Les nanofils (NWs) d’oxyde de zinc (ZnO) sont des matériaux prometteurs pour les nano-systèmes électromécaniques (NEMS) et la récupération d’énergie piézoélectrique grâce à leurs propriétés piézoélectriques et semi-conductrices, ainsi qu’à leur compatibilité avec des procédés de synthèse à basse température.Cette thèse étudie l’influence de la géométrie des NWs, de la chimie des défauts et del’architecture des dispositifs sur la réponse électromécanique de NWs de ZnO obtenus par croissance hydrothermale. Deux architectures ont été développées : des dispositifs à nanofil unique avec contacts latéraux et des générateurs piézoélectriques (PEGs) intégrés verticalement. Pour la première fois, des dispositifs fonctionnels et des PEGs ont été réalisés àpartir de NWs de ZnO ultra-fins, verticalement alignés, d’environ 20 nm de diamètre. Différents traitements post-croissance, notamment des recuits sous oxygène et sous vide ainsi qu’un plasma d’oxygène, ont été étudiés par différentes techniques de caractérisation. Le recuit sous oxygène à 500 °C réduit l’écrantage par les porteurs libres et augmente le coefficient piézoélectrique effectif de 5,3 à 6,2 pm/V, soit une amélioration de 17 %, tout en préservant la morphologie des NWs. La combinaison de la réduction du diamètre et du recuit sous oxygène conduit à une amélioration synergique des performances. Les PEGs à base de NWs de 20 nm de diamètre et 1 μm de longueur ont atteint une tension maximale de 134 mV sous 1 N, soit une amélioration d’environ 306 % par rapport aux dispositifs utilisant des NWs plus épais (~80 nm), qui produisaient 33 mV. Ces résultats montrent que l’ingénierie des dimensions et des défauts constitue une stratégie efficace pour optimiser les dispositifs piézoélectriques à base de ZnO pour la récupération d’énergie et les capteurs autonomes.

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