, dass dessen optische Eigenschaften zumindest zeitweise von einem magnetischen Feld abhängen, das von der besagten Teilvorrichtung erzeugt wird.Micro-optical device according to Claim 9 characterized in that it comprises at least one optical waveguide section which is suitable or provided so that its optical properties depend, at least temporarily, on a magnetic field generated by said sub-device. Lichtwellenleiter dadurch gekennzeichnet, - dass er mit einer Teilvorrichtung zu einer Gesamtvorrichtung kombiniert ist, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als - 195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/oder ein elektrischer Supraleiter mit einer kritischen magnetischen Flussdichte (Bk) bei 77 K höher als 1 T und/oder 50 T ist und - dass zumindest eine Wechselwirkung zwischen der Teilvorrichtung und dem Lichtwellenleiter messbar ist.Optical waveguide characterized in that - it is combined with a sub-device to a total device comprising an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than - 195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or an electrical superconductor having a critical magnetic flux density (B k ) at 77 K higher than 1 T and / or 50 T, and - that at least one interaction between the sub-device and the optical waveguide measurable is. Mikrofluidische Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, - dass sie zumindest eine Teilvorrichtung aufweist, die ein elektrischer Supraleiter mit einer Sprungtemperatur (Tc) größer als -195°C und/oder höher als -100°C und/oder höher als -50°C und/ oder höher als 360°K und/oder ein elektrischer Supraleiter mit einer kritischen magnetischen Flussdichte (Bk) bei 77 K höher als 1 T und/oder 50 T ist.Microfluidic device, characterized in that it comprises at least one sub-device comprising an electrical superconductor with a transition temperature (T c ) greater than -195 ° C and / or higher than -100 ° C and / or higher than -50 ° C and / or higher than 360 ° K and / or an electrical superconductor with a critical magnetic flux density (B k ) at 77 K higher than 1 T and / or 50 T.
DE102017109759.7A 2017-04-07 2017-05-07 Magnetic field sensitive device with a sub-device superconducting at room temperature Withdrawn DE102017109759A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2018/058899 WO2018185306A1 (en) 2017-04-07 2018-04-06 Graphite superconductor and use thereof
DE112018001893.8T DE112018001893A5 (en) 2017-04-07 2018-04-06 Material for room temperature superconductivity and its application
US16/500,815 US20200075832A1 (en) 2017-04-07 2018-04-06 Graphite Superconductor and Use Thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017004103 2017-04-07
DE102017004103.2 2017-04-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017109759A1 true DE102017109759A1 (en) 2018-10-11

Family

ID=63587962

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017109759.7A Withdrawn DE102017109759A1 (en) 2017-04-07 2017-05-07 Magnetic field sensitive device with a sub-device superconducting at room temperature
DE102017111577.3A Withdrawn DE102017111577A1 (en) 2017-04-07 2017-05-28 Component having a superconducting at room temperature part device and method for their preparation and operation
DE102017129365.5A Withdrawn DE102017129365A1 (en) 2017-04-07 2017-12-10 Material for room temperature superconductivity
DE102017129364.7A Withdrawn DE102017129364A1 (en) 2017-04-07 2017-12-10 Components with a sub-device superconducting at room temperature

Family Applications After (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017111577.3A Withdrawn DE102017111577A1 (en) 2017-04-07 2017-05-28 Component having a superconducting at room temperature part device and method for their preparation and operation
DE102017129365.5A Withdrawn DE102017129365A1 (en) 2017-04-07 2017-12-10 Material for room temperature superconductivity
DE102017129364.7A Withdrawn DE102017129364A1 (en) 2017-04-07 2017-12-10 Components with a sub-device superconducting at room temperature

Country Status (1)

Country Link
DE (4) DE102017109759A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017111577A1 (en) 2017-04-07 2018-10-11 Bernd Burchard Component having a superconducting at room temperature part device and method for their preparation and operation

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021146766A1 (en) * 2020-01-20 2021-07-29 Noosa Natural Vet Pty Ltd Medical diagnostic device

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US836355A (en) 1906-09-22 1906-11-20 Edward Goodrich Acheson Production of graphite.
CA238795A (en) 1924-03-25 F. Bailey Thaddeus Production of graphite
CA632113A (en) 1961-12-05 W. Davidson Hugh Processes for the production of graphite
CA702962A (en) 1965-02-02 S. T. Price Michael Production of graphite
CA717458A (en) 1965-09-07 W. Gartland Joseph Production of artificial graphite
CA764889A (en) 1967-08-08 V. Bradwell Kenneth Production of graphite
DE2434997A1 (en) 1973-09-20 1975-04-24 Ibm JOSEPHSON CONTACT STORE
DE2843647A1 (en) 1977-11-14 1979-05-17 Ibm FLOW QUANTUM GENERATOR
DE3602330A1 (en) 1985-02-04 1986-08-07 Fiber Materials, Inc., Biddeford, Me. METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING GRAPHITE FIBERS
CN102800382B (en) 2012-08-24 2014-12-10 潍坊市宏宇电力设备防护有限公司 Graphite wire, production process for graphite wire and production equipment for graphite wire
US8964491B2 (en) 2012-02-23 2015-02-24 OCZ Storage Solutions Inc. Graphene-based memory devices and methods therefor
JP5697067B1 (en) 2015-01-08 2015-04-08 グラフェンプラットフォーム株式会社 Graphite carbon material used as a graphene precursor
AU2015234343A1 (en) 2014-09-09 2015-11-12 Graphene Platform Corporation Graphene composite and method of producing the same
EP2982646A1 (en) 2014-09-09 2016-02-10 Graphene Platform Corporation Graphite-type carbon material used as graphene precursor and method for producing same
DE102017107597A1 (en) 2017-04-07 2018-10-11 Bernd Burchard Components with a sub-device superconducting at room temperature

