DE68908198T2 - Epitaxische Anordnung von Hochtemperatur-Supraleitern. - Google Patents

Epitaxische Anordnung von Hochtemperatur-Supraleitern.

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf die Epitaxie von Hochtemperatur-Supraleiter-Materialien auf Silizium und speziell auf Verfahren und Strukturen, bei denen Hochtemperatur-Kupferoxid-Supraleiter auf einem Substrat mit einer (001)-Silizium-Oberfläche epitaxisch gebildet werden.
  • Vor kurzem änderte die bemerkenswerte Entdeckung von J. G. Bednorz und K. A. Müller, die in Z. Phys. B. - Condensed Matter 64, 189 (1986) und in Europhysics Letters, 3, 379 (1987) veröffentlicht wurde, die Richtung und die Bedeutung der Supraleitungstechnologie vollständig. Ihre Entdeckung bestand darin, daß gewisse Metalloxide deutlich oberhalb von 23K supraleitende Übergangstemperaturen aufweisen können. Diese Materialien werden oft als "Hochtemperatur-Supraleiter" bezeichnet. Seit den ursprünglichen Entdeckungen von Bednorz und Müller wurde weltweit mit sehr großem Aufwand geforscht und entwickelt, um diese Arten supraleitender Materialien weiter zu untersuchen, um den Temperaturbereich, über dem die Materialien supraleitend sind, noch weiter auszudehnen und die grundlegenden Mechanismen für die Supraleitung in dieser Klasse von Materialien zu verstehen.
  • Bednorz und Müller zeigten zuerst supraleitendes Verhalten in gemischten Kupferoxiden, die typischerweise Seltenerd- bzw. seltenerd-ähnliche Elemente und Erdalkalielemente, beispielsweise La, Ba, Sr, ..., enthalten und eine perovskitähnliche Struktur besitzen. Es wurde festgestellt, daß Materialien, die im sogenannten Y-Ba-Cu-O-System die sogenannte "1-2-3"-Phase enthalten, eine supraleitende Übergangstemperatur oberhalb von 77K aufweisen.
  • R. B. Laibowitz und Mitarbeiter waren die ersten, die ein Verfahren zur Herstellung dünner Filme dieser Materialien fanden und beschrieben. Diese Dünnfilmstrukturen und die Verfahren zu ihrer Herstellung werden in Phys. Rev. B, 35, 8821 (1987) beschrieben. Bei dieser Technik wird ein Dampftransportverfahren benutzt, bei dem die Komponenten des supraleitenden Films verdampft und in einer Sauerstoffatmosphäre auf einem Substrat abgelagert werden und anschließend der abgelagerte Film weiter geglüht wird.
  • Chang et al beschreiben in "Thin-film YBaCuO superconductors formed by Cu/BaO/Y&sub2;O&sub3; layer structures", Appl. Phys. Lett. 52 (1), 4. Januar 1988, S. 72 - 74, Supraleiterdünnfilme, die eine Mischung von 1-2-3- und 2-1-1-Grünphasen enthalten, die auf MgO- oder SrTiO&sub3;-Substraten ohne Zwischenpufferschicht abgelagert sind und mit Schichten von Y&sub2;O&sub3;, BaO und Cu beginnen, die während eines Glühschrittes einen YBa&sub2;Cu&sub3;O&sub7;-Film mit überschüssigem freiem Kupfer bilden würden. Chang et al berichten, daß auf Silizium- oder Siliziumoxid-Substraten abgelagerte Proben von Halbleitermaterialien "nichtleitend" wurden.
  • Gurvitch et al beschreiben in "Preparation and substrate reactions of superconducting Y-Ba-Cu-O films", Appl. Phys. Lett. 51 (13), 28. September 1987, S. 1027 - 1029, die Ablagerung eines einphasigen YBa&sub2;Cu&sub3;O&sub7;-Materials auf ZrO&sub2;- und SrTiO&sub3;-Substraten über dazwischenliegenden Pufferschichten von Y&sub2;O&sub3;, Ag, Nb, Cu, NbN, VN und SiO&sub2;. Diese Autoren stellten auch fest, daß auf Silizium und Siliziumoxid abgelagerte supraleitende Filme nach dem Glühen "nicht supraleitend waren und sich in einigen Fällen abschälten".
