Nous allons maintenant vérifier qu’il n’existe pas une 5ème composante significative dans ces deux images hyperspectrales. D’après les considérations du matériau mémoire, et des phases chimiques qui le composent, nous avons choisi de démélanger ces datacubes en 5 composantes spectrales, car les observations chimiques acquises précédemment, montrent que les ions d’oxygène ont 4 types d’environnements immédiats, l’électrode supérieure, la couche active granulaire de SrTiO3, la couche cristalline inférieure de SrTiO3, et les joints de grains. Ces 4 différentes phases sont clairement visibles sur les images HAADF, et les cartographies d’abondance, respectivement en Figure IV.10 et en Figure IV.16. La 5ème composante a pour objectif de donner un degré de liberté supplémentaire à l’algorithme. En effet, l’utilisation de
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5 composantes permet de détecter une composante que l’on aurait pu manquer. De plus, ce nombre optimal de 5 composantes a été confirmé par l’utilisation de l’algorithme avec 6 composantes, qui a fait apparaitre une composante ne comportant que du bruit et aucune signature spectrale significative. De ce fait, le maximum de signatures spectrales interprétables est obtenu en utilisant 5 composantes.
La Figure IV.17 présente les résultats de la comparaison des états électriques vierge et commuté par notre traitement de données en utilisant 5 composantes spectrales. Pour plus de clarté, les 5 composantes spectrales extraites par l’algorithme sont présentées sur 2 graphiques distincts.
Le premier résultat notable ici, est que d’après les Figure IV.17(a) et Figure IV.17(b) l’abondance de chacune des composantes spectrales est visiblement différente entre l’état vierge HRS et l’état commuté LRS. Cette Figure IV.17 met en évidence l’interdépendance des signatures spectrales extraites par l’algorithme VCA, puisque l’apparition d’une 5ème composante a modifiée à la fois, la forme des structures fines que nous avions déjà identifiées, affichée en Figure IV.16, mais également impacter la distribution en abondance de ces précédentes composantes spectrale. Ainsi, la couche active polycristalline de SrTiO3 précédemment décrite très majoritairement par une seule composante de Type IB en Figure IV.16(a) est désormais décrite par l’association des composantes spectrales 2,3 et 4 en Figure IV.17(a).
Sur les signatures affichées en Figure IV.17(c) et Figure IV.17(d), il apparait que les seuils de pertes d’énergie sont bien plus bruités lors de l’ajout de cette 5ème composante. Il apparait également que l’aspect des composantes de Type IA et Type IB sont modifiées, par rapport à celles extraites en Figure IV.16 sur les mêmes images hyperspectrales, ce qui témoigne de l’interdépendance de chacune des composantes extraites par l’algorithme VCA.
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Figure IV.17 : Comparaison des seuils K de l’oxygène présents dans l’état vierge et dans l’état commuté en effectuant un démélange à 5 composantes spectrales via notre traitement de don-nées optimisé pour l’EELS en operando basé sur l’algorithme VCA. (a) et (b) représentent res-pectivement les cartographie d’abondance de l’état vierge HRS et de l’état commuté LRS. Les composantes spectrales 1, 2 et 3 extraites par l’algorithme sont affichées en (c), tandis que les composantes spectrales 1, 4 et 5 extraites par l’algorithme sont affichées en (d)
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On note également que les deux différents types de structure fines (respectivement
Type I et Type II) restent bien présents et identifiables après l’ajout d’une composante
à l’algorithme de démélange, comme le montrent les courbes en Figure IV.17(c) et Figure IV.17(d). Sur cette Figure IV.17(d) la composante spectrale 4 s’apparente à une seconde signature de Type II puisqu’elle ne comporte pas les 3 pics typiques de l’oxygène dans l’environnement de SrTiO3 mais s’apparente plutôt à une signature spectrale de TiOx. On attribue donc le Type IIB à cette nouvelle composante spectrale 4, qui semble décrire très majoritairement l’environnement des ions d’oxygènes présents dans les joints de grains à l’état vierge HRS. Il semblerait que cette structure fine de Type IIB traduise un environnement dont la chimie est proche de celle du
TiO(2+x). De plus, pour éviter, toute confusion, la signature spectrale précédemment
identifiée et correspondante, selon la littérature, à un environnement de TiOx, est désormais labellisée Type IIA (à la place de « Type II ») [150,162–166].
Aussi, ces résultats semblent montrer que les environnements directs des ions d’oxygène partagent certaines similitudes entre les défauts planaires présents ici et les zones commutées de l’empilement mémoire de SrTiO3. Cette similarité pourrait être due à la présence de lacune d’oxygène et de strontium, dans les deux cas, à savoir les joints de grains et les filaments de faible résistance, comme déjà suggéré dans la littérature [15,160,167].
Il est également important de noter que, de la même façon qu’en Figure IV.16, les cartographies d’abondances de l’état commuté visibles en Figure IV.17(b) semblent indiquer un changement de chimie plutôt homogène, dans l’empilement mémoire après commutations. En effet, les gradients d’abondances présents dans les cartographies des composantes spectrales 2,3 et 4 de l’état vierge HRS s’estompent très nettement après commutations, faisant ainsi apparaitre des cartographies chacune plus homogènes. De plus, il semblerait que la cartographie d’abondance de l’état commuté LRS correspondante à la composante 5, visible en Figure IV.17(b), laisse apparaitre les joints de grains de la couche active de SrTiO3. Ce résultat implique une formation de TiOx un peu plus importante dans ces défauts planaires, que dans les grains cristallins eux-mêmes, corroborant ainsi le résultat présenté en Figure IV.16. Ce démélange en 5 composantes ne semble finalement pas apporter d’information majeure par rapport à celui en 4 composantes.