La microscopie électronique à transmission par balayage (STEM) et ses différentes techniques d'imagerie structurale et spectroscopiques, est une technique très polyvalente pour fournir des informations structurelles, chimiques et électroniques des matériaux à très haute résolution spatiale. Au cours de la dernière décennie, le développement de correcteurs d'aberration des lentilles a permis une véritable percée vers la résolution subangstromique. Différents types d’imageries de résolution atomique sont à présent disponibles permettant d’accéder à une cristallographie des matériaux dans l’espace réel. Ces nouveaux modes d’imagerie, couplés aux nouvelles possibilités en spectromicroscopie à l’échelle de la colonne atomique individuelle fournissent des canaux d’information particulièrement pertinents pour l’exploration de la physique aux interfaces d’oxydes fortement corrélées.
Au cours de cet exposé, nous montrerons par exemple comment il est possible de sonder le rôle des distorsions structurales aux joints de grain dans les transitions métal-isolant d’oxyde de vanadium [1] ou encore de quantifier dans l’espace réel les déplacements atomiques avec une précision de quelques picomètres afin de révéler les effets de contrainte dans les couches ultra-minces ou les super-réseaux de pérovskite. Nous présenterons ainsi le cas de couches minces de manganites et montrerons par exemple comment les mailles cristallographiques et les rotations des octaèdres d’oxygènes diffèrent fortement du matériau massif à proximité des interfaces, résultant en « couches mortes » où les propriétés du matériau massif sont fortement altérées [2].
Nous montrerons aussi comment la spectroscopie de perte d’énergie des électrons (EELS), spatialement résolue à l’échelle de la colonne atomique, permet d’étudier les reconstructions structurales aux interfaces telles que la nature des plans de terminaison ou bien l’inter-diffusion de cations. De surcroît, nous montrerons comment cette technique permet de sonder la structure électronique à l’échelle locale et par exemple de quantifier le nombre d’électrons dans les bandes 3d des métaux de transition. Il devient alors possible par exemple d’imager des ordres de charge dans les oxydes afin de comprendre l’origine du magnétisme dans des oxydes de type hématite-ilménite [3] ou bien de cartographier la distribution de charges associée aux reconstructions d’interface (manganitenickelate ou manganite-ferroélectrique [4]).
Nous finirons cet exposé en présentant quelques perspectives de la microscopie électronique en transmission pour l’étude des hétéro-structures d’oxyde.