  • EP-A-0 288 711 und EP-A-0 317 493 enthalten weitere Hinweise, die die Ablagerung von Filmen oder Schichten von Hochtemperatur- Supraleiter-Materialien allgemein beschreiben. Das erste dieser Dokumente beschreibt einen Plasmasprühbeschichtungsprozeß, während die zweite eine Methode zur Beschichtung eines Substrates beschreibt, indem eine Lösung aufgesprüht und danach der aufgetragene Film mit einem Muster versehen wird, um eventuell eine gemusterte Schicht von Hochtemperatur-Supraleiter-Material zu erzeugen.
  • Die Epitaxie von Hochtemperatur-Supraleiterfilmen wurde auf verschiedenen Substraten ausgeführt, einschließlich SrTiO&sub3;. Insbesondere wurden, wie in einer Arbeit von P. Chaudhari et al (veröffentlicht in den Physical Review Letters, 58, 2684, Juni 1987) erwähnt wird, Supraleitende Filme, die hochkritische Ströme führen können, epitaxisch abgelagert. Während jedoch epitaxische Filme auf Substraten realisiert wurden, deren Gitter stark mit dem des supraleitenden Filmes übereinstimmt, hat noch niemand erfolgreich Epitaxie auf einem Substrat wie zum Beispiel Silizium realisiert, dessen Gitter nicht gut zu dem des Hochtemperatur-Supraleiterfilms paßt. Weiterhin würde die Bereitstellung eines epitaxischen Films, der seine supraleitenden Eigenschaften bei hohen Temperaturen beibehält, ohne auch die wünschenswerten Eigenschaften des Siliziums zu zerstören, ein bedeutendes Ergebnis sein, weil gezeigt wurde, daß Materialien auf der Grundlage von Silizium mit Hochtemperatur-Supraleiterfilmen so reagieren, daß die Supraleitfähigkeit dieser Filme zerstört wird.
  • Demzufolge ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur epitaxischen Ablagerung von Hochtemperatur-Supraleiterfilmen auf einem Substrat mit Silizium und die auf diese Weise erzeugte Film-Substrat-Kombination ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Epitaxie von Hochtemperatur-Supraleiterfilmen auf Silizium so zur Verfügung zu stellen, daß die Hochtemperaturbearbeitung, die für die Erzeugung der supraleitenden Eigenschaften in diesen Filmen erforderlich ist, die supraleitenden Filme und das siliziumhaltige Substrat nicht ungünstig beeinflußt.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Epitaxie von Hochtemperatur-Supraleiterfilmen auf einem siliziumhaltigen Substrat zur Verfügung zu stellen, wobei die Film- Substrat-Kombination widerstandsfähig gegenüber den Hochtemperatur-Verarbeitungsschritten ist.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, epitaxische Kombinationen aus Hochtemperatur-Supraleitungs-Filmen und einer Siliziumbasis zur Verfügung zu stellen, die mit vielen Verfahren hergestellt werden können, sofern die richtigen Kristallorientierungen zwischen dem Substrat und dem supraleitenden Film eingehalten werden.
