Cette thèse se penche sur le domaine complexe des nanostructures d'oxyde de zinc (ZnO), en étudiant leur synthèse, les traitements de surface et l'influence de divers paramètres sur leurs propriétés structurelles et leurs défauts. En commençant par une exploration complète des nanofils de ZnO fabriqués par dépôt en bain chimique, l'étude décrit les principes fondamentaux des semi-conducteurs (chapitre 1). En particulier, elle reprend méticuleusement les propriétés structurelles et électriques du ZnO, dévoilant l'impact des défauts liés à l'hydrogène et à l'azote et les techniques d'ingénierie permettant d'atténuer ces défauts. La discussion s'étend aux aspects de polarité des nanofils, ouvrant la voie à la compréhension de leur comportement polyvalent dans différents environnements.

Dans la continuité, cette thèse passe au crible diverses méthodologies de traitement de surface (chapitre 2). Les procédés au plasma et les traitements UV-ozone sont examinés en profondeur, ce qui permet de découvrir leurs effets nuancés sur la morphologie et les défauts des nanofils de ZnO. Grâce à des expériences et des analyses méticuleuses, l'étude corrèle les résultats pour remonter aux mécanismes complexes des réactions induites par ces traitements, mettant en lumière les processus complexes à l'échelle atomique et moléculaire.

Les chapitres 3, 4 et 5 approfondissent les nuances des traitements au plasma, en explorant l'impact de l'énergie des ions d'oxygène, la durée du traitement et la fraction d'argon dans un plasma d'oxygène. Ces chapitres détaillent les altérations de la morphologie des nanofils et les défauts induits par la variation de ces paramètres, donnant un aperçu profond des mécanismes sous-jacents et des réactions impliquées.

Une partie importante de la recherche se concentre sur l'incorporation de dopants (chapitre 6). Des nanofils de ZnO dopés et non dopés sont cultivés et méticuleusement caractérisés. L'étude se penche sur les mécanismes d'incorporation de dopants tels que Cu, Al, Ga et Sb, après un traitement à l'ozone ultraviolet. Grâce à des techniques spectroscopiques avancées, elle dissèque les processus de recombinaison radiative et les modes phonons et optiques, en corrélant les modifications structurelles avec les propriétés optoélectroniques des nanofils de ZnO dopés.

En outre, cette thèse explore l'impact de la polarité d’un monocristal de ZnO en tant que substrat, en examinant son influence sur la morphologie, l'incorporation d'impuretés et de dopants dans des couches dopés chimiquement (chapitre 7). Grâce à une optimisation et une analyse rigoureuse, l'étude donne un aperçu des modifications de surface et de leurs implications dans les processus de croissance des couches.

En conclusion, cette recherche offre une compréhension globale des nanostructures de ZnO et de leur comportement dans diverses conditions. Les résultats n'approfondissent pas seulement les connaissances fondamentales de la physique des semi-conducteurs, mais fournissent également des indications précieuses pour les applications pratiques des nanostructures de ZnO dans divers domaines, notamment l'optoélectronique, les capteurs et la catalyse.