Boris Croes, Iaroslav Gaponenko, Cédric Voulot, Olivier Grégut, Kokou D. Dorkenoo, Fabien Cheynis, Stefano Curiotto, Pierre Müller, Frédéric Leroy, Kumara Cordero‐Edwards, Patrycja Paruch, Salia Cherifi‐Hertel, Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Quantum Matter Physics [Geneva] (DQMP), Université de Genève = University of Geneva (UNIGE), Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINaM), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-18-CE92-0052,TOPELEC,Topologie de Parois Ferroélectriques Conductrices(2018), ANR-22-CE08-0023,FETh,Contrôle ferroélectrique de la conduction électrique et thermique à l'échelle nanométrique dans GeTe(2022), ANR-17-EURE-0024,QMAT,Quantum Science and Nanomaterials(2017), ANR-10-IDEX-0002,UNISTRA,Par-delà les frontières, l'Université de Strasbourg(2010), ANR-20-SFRI-0012,STRAT'US,Façonner les talents en formation et en recherche à l'Université de Strasbourg(2020), CHERIFI-HERTEL, Salia, APPEL À PROJETS GÉNÉRIQUE 2018 - Topologie de Parois Ferroélectriques Conductrices - - TOPELEC2018 - ANR-18-CE92-0052 - AAPG2018 - VALID, Contrôle ferroélectrique de la conduction électrique et thermique à l'échelle nanométrique dans GeTe - - FETh2022 - ANR-22-CE08-0023 - AAPG2022 - VALID, Quantum Science and Nanomaterials - - QMAT2017 - ANR-17-EURE-0024 - EURE - VALID, Initiative d'excellence - Par-delà les frontières, l'Université de Strasbourg - - UNISTRA2010 - ANR-10-IDEX-0002 - IDEX - VALID, and Façonner les talents en formation et en recherche à l'Université de Strasbourg - - STRAT'US2020 - ANR-20-SFRI-0012 - SFRI - VALID
International audience; Second-harmonic generation (SHG) is a nonlinear optical method allowing the study of the local structure, symmetry, and ferroic order in noncentrosymmetric materials such as ferroelectrics. The combination of SHG microscopy with local polarization analysis is particularly efficient for deriving the local polarization orientation. This, however, entails the use of tedious and time-consuming modeling methods of nonlinear optical emission. Moreover, extracting the complex domain structures often observed in thin films requires a pixel-by-pixel analysis and the fitting of numerous polar plots to ascribe a polarization angle to each pixel. Here, the domain structure of GeTe films is studied using SHG polarimetry assisted by machine learning. The method is applied to two film thicknesses: A thick film containing large domains visible in SHG images, and a thin film in which the domains' size is below the SHG resolution limit. Machine learning-assisted methods show that both samples exhibit four domain variants of the same type. This result is confirmed in the case of the thick film, both by the manual pixel-by-pixel analysis and by using piezoresponse force microscopy. The proposed approach foreshows new prospects for optical studies by enabling enhanced sensitivity and high throughput analysis.