  • Epitaxische Filme von Hochtemperatur-Supraleitern werden auf einem siliziumhaltigen Substrat zur Verfügung gestellt, wobei die Epitaxie auf einer (001)-Fläche des siliziumhaltigen Substrates geschieht. Da der gegenwärtige technologische Stand bei der Herstellung von Hochtemperatur-Supraleiterfilmen die Verwendung von hohen Temperaturen erfordern kann, um in den supraleitenden Filmen den richtigen Sauerstoffgehalt zu erhalten, kann zwischen der Silizium-(001)-Fläche und dem epitaxischen supraleitenden Film eine Zwischenschicht notwendig sein. Diese Zwischenschicht kann dünn sein (beispielsweise in der Größenordnung von 100 nm), und es wird ein Material gewählt, das als Diffusionsbarriere für Si-Atome wirkt. Die Zwischenschicht ist epitaxisch zur darunterliegenden Si-(001)-Fläche und darf weder mit dem Silizium noch mit dem supraleitenden Film reagieren. Sie muß kein Isolator sein, aber bei speziellen Bauelementekonfigurationen kann ein isolierendes Material von Vorteil sein. Ebenso kann ihre Dicke entsprechend der speziellen Anwendung und der Zusammensetzung des Substrates und des Supraleiters gewählt werden.
  • In der vorliegenden Erfindung geschieht die Epitaxie nur auf der (001)-Siliziumfläche. Weil die Hochtemperatur-Supraleiterfilme keine Gitterkonstante besitzen, die mit der des Siliziums ganz oder beinahe übereinstimmt, muß die Einheitszelle des supraleitenden Films zusätzlich so angeordnet werden, daß zwei der drei Kristallachsen des supraleitenden Films bezüglich des Siliziumgitters um 45º gedreht sind, während die dritte Achse des supraleitenden Films parallel zu einer Normalen der (001)-Siliziumfläche liegt. Wenn beispielsweise die Einheitszelle des Hochtemperatur-Supraleiterfilms die Achsen a, b und c enthält, kann die c-Achse normal zur (001)-Siliziumfläche liegen, während die Kristallachsen a und b bezüglich dieser Achsen in der Siliziumeinheitszelle um 45º gedreht sind.
  • Zu den geeigneten Zwischenschichten gehören solche mit BaO, SrO, CuO, Y&sub2;O&sub3;, CaF&sub2; und BaF&sub2; und Legierungen daraus (zum Beispiel BaSrO&sub2;).
  • Diese und weitere Ziele, Eigenschaften und Vorteile werden aus der folgenden ausführlicheren Beschreibung der bevorzugten Realisierungen ersichtlich. Es wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen; dabei ist
  • Fig. 1 eine Seitenansicht der Epitaxie-Kombination "supraleitender Film - Si-Substrat", einschließlich einer dünnen Zwischenschicht zwischen dem supraleitenden Film und dem Siliziumsubstrat.
  • Fig. 2 eine Draufsicht auf die (001)-Siliziumfläche, die die Anordnung einer Einheitszelle von Hochtemperatur-Supraleiter-Material auf dieser Fläche und die 45º-Drehung der Achsen der Einheitszelle des supraleitenden Films bezüglich der Siliziumeinheitszelle zeigt.
  • Fig. 3 eine schematische Darstellung, in der die c-Achse der Hochtemperatur-Supraleiter-Einheitszelle normal zur (001)-Siliziumfläche ist, wobei der Supraleiter durch die hier im Anschluß zu beschreibenden Formeln A&sub1;B&sub2;Cu&sub3;O7-ε oder (A1-xBx)&sub2;CuO4-ε dargestellt werden kann.
  • Fig. 4 eine schematische Darstellung, in der die c-Achse der Einheitszelle des Hochtemperatur-Supraleiterfilms parallel zur (001)-Siliziumfläche ist, wobei der Supraleiterfilm eine Formel A&sub1;B&sub2;Cu&sub3;O7-ε besitzt.