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2839389B1 (en) 2002-05-03 2005-08-05 Commissariat Energie Atomique JOSEPHSON JUNCTION SUPERCONDUCTING QUANTIC BIT DEVICE
US8247060B2 (en) 2010-04-30 2012-08-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Flexible metamaterial structure based on graphene structures
JP6162555B2 (en) 2013-09-18 2017-07-12 株式会社東芝 Semiconductor device, superconducting device and manufacturing method thereof
DE102017109759A1 (en) 2017-04-07 2018-10-11 Bernd Burchard Magnetic field sensitive device with a sub-device superconducting at room temperature

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA238795A (en) 1924-03-25 F. Bailey Thaddeus Production of graphite
CA632113A (en) 1961-12-05 W. Davidson Hugh Processes for the production of graphite
CA702962A (en) 1965-02-02 S. T. Price Michael Production of graphite
CA717458A (en) 1965-09-07 W. Gartland Joseph Production of artificial graphite
CA764889A (en) 1967-08-08 V. Bradwell Kenneth Production of graphite
US836355A (en) 1906-09-22 1906-11-20 Edward Goodrich Acheson Production of graphite.
DE2434997A1 (en) 1973-09-20 1975-04-24 Ibm JOSEPHSON CONTACT STORE
DE2843647A1 (en) 1977-11-14 1979-05-17 Ibm FLOW QUANTUM GENERATOR
DE3602330A1 (en) 1985-02-04 1986-08-07 Fiber Materials, Inc., Biddeford, Me. METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING GRAPHITE FIBERS
US8964491B2 (en) 2012-02-23 2015-02-24 OCZ Storage Solutions Inc. Graphene-based memory devices and methods therefor
CN102800382B (en) 2012-08-24 2014-12-10 潍坊市宏宇电力设备防护有限公司 Graphite wire, production process for graphite wire and production equipment for graphite wire
AU2015234343A1 (en) 2014-09-09 2015-11-12 Graphene Platform Corporation Graphene composite and method of producing the same
EP2982646A1 (en) 2014-09-09 2016-02-10 Graphene Platform Corporation Graphite-type carbon material used as graphene precursor and method for producing same
JP5697067B1 (en) 2015-01-08 2015-04-08 グラフェンプラットフォーム株式会社 Graphite carbon material used as a graphene precursor
DE102017107597A1 (en) 2017-04-07 2018-10-11 Bernd Burchard Components with a sub-device superconducting at room temperature

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017111577A1 (en) 2017-04-07 2018-10-11 Bernd Burchard Component having a superconducting at room temperature part device and method for their preparation and operation
DE102017129365A1 (en) 2017-04-07 2018-10-11 Bernd Burchard Material for room temperature superconductivity
DE102017129364A1 (en) 2017-04-07 2018-10-11 Bernd Burchard Components with a sub-device superconducting at room temperature

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017111577A1 (en) 2018-10-11
DE102017129365A1 (en) 2018-10-11
DE102017129364A1 (en) 2018-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10903411B2 (en) Semiconductor Josephson junction and a transmon qubit related thereto
WO2018185306A1 (en) Graphite superconductor and use thereof
Xu et al. Coexisting ferromagnetic–antiferromagnetic state in twisted bilayer CrI3
Wang et al. Interplay between superconductivity and ferromagnetism in crystalline nanowires
EP2806283B1 (en) Three-dimensional Hall sensor for detecting a spatial magnetic field
US8173335B2 (en) Beam ablation lithography
Butler et al. Mapping polarization induced surface band bending on the Rashba semiconductor BiTeI
EP3373023B1 (en) Sensor and method for its production and application
WO1996038740A1 (en) Device for magnetising magnetoresistive thin film sensor elements in a bridge connection
DE102017109575A1 (en) A MICROELECTROMECHANICAL DEVICE, AN ARRANGEMENT OF MICROELECTROMECHANICAL DEVICES, A METHOD FOR THE PRODUCTION OF A MICROELECTROMECHANICAL DEVICE AND A METHOD FOR OPERATING A MICROELECTROMECHANICAL DEVICE
DE102017109759A1 (en) Magnetic field sensitive device with a sub-device superconducting at room temperature
DE102009000333A1 (en) Thermoelectric semiconductor component
DE102017107597B4 (en) Components with a room temperature superconducting device and method for their preparation
KR20070012803A (en) Scanning probe microscope probe and production method therefor and scanning probe microscope and application method therefor and needle-like element and production method therefor and electron element and production method therefor and charge density wave quantum phase microscope and charge density wave quantum interferometer
EP3918356B1 (en) Arrangement of adjacent layer structures for a magnetoresistive magnetic field sensor, magnetoresistive magnetic field sensor and method for producing same
Martens et al. Pumping laser excited spins through MgO barriers
Seredinski et al. Supercurrent in graphene Josephson junctions with narrow trenches in the quantum Hall regime
DE102015220271A1 (en) Magnetic temperature sensor, method for determining a temperature
DE102014019354B4 (en) QUIDART: Room temperature quantum interference element and method for its preparation
DE102005008772B4 (en) Chip with a device in an oblique area with a reduced stress dependence
EP1358502B1 (en) Gmr structure and method for the production thereof
Venugopal et al. Focused Ion Beam Based Three-Dimensional Nano-Machining
Petrov et al. Creation of nanoscale electronic devices by the swift heavy ion technology
JP4413066B2 (en) Charge density wave quantum phase microscope and charge density wave quantum interferometer
Collomb Development of graphene-based sensors for scanning Hall microscopy and imaging of vortex matter in unconventional superconductors

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0039240000

Ipc: H01L0039220000

R016 Response to examination communication
R118 Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority