Academic literature on the topic 'Tunnel barrier breakdown'

In severe carpal tunnel syndrome a continuum of neural changes takes place depending on the degree and duration of the compression, beginning with breakdown of the blood-nerve barrier, followed by endoneurial oedema and, subsequently, perineurial thickening and ischemia. Persisting chronic compression will eventually result in axonal degeneration. We report a case of longstanding carpal tunnel syndrome with amyloid deposits and the unusual intraoperative ‘Austrian flag’ sign.

In this paper, the influence of the microstructure of a metal on the breakdown mechanism of diodes with a Schottky barrier is studied. It is shown that in electronic processes occurring in the contact between a metal and a semi-conductor, the metal plays a very active role and is a more important contact partner than a semiconductor. Unlike the known mechanisms of breakdown of diodes (avalanche, tunnel and thermal), another mechanism is proposed in this paper - the geometric mechanism of the reverse current flow of Schottky diodes made using a metal with a poly-crystalline structure. The polycrystallinity of a metal transforms a homogeneous contact into a complex system, which consists of parallel-connected multiple elementary contacts having different properties and parameters.

Gallium oxide is a new generation of wide band gap materials, and its device has excellent performance. The barrier control of Ga₂O₃ Schottky diode by n⁺ high concentration epitaxial thin layer is studied. The results show that the performance of Schottky diode has greatly improved after epitaxy of n-type gallium oxide. The vertical current density is 496.88A·cm^–2, the reverse breakdown voltage is 182.30 V, and the calculated <i>R</i>_on is 0.27 mΩ·cm² when the epitaxial concentration is 2.6 × 10¹⁸ cm^–3 and the thickness is 5 nm. Further studies indicate that the current density increases with the increase of the layer thickness and the concentration. Theoretical analysis shows that the barrier is controlled by mirror force, series resistance and tunnel effect. Of them, the tunnel effect has the greatest influence, which makes the barrier height decrease with the layer concentration as <inline-formula><tex-math id="M1">\begin{document}$\sqrt {{n}}$\end{document}</tex-math><alternatives><graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="3-20211536_M1.jpg"/><graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="3-20211536_M1.png"/></alternatives></inline-formula> and the thickness as <inline-formula><tex-math id="M2">\begin{document}$\sqrt {{a}}$\end{document}</tex-math><alternatives><graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="3-20211536_M2.jpg"/><graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="3-20211536_M2.png"/></alternatives></inline-formula>. As a result, the hot emission current and the tunnel current increase simultaneously, which improves the performance of Ga₂O₃ Schottky diode.