  • Es wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, Hochtemperatur- Supraleiter-Materialien auf der Basis von Kupferoxid epitaxisch auf Si (001) abzulagern. Typischerweise enthalten diese Klassen von supraleitenden Materialien ein Seltenerdelement bzw. seltenerd-ähnliches Element bzw. ein Erdalkalielement. Repräsentative Formeln für derartige Materialien sind (A1-xBx)&sub2;CuO4-ε und A&sub1;B&sub2;Cu&sub3;O7-ε,
  • wobei A ein dreiwertiges Element ist (z.B. La, Y und Seltenerdelemente), B ein Erdalkalielement (z.B. Ca, Sr, Ba), und x und ε sind Variable. Diese supraleitenden Materialien enthalten alle CuO-Ebenen, die ein beinahe quadratisches Gitter mit Gitterkonstanten a≈b = 0,378 bis 0,395 besitzen. Die Einheitszelle des Gitters der Silizium-(001)-Fläche hat Gitterkonstanten a = b = 0,543 nm. Um auf dieser Fläche Epitaxie zu erreichen, muß die Einheitszelle des Supraleiterfilms bezüglich der Siliziumfläche um 45º gedreht werden, um eine genügend große Übereinstimmung der Gitterkonstante zu erreichen. Wenn dies geschehen ist, kann die Supraleiter-Einheitszelle mit dem Gitter der Silizium-(001)- Fläche in Übereinstimmung gebracht werden, für das dann a = b = 0,543 nm/ [2] = 0,384 nm ist. Beispiele werden unter Bezugnahme auf Fig. 2, 3 und 4 angeführt.
  • Obwohl es wünschenswert wäre, direkten Kontakt zwischen dem Supraleiterfilm und der (001)-Siliziumfläche herzustellen, ergibt sich ein Problem, wenn gegenwärtig bekannte Verfahren zur Erreichung von Hochtemperatur-Supraleiter-Materialien verwendet werden. Für die Herstellung dieser Materialien sind Temperaturen von ungefähr 900 ºC erforderlich, um in dem Supraleiterfilm die richtige Kristallstruktur und die notwendigen Sauerstoffmengen zu erhalten. Bei Temperaturen oberhalb von ungefähr 600 ºC bilden sich jedoch an der Grenzfläche des Supraleiterfilmes und des darunterliegenden Siliziumsubstrates Silikate. Die Bildung dieser Silikate zerstört die Supraleitfähigkeit des Filmes und beeinträchtigt das Siliziumsubstrat. Somit wurde erkannt, daß zwischen dem supraleitenden Film und dem darunterliegenden Siliziumsubstrat eine Zwischenschicht vorgesehen werden sollte, falls nicht verbesserte Verarbeitungsschritte gefunden werden können, um die richtige Kristallstruktur und den richtigen Sauerstoffgehalt bei niedrigeren Temperaturen herzustellen.
  • Eine andere Erwägung besteht darin, daß eine Temperatur von ungefähr 400 ºC erforderlich ist, um im Supraleiter über genügend Sauerstoffmobilität zur Erreichung der richtigen Stöchiometrie zu verfügen. Also gibt es zwischen 400 ºC und ungefähr 600 ºC ein Fenster, das eine direkte Epitaxie auf Si (001) erlauben würde, falls bei diesen Temperaturen eine ausreichende Ordnung und eine genügende Sauerstoffkonzentration hergestellt werden könnten.
  • Fig. 1 veranschaulicht eine epitaxiale Struktur, die eine Zwischenschicht zwischen dem Silizium-(001)-Substrat und dem darauf epitaxisch abgelagerten supraleitenden Film benutzt. In dieser Struktur befindet sich auf dem Siliziumsubstrat 10 eine dünne epitaxische Schicht 12, die als Puffer zwischen der supraleitenden Schicht 14 und dem Siliziumsubstrat 10 dient. Die Zwischenschicht 12 muß gewisse Eigenschaften besitzen: sie muß epitaxisch zur Silizium-(001)-Fläche sein, sie muß für Siliziumatome und für Atome in der supraleitenden Schicht 14 eine Diffusionsbarriere sein, und sie darf weder mit dem Siliziumsubstrat 10 noch mit dem Supraleiterfilm 14 reagieren. Es ist nicht unbedingt notwendig, daß es sich um ein isolierendes Material handelt, obwohl dies in vielen Mehrschichtstrukturen eine wünschenswerte Eigenschaft ist. Ihre Dicke ist nicht kritisch, sie wird gewählt, um die Interdiffusion zwischen dem Substrat 10 und dem supraleitenden Film 14 zu verhindern. Beispiele für Materialien, die als Zwischenschichten benutzt werden können, enthalten BaO, SrO, CuO, Y&sub2;O&sub3;, CaF&sub2; und BaF&sub2; und Legierungen daraus. Es ist auch möglich, die Zwischenschicht 12 aus mehreren dünnen Schichten zusammenzusetzen, beispielsweise einer Schicht CaF&sub2; und einer Schicht BaF&sub2;. Die wichtige Eigenschaft besteht darin, daß die Zwischenschicht epitaxisch zur darunterliegenden Siliziumschicht ist und chemische und physikalische Barrieren zwischen der supraleitenden Schicht 14 und dem Silizium 10 bereitstellt.
