Les mémoires à changement de phase (PCM) permettent un traitement plus rapide des données, un meilleur rapport coût-efficacité et réduisent l'écart entre la DRAM et la NAND-Flash, rendant possible la mémoire de classe de stockage (SCM). Le principal enjeu consiste à réduire les courants de programmation, et de nouvelles structures sont envisagées. Les super-réseaux (SR) GeTe/Sb2Te3 (GST) ont montré des résultats prometteurs depuis 2011. En raison de la nature complexe des SRs, la composition précise du matériau dans ses deux états de résistance ainsi que la structure atomique exacte de l'état cristallin ne sont pas encore totalement maîtrisées. Dans ce contexte, cette thèse se concentre sur le développement d'un nouveau framework Python dédié au traitement automatique des images de microscopie électronique à transmission à balayage à champ sombre annulaire à grand angle (HAADF-STEM) afin d'obtenir une cartographie quantitative et précise des différentes espèces chimiques avec une résolution atomique ainsi qu'une mesure précise des distances interatomiques associées. En outre, nous avons développé une nouvelle méthodologie qui implique l'analyse statistique des positions des colonnes atomiques, ce qui fournit des informations sur les déplacements anisotropes des atomes. Tout d'abord, notre méthode est testée et validée sur un échantillon multicouche SiGe/Si de référence. Elle est ensuite appliquée à des films minces de Sb2Te3 afin de fournir en détail les propriétés structurelles de ces films. En plus d'être un constituant des SRs et une couche d'amorçage pour la croissance des SRs, le Sb2Te3 est d'un grand intérêt technologique car c'est un isolant topologique. Les résultats ont montré que la présence d'un ou deux plans atomiques de Te sur le substrat est cruciale pour la croissance réussie de ces films. Ceci est rendu possible par un gap de van der Waals (vdW) entre le substrat et la première couche de Sb2Te3, permettant une épitaxie vdW. En outre, nous avons reproduit avec une excellente précision le profil absolu d'intensité HAADF à travers un bloc de Sb2Te3, ce qui nous a permis de comprendre les vibrations atomiques de ces structures. Enfin, la méthode est appliquée aux SRs de GeTe/Sb2Te3, pseudo-2D non périodiques ; en particulier, le mélange Ge/Sb est analysé quantitativement.

Contact : Jean-Luc Rouvière​