Développement du 4D STEM à inclinaisons variables

Contexte : La Plateforme de Nano-Caractérisation (PFNC) du CEA Grenoble dispose d’un large parc d'équipements à l'état de l'art pour réaliser des caractérisations physico-chimiques pour les micro et nanotechnologies, les nanomatériaux, les matériaux pour l'énergie.... Au sein de la PFNC, le laboratoire de microscopie électronique en transmission (TEM) optimise continuellement son instrumentation afin de répondre aux besoins croissants d’analyses morphologiques et chimiques des dispositifs à l’échelle
atomique. L’émergence de structures de plus en plus complexes nécessite également la réalisation de cartographies rapides et multi-échelles des champs de déformation, des orientations cristallographiques et des phases, idéalement avec une information tridimensionnelle. Dans cette perspective, nous proposons de développer le 4D-STEM à inclinaisons variables (4D-STEMiv). Il s’agit d’une approche hybride et émergente, se situant à l’interface entre la microscopie électronique en transmission à balayage 4D (4D-STEM), qui consiste à enregistrer un motif de diffraction électronique en chaque point
d’une zone d’intérêt, et la diffraction électronique en précession (PED), qui repose sur la rotation du faisceau d’électrons autour de l’axe optique afin d’améliorer les clichés de diffraction.

Travail demandé : Le 4D-STEM à inclinaisons variables (4D-STEMiv) consiste à acquérir de façon séquentielle des motifs de diffraction électronique à différentes inclinaisons du faisceau. Cette méthode ouvre de nouvelles perspectives :imagerie 2D rapide avec une meilleure résolution spatiale, cartographie
des déformations, des orientations et des phases avec une dimension 3D, couplage optimisé avec les analyses spectroscopiques grâce à un meilleur rapport signal/bruit. L’objectif principal du stage sera de développer et de tester le mode imagerie virtuelle rapide (en temps réel) du 4D-STEMiv en utilisant différentes caméras dont l’une à détection directe installée sur le Jeol NeoARM de dernière génération.

Une poursuite en thèse est envisagée à l’issue du stage, portant sur une étude applicative du 4D-STEMiv visant à démontrer le potentiel de cette technique. Les travaux porteront notamment sur des matériaux bidimensionnels (2D), pour l’analyse de leur polarité et de leur empilement, ainsi que sur des matériaux ferroélectriques, afin d’observer et de cartographier leurs domaines ferroélectriques.

L’étudiant sera intégré au sein du laboratoire LETI (Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information) au CEA Grenoble. Pionnier en micro et nanotechnologies, le CEA-LETI innove et développe des solutions différenciantes, à la fois sûres et éco-énergétiques. L’institut travaille main dans la main avec ses partenaires industriels (multinationales, PME et startups) et offre des solutions innovantes qui leur confèrent un avantage compétitif. L’étudiant travaillera sur la plateforme de nano-caractérisation (PFNC) qui dispose d'une cinquantaine d'équipements complémentaires à l'état de l'art pour étudier les propriétés morphologiques, physiques, chimiques, électriques, de matériaux et de composants innovants pour les micro et nanotechnologies. Une centaine de chercheurs opèrent ces équipements afin d'accompagner les développements technologiques de start-up, grands groupes, équipementiers désireux de perfectionner leurs instruments de caractérisation.

https://www.minatec.org/fr/recherche/plates-formes-dediees/plate-forme-nanocaracterisation/

Ce stage de 6 mois (M2/ingénieur, début février/mars 2026) s’adresse à un(e) candidat(e) motivé(e) par l’instrumentation et la simulation numérique, disposant de solides connaissances en physique du solide. Des compétences en programmation Python sont un atout apprécié.