  • Es wurde erwähnt, daß die Einheitszelle des Supraleitermaterials nicht mit der Siliziumeinheitszelle übereinstimmt. Man kann aber eine geeignete Epitaxie erhalten, wenn die Epitaxie auf der (001)-Fläche des Siliziums geschieht und wenn die Einheitszelle des Supraleitermaterials bezüglich der Einheitszelle des Siliziumsubstrates richtig orientiert ist. Dies erfordert, wie in Fig. 2 veranschaulicht, eine 45º-Drehung der Einheitszelle des Supraleiterfilms bezüglich des Siliziums. Diese Abbildung ist eine Draufsicht auf eine Si-(001)-Fläche und veranschaulicht die a- und b-Kristallachsen der Siliziumfläche, die Positionen der Siliziumatome und die notwendige Orientierung der Einheitszelle des Hochtemperatur-Supraleiters bezüglich der Siliziumfläche. Die Siliziumatome werden durch die Kreise dargestellt, während die Einheitszelle des Supraleiters durch das Quadrat 16 dargestellt wird. Gleichgültig, ob die c-Achse der Supraleitereinheitszelle senkrecht oder parallel zur Si-(001)-Fläche ist, werden zwei der drei Kristallachsen der Supraleitereinheitszelle bezüglich der entsprechenden Kristallachsen der Siliziumeinheitszelle um 45º gedreht. Dies wird in Fig. 3 und 4 ausführlicher veranschaulicht.
  • In Fig. 3 liegt die c-Achse der Supraleitereinheitszelle 16 normal zur (001)-Siliziumfläche, während die a- und b-Achsen der Supraleitereinheitszelle parallel zur Si-(001)-Fläche liegen. Das Siliziumsubstrat hat eine kubische Einheitszelle 18, deren Kristallachsen in dieser Zeichnung dargestellt sind. Wie man sehen kann, sind die a- und b-Achsen der Supraleitereinheitszelle bezüglich der entsprechenden Achsen der Siliziumeinheitszelle um 45º gedreht, während die c-Achse des Supraleiters parallel zu einer Normalen der Silizium-(001)-Fläche liegt.
  • Fig. 4 stellt Oxidmaterial bezüglich eines Siliziumsubstrates dar. Hier liegt die c-Achse der Supraleitereinheitszelle 16 parallel zur Si-(001)-Siliziumfläche, während die a- oder b-Achse der Supraleitereinheitszelle senkrecht zur Si-(001)-Fläche liegt. Wiederum sind zwei der drei Kristallachsen der Supraleitereinheitszelle bezüglich der entsprechenden Achsen der Siliziumeinheitszelle 18 um 45º gedreht, um Epitaxie zu erreichen.
  • Sowohl in Fig. 3 als auch in Fig. 4 ist die Zwischenschicht 12 nicht dargestellt, um die Zeichnung zu vereinfachen. Es ist aber für Fachleute verständlich, daß die Zwischenschicht mit dem darunterliegenden Silizium epitaxisch übereinstimmt und deshalb die in diesen Abbildungen dargestellten Kristallorientierungen nicht ändern würde.
