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Résumé

Le développement d’une nouvelle génération de dispositifs optoélectroniques s’inscrit dans un contexte où de nombreux défis écologiques et énergétiques restent à relever. Ainsi, les recherches autour de matériaux et de procédés de synthèse plus respectueux de l’environnement se multiplient. L’utilisation de réseaux de nanofils d’oxyde de zinc (ZnO) est particulièrement prometteuse. Biocompatible, synthétisable par chimie douce et composés d’éléments abondants, ces réseaux présentent des propriétés optiques et électriques très attractives. Les avantages apportés par ce type d’architecture sont fortement influencés par les caractéristiques morphologiques, optiques et électriques des nanofils de ZnO qui la compose. Ainsi, la première partie de cette thèse explore la possibilité de modifier simultanément la morphologie et le dopage des nanofils de ZnO par l’ajout de nitrate d’indium lors de leur dépôt par bain chimique.

Dans le domaine de l’optoélectronique, les réseaux de nanofils de ZnO sont utilisés au sein d’hétérostructures radiales de type cœur-coquille. Dans ce système, les nanofils de ZnO jouent le rôle de matériau transporteur d’électrons, et sont enrobés d’une coquille semi-conductrice absorbant les photons. L’épaisseur nanométrique de la coquille élargit considérablement le choix des semi-conducteurs utilisables tout en réduisant la quantité de matière nécessaire. Des matériaux novateurs plus couteux ou difficilement synthétisable sous forme massive peuvent alors être utilisés. Ainsi, la seconde partie de cette thèse explore la synthèse par chimie douce de l’oxyde de gallium (Ga₂O₃) et du gallate de zinc (ZnGa₂O₄), deux matériaux semi-conducteurs innovants pour la photo-détection des UVC, destinés à former une hétérostructure de type cœur/coquille avec les nanofils de ZnO. Le système cœur/coquille a montré un fort potentiel pour les cellules solaires nanostructurées employant une hétérostructure cœur/coquille de type ZnO/TiO₂/Sb₂S₃. Cette partie de la thèse présente également l’optimisation de ce type de dispositif photovoltaïque.