Développement du 4d-stem à inclinaisons variables // development of 4d-stem with variable tilts

Topic description

Le développement du 4D-STEM (Scanning Transmission Electron Microscopy) a profondément renouvelé la microscopie électronique en transmission (TEM), en permettant l’enregistrement simultané d’informations spatiales (2D) et de diffraction (2D) à chaque position du faisceau. Ces jeux de données dits « 4D » offrent la possibilité d’extraire une grande variété de contrastes virtuels (imagerie en champ clair, champ sombre annulaire, ptychographie, cartographies de déformation ou d’orientation) avec une résolution spatiale nanométrique.
Dans ce contexte, le 4D-STEM à inclinaisons variables (4D-STEMiv) constitue une approche émergente, qui consiste à acquérir séquentiellement des motifs de diffraction électronique pour différentes inclinaisons du faisceau incident. Conceptuellement proche de la microscopie à précession électronique (PED), cette méthode offre une flexibilité accrue et ouvre de nouvelles perspectives : amélioration du rapport signal/bruit, possibilité d’obtenir une imagerie bidimensionnelle rapide à plus haute résolution spatiale, accès à une information tridimensionnelle (orientation, déformation, phase) et optimisation du couplage avec les analyses spectroscopiques (EELS, EDX). Le développement du 4D-STEMiv représente ainsi un enjeu méthodologique majeur pour la caractérisation structurale et chimique de matériaux avancés, notamment dans le domaine des nanostructures, des matériaux bidimensionnels et des systèmes ferroélectriques.

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The development of 4D-STEM (Scanning Transmission Electron Microscopy) has profoundly transformed transmission electron microscopy (TEM) by enabling the simultaneous recording of spatial (2D) and diffraction (2D) information at each probe position. These so-called “4D” datasets make it possible to extract a wide variety of virtual contrasts (bright-field imaging, annular dark-field imaging, ptychography, strain and orientation mapping) with nanometer-scale spatial resolution.
In this context, 4D-STEM with variable beam tilts (4D-STEMiv) is an emerging approach that involves sequentially acquiring electron diffraction patterns for different incident beam tilts. Conceptually similar to precession electron diffraction (PED), this method offers greater flexibility and opens new possibilities: improved signal-to-noise ratio, faster two-dimensional imaging at higher spatial resolution, access to three-dimensional information (orientation, strain, phase), and optimized coupling with spectroscopic analyses (EELS, EDX).
The development of 4D-STEMiv thus represents a major methodological challenge for the structural and chemical characterization of advanced materials, particularly in the fields of nanostructures, two-dimensional materials, and ferroelectric systems.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Plateformes Technologiques (LETI)
Service : Service de Métrologie et de Caractérisation Physique
Laboratoire : Laboratoire Microscopie Mesures et Défectivité
Date de début souhaitée : 01-12-
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Funding category

Public/private mixed funding

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