  • Beispiele für supraleitende Materialien, deren Gitter mit einer Silizium-(001)-Fläche übereinstimmen, sind La1,85Ba0,15CuO&sub4; mit a = b = 0,378 nm (-2% Fehlanpassung) und Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-ε mit a = =,382 nm, b = 0,388 nm, c/3 = 0,389 nm (ungefähr 1% Fehlanpassung). Beide Materialklassen können Epitaxie aufweisen, wobei die c-Achse des Supraleiters normal zur Si-(001)-Fläche liegt. In diesem Beispiel liegen die CuO-Ebenen des Supraleiters parallel zur Substratfläche. Für die Materialklasse A&sub1;B&sub2;Cu&sub3;O7-ε ist es möglich, Epitaxie mit der c-Achse des Supraleiters entweder senkrecht oder parallel zur Si-(001)-Fläche zu erreichen. Wenn die c-Achse parallel zur Si-(001)-Fläche liegt, liegen die CuO-Ebenen im Supraleiter senkrecht zur Siliziumfläche.
  • Auf diese Weise kann Epitaxie Supraleitermaterialien mit wohldefinierter Orientierung zur Verfügung stellen. Anwendungen dieser epitaxialen Strukturen umfassen elektrische Verbindungen mit niedrigem Widerstand in elektronischen Geräten, magnetische Abschirmung und dreidimensionale Bauelementestrukturen.
  • Fachleute werden zu schätzen wissen, daß die vorliegende Erfindung sowohl auf epitaxiale Strukturen mit Silizium-(001)-Flächen und Mischungen auf der Basis von Kupferoxid, die irgendwelche Kombinationen von Seltenerd- oder seltenerd-ähnlichen Elementen bzw. Erdalkalielementen enthalten, als auch auf Kupferoxidsupraleiter, die keine Seltenerdelemente enthalten, anwendbar ist. Weiterhin wird für Fachleute ersichtlich sein, daß die Si-(001)- Fläche kristallographisch äquivalent zur Si-(100)-Fläche ist und die Bezeichnung dieser Flächen nur eine Sache der Wahl der Koordinaten ist, die benutzt wurden, um die Richtungen und Flächen zu definieren.
  • Es ist auch einzusehen, daß diese Erfindung eine wesentliche Epitaxie auch ergibt, wenn die Gitterkonstante etwa bis zu 20 Prozent abweicht. Wenn die Abweichung kleiner wird, erhöht sich natürlich die Qualität der epitaxischen Ablagerung, und die Fehlstellendichte im abgelagerten Supraleiterfilm nimmt auch ab. Durch richtige Wahl der Zwischenschicht und der Zusammensetzung der Supraleiterschicht kann durch Drehung der Kristallachsen eine sehr enge Übereinstimmung erreicht werden, um Materialien mit geringer Defektstellendichte zu erreichen.
  • Es sollte weiterhin verständlich sein, daß die Dicke der Supraleiterschicht beliebig ist und entsprechend der speziellen Anwendung gewählt wird, für die epitaxische Filme erforderlich sind.
  • Es ist für Fachleute auch verständlich, daß die Verfahren, die zur Bildung der Zwischenschicht und der Supraleiterschicht benutzt werden, gut bekannt sind. Beispielsweise wird die Zwischenschicht leicht durch chemische Dampfablagerung oder vorzugsweise durch molekulare Strahlepitaxie gebildet, bei der eine sehr dünne Schicht von hoher Qualität auf dem Si-(001)-Substrat abgelagert werden kann. Die Supraleiterschicht kann mit gut bekannten, die Dampfablagerung einschließenden Verfahren, wie zum Beispiel Ionenstrahlzerstäubung oder Verdampfung in einer Sauerstoffatmosphäre, abgelagert werden. Im allgemeinen würde die Siliziumsubstratfläche erhitzt werden, um irgendwelche dort gebildeten Oxide zu entfernen, was ein Standardherstellungsverfahren ist. Atomar saubere Siliziumflächen würden in eine Ultrahochvakuumkammer gebracht, danach würde die Zwischenschicht abgelagert. Vorzugsweise ist auch die Supraleiterschicht in dem gleichen Ultrahochvakuum abzulagern, um die Wirkung von Verschmutzungen usw. zu reduzieren.
