Developing quantitative analysis of 4D-STEM images

Cette thèse explore la ptychographie électronique comme l'une des applications de la microscopie électronique à transmission à balayage en quatre dimensions (4D STEM), un outil essentiel dans la science des matériaux pour caractériser les propriétés des structures cristallines aux champs électriques et magnétiques. La ptychographie électronique est une technique puissante qui permet de résoudre le « problème de phase » en microscopie électronique, à savoir la perte d'informations sur la phase des électrons au cours de la détection. Contrairement aux techniques STEM conventionnelles, la ptychographie électronique exploite les diagrammes de diffraction complets pour reconstruire les fonctions de la sonde et de l'objet, ce qui en fait une solution prometteuse pour déterminer quantitativement les propriétés des matériaux. Malgré les progrès significatifs de la ptychographie électronique au cours des dernières décennies, permettant une résolution inférieure à l'angström, des divergences persistent entre les expériences et les simulations, ce qui rend difficile l'analyse quantitative des propriétés électriques. Cette thèse vise à étudier les facteurs qui influencent la quantification de la phase. En tant que premier doctorant dans le groupe qui se concentre sur ce domaine, j'ai mis en œuvre les programmes et le cadre nécessaires pour les reconstructions ptychographiques électroniques en utilisant des algorithmes existants. La thèse passera en revue l'histoire et les algorithmes de la ptychographie électronique, comparera différents algorithmes de reconstruction (GEM ePIE, PtyPy's Difference Mapping, et ePIE), analysera l'impact des aberrations de la sonde sur la reconstruction, et présentera une analyse quantitative de la phase reconstruite, en la comparant aux données expérimentales afin d'identifier les facteurs qui limitent une quantification précise.