La complexité croissante des nanodispositifs nécessite des techniques de caractérisation 3D multi-échelles, du nanomètre à l'atome. La tomographie STEM-EDX permet de cartographier la composition chimique en trois dimensions à l'échelle nanométrique. Des approches récentes d'apprentissage profond ont permis d'atteindre une résolution quasi isotrope de 5 nm sur des échantillons de 60 à 100 nm d'épaisseur. La ptychographie électronique offre des capacités complémentaires pour l'analyse structurale à résolution atomique. Cette thèse vise à développer une méthodologie corrélative combinant ces deux techniques sur un même échantillon. La tomographie STEM-EDX sera d'abord réalisée sur des lames TEM relativement épaisses. Les échantillons seront ensuite amincis, avec une épaisseur cible inférieure à 30 nm, pour permettre l'acquisition de données 4D-STEM. La ptychographie multislice sera utilisée pour obtenir des informations structurales résolues en profondeur. Des simulations permettront d'optimiser les conditions expérimentales et les paramètres d'acquisition. Les méthodes de traitement spectral EDX et de reconstruction tomographique à angles limités seront optimisées.
Les algorithmes de reconstruction ptychographique seront évalués en termes de résolution, de robustesse et de sensibilité aux éléments légers. Un enjeu majeur sera le recalage spatial des volumes chimiques et structuraux avant et après amincissement. La précision et les limites des reconstructions seront évaluées à l'aide de simulations et d'échantillons de référence. La méthodologie sera appliquée à des mémoires à changement de phase (PCM) et à des nano-émetteurs à base d'InGaN. L'objectif final est d'établir une approche de caractérisation 3D corrélative permettant de relier composition chimique, structure atomique et propriétés des nanodispositifs.