  • Die Erfindung ist auf die Epitaxie einer auf Kupferoxid beruhenden Hochtemperatur-Supraleiterschicht auf einer silizium-(001)- haltigen Fläche gerichtet, wobei zwei der drei Kristallachsen der Einheitszelle des Supraleitermaterials bezüglich des Siliziumgitters um 45º gedreht werden und die dritte Achse der Supraleiter-Einheitszelle parallel zu einer Normalen der (001)-Siliziumfläche liegt. Das Substrat enthält Materialien wie eigenleitendes oder dotiertes Silizium und Silizium, das epitaxische Metallsilizidschichten mit (001)-Flächenorientierungen enthält. Ein Beispiel ist (001)-Silizium mit eingebetteten und koplanaren epitaxialen Metallsilizidleiterbahnen. Auf einem solchen Substrat kann ein Hochtemperatur-Supraleiter-Oxid epitaxisch gebildet werden, wobei die Prinzipien dieser Erfindung benutzt werden, so daß der Supraleiter sowohl das (001)-Silizium als auch das (001)-Metallsilizid überlagert.

Claims (6)

1. Epitaxiale Anordnung von Schichten (10, 14), die eine Schicht (14) von Hochtemperatur-Kupferoxid-Supraleitermaterial enthält sowie ein Substrat mit einer Siliziumschicht (10) und einer Zwischenschicht (12), die sich zwischen der Siliziumschicht (10) und der Halbleiterschicht (14) befindet, wobei die Halbleiterschicht (14) eine Einheitszelle (16) mit orthogonalen kristallographischen Achsen a, b und c besitzt, von denen zwei ungefähr 45º bezüglich der Einheitszelle (18) der Siliziumschicht (10) gedreht sind, während die dritte Achse auf der Oberfläche der Siliziumschicht (10) senkrecht steht, wobei die Zwischenschicht (12) zur Siliziumschicht (10) epitaxisch ist und sowohl mit der Siliziumschicht (10) als auch mit der Halbleiterschicht (14) chemisch nicht reaktionsfähig ist, dadurch charakterisiert, daß sie die (001)-Oberfläche der Siliziumschicht (10) ist, die die Zwischenschicht (12) trägt, daß das Material für die Zwischenschicht (12) aus der Gruppe mit BaO, CuO, CaF&sub2; und BaF&sub2; und deren Legierungen ausgewählt wird und daß das Material der Hochtemperatur-Supraleiterschicht (14) ein Alkalimetall und ein Material enthält, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die die seltenen Erden Lanthan und Yttrium enthält.
2. Epitaxische Anordnung von Schichten gemäß Anspruch 1, dadurch charakterisiert, daß das Material der Hochtemperatur- Supraleiterschicht (14) die Phase YBa&sub2;Cu&sub3;O7-ε enthält.
3. Epitaxische Anordnung von Schichten gemäß Anspruch 1, dadurch charakterisiert, daß die Zwischenschicht (12) eine Dicke zwischen ungefähr 10 nm und 1 um besitzt.
4. Epitaxische Anordnung von Schichten gemäß Anspruch 1, dadurch charakterisiert, daß die c-Achse der Einheitszelle (16) der Supraleiterschicht (14) parallel zur (001)-Oberfläche der Siliziumschicht (10) ist.
5. Epitaxische Anordnung von Schichten gemäß Anspruch 1, dadurch charakterisiert, daß die c-Achse der Einheitszelle (16) der Supraleiterschicht (14) senkrecht zur (001)-Oberfläche der Siliziumschicht (10) ist.
6. Epitaxische Anordnung der Schichten gemäß Anspruch 1, dadurch charakterisiert, daß die Siliziumschicht (10) koplanare epitaxische (001)-Metallsilizidschichten enthält.
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