Tese de mestrado, Física (Física da Matéria Condensada e Nanomateriais), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2010
Magnetic Random Access Memories (MRAM) are starting to replace the currently used RAM memories in specific applications due to non-volatility and fast read and write cycles with no theoretical limitation. To increase its competitivity reliability problems need to be overcome. In this work, TA-MRAM cells were studied with specific focus on the problem of degradation induced by the current used in the writing process. The first part of the work was ramp breakdown tests performed in cells prepared with three different oxidation processes for the MgO tunnel barrier growth. Two types of breakdown were observed: sharp and progressive. Sharp breakdown was found mostly in junctions with plasma oxidized MgO or double oxidation process. Progressive breakdown was found to be related to pre-existing pinholes, typically occuring at lower voltage values and associated with low initial TMR and resistance values. The usage of different pulse widths had no significant impact in the observed breakdown type. The breakdown results of voltage, current density and power density differed greatly with the patterning process, indicating the critical influence of sample processing on the cells' final behaviour. The second part of the work consisted in the development of a tester to perform endurance tests and its automatization. Two types of test were made using different intervals: 50 μs and a combination of 50 μs and 75 ns. No indication of increase stress associated with closer pulses was detected. Three test modes, respecting the injection of the electric current in the cell, were used: positive, negative and alternate. The tested MTJ junctions endure more pulses when they are all negative (negative mode) and the alternative mode causes higher amounts of stress causing breakdown at lower number of applied pulses. It was observed that application of successive pulses changes the junctions' magnetoresistive properties, namely the Rmax and coercive field values. The results found in this work cover a wide range of breakdown parameters and are a contribute to a better understanding of MRAM reliability.
A investigação em memórias magnéticas MRAM é actualmente um dos grandes ramos da investigação em Física e Electrónica. Estas memórias, devido à sua não-volatilidade e capacidade de combinar operações rápidas de leitura e de escrita com um número sem limitação teórica de ciclos de escrita e leitura, são vistas como potenciais candidatas para substituir, em aplicações específicas, os tipos de memórias usados actualmente. Um dos maiores obstáculos no caminho para a industrialização das MRAM é a ainda insuficiente habilidade, pois uma boa memória deve ser capaz de funcionar e guardar a informação sem falhas por um período de 10 anos. O esquema de escrita termicamente assitido (TA-MRAM) é uma evolução relativamente à 1ª geração de MRAM que utiliza a passagem de uma corrente eléctrica através da junção de túnel magnética (elemento chave de uma MRAM) para provocar o aquecimento da junção e reduzir a intensidade do campo necessário para a escrita da camada de armazenamento. A passagem da corrente é a principal causa da progressiva degradação da barreira de túnel tornando-a não utilizável. Neste trabalho é apresentado um estudo de fiabilidade de memórias MRAM. A primeira parte do trabalho consistiu em testes de quebra em junções com barreiras de túnel MgO, produzidas através de diferentes processos de oxidação, por aplicação de impulsos de tensão com valores sucessivamente crescentes { teste de rampa. Foram usados impulsos de 25 e 100 ns, verificando-se que impulsos mais longos causam danos na junção mais facilmente visto as mesmas quebrarem a valores mais baixos de tensão. Os diferentes processos de oxidação da barreira MgO estão associados a diferentes tipos de quebra nas amostras analisadas. Junções oxidadas pelo método plasma ou com uma dupla camada de MgO apresentam tipicamente um periódo de funcionamento com comportamento constante seguido por uma variação abrupta de comportamento, com um decréscimo acentuado de magnetoresistência de túnel e de resistência, enquanto junções com a camada de MgO produzida por oxidação natural apresentam um mudança de comportamento gradual associada à presença de defeitos na barreira. Estes dois tipos de quebra estão associados a mecanismos diferentes de quebra e tipicamente ocorrem em diferentes gamas de tensão, sendo a quebra abrupta aquela que apresenta valores mais elevados de tensão de quebra. Dois grupos de amostras, com diferentes processos de gravura dos pilares que constituem cada célula de memória, foram testados verificando-se que o processo de fabrico tem um papel essencial no comportamento final da memória. Os resultados obtidos para densidade de corrente e de potência variam aproximadamente uma ordem de grandeza entre os dois grupos testados. Numa outra fase do trabalho, foi desenvolvida e automatizada uma montagem experimental para aplicação sucessiva de impulsos. Esta montagem experimental permite o teste de junções aplicando 106 impulsos de tensão através das mesmas de modo a caracterizar o seu funcionamento após a aplicação de um número elevado de impulsos. Dois padrões de envio de impulsos foram usados. Um deles consistiu no envio de impulsos com intervalos de 50 μs entre si enquanto no outro os impulsos eram enviados em grupos de três impulsos espaçados entre si de 75 ns e com um espaçamento de 50 μs entre cada grupo. Foram usados em ambos os casos impulsos rectangulares com uma largura de 25 ns. A utilização destes dois padrões de envio permitiu verificar que, até ao limite inferior de 75 ns, não há um aumento significativo dos danos causados à junção pela aplicação de impulsos próximos, visto em ambos os casos terem sido obtidos valores semelhantes para o número de impulsos aplicados antes da ocorrência da quebra. Três tipos de polarização dos impulsos foram utilizados. Os modos positivo e negativo correspondem à aplicação de impulsos com polaridade constante ao longo do teste, sendo a polaridade em cada caso definida pelo modo utilizado. No modo alterno os impulsos enviados têm alternadamente polaridade negativa e positiva. Verificou-se que as junções testadas são mais resistentes à aplicação de um maior número de impulsos no modo negativo. Os resultados indicam também que o modo alterno causa maiores danos às junções pois a quebra das mesmas ocorre após a aplicação de um número inferior de impulsos. Durantes a realização destes testes foi verificado que o envio de impulsos de tensão através das junções causa mudanças em algumas das suas propriedades magnetoresistivas. Em todos os modos do teste, observou-se que a forma dos ciclos de histerese R(H) varia, tornando-se mais regular após a passagem do primeiro conjunto de impulsos. Verificou-se também um decréscimo do valor de resistência máxima da MTJ, Rmax, com o aumento da amplitude dos impulsos de tensão aplicados, enquanto o valor de resistência mínima, Rmin, não é afectado. Por último, observou-se a diminuição do valor do campo coercivo, Hc, com o aumento da tensão, que tende para um valor limite com a aplicação de tensões mais elevadas. Este último efeito tem particular relevância no modo alterno. Os resultados obtidos neste trabalho cobrem uma vasta gama de parâmetros que inuenciam o comportamento de quebra das junções magnéticas de efeito de túnel e são uma contribuição para uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos na degradação de uma célula de memória exposta a diferentes condições de escrita. A resolução dos problemas detectados com a consequente melhoria das células MRAM tornarão estas memórias, num futuro próximo, parte do nosso dia-a-dia.

The interest in the active flow control based on dielectric barrier discharge (DBD) plasma actuators has increased rapidly in the past decade. Because of its features such as light weight, low power consumption, fast response and flexibility, the DBD plasma actuator is a promising technology in advancing the aerodynamic performance and maneuvering of unmanned aerial vehicles. In this study, DBD plasma actuators are employed on a full span delta wing with a 75 degree swept angle to control the leading edge vortices (LEV), which generate the vortex lift on the delta wing. The experiment is conducted in a low speed closed-loop wind tunnel and the Reynolds number based on the delta wing chord is 50,000. To fix the stagnation points, both leading edges are beveled on the windward sides at an angle of 35 degrees and actuators are insulated at the leading edges. These actuators are driven independently at a frequency of 20 kHz and a voltage of 12 kV in both continuous mode and periodic mode. The DBD actuators are calibrated using a pitot tube. Smoke flow visualization result indicates that the breakdown points of leading edge vortices can be significantly affected by DBD plasma actuators at the leading edge. In the asymmetric control case (only an actuator on one side is powered), the breakdown point of the LEV on the controlled side is greatly advanced while the one on the uncontrolled side is delayed; in the symmetric control case (actuators on both sides are powered), the control shifted the breakdown points of both LEVs further downstream. Particle image velocimetry (PIV) demonstrates clearly that the control caused by DBD actuators at the leading edge can influence the separation at the leading edges and also the shear layer vortices, which form the substructures around the primary vortices. As a result, breakdown points of LEVs are affected. Interestingly observed, the control leads to a contrary flow phenomenon: in the asymmetric case, the breakdown point of the LEV on the controlled side is advanced while, in the symmetric control case, the breakdown points of the LEV on both sides are delayed. The effects of reduced frequency and duty cycle on the control authority are also investigated experimentally. Control efficiencies of both continuous mode and periodic mode are discussed.