Zinc oxide (ZnO) has higher exiton binding energy (60 meV) and high band gap (~3.4 eV) that can provide efficient ultraviolet (UV) light at room temperature (RT). The easily etched in acids and alkalis that provides the fabrication of small-size ZnO-based devices. Electrodeposition is the growth method that can deposit high quality film and modify the characterizations of film by changing its deposition electrolyte concentration, temperature, and current density. Firstly, the ZnO is deposited on n-type Si substrate by electrodeposition by different deposited temperature, electrolyte concentration, and current density. The deposited films contain zinc nitrate, metal Zn, and ZnO while electrodeposited at various deposition parameters. For the deposited film contains only ZnO, no UV light is found measured by macroscopic photoluminescent analysis even annealed at different ambient and temperature. According to previous papers, an ideal UV light intensity can be obtained by thermal treated metal Zn or Zn ion implantation into oxide materials after annealing. Annealing the Zn-ZnO structure formed in 30oC by electrodeposition can observe intense UV light. This method improves the disadvantages of insufficient light intensity and no UV light observation from conventionally electrodeposited ZnO. The variation of UV light wavelength of ZnO oxidized from metal Zn is associated with the quantum-confinement effect that was discussed by previous papers. It is found that the size of ZnO is not small enough to realize the quantum-confinement effect, herein, we suggest that the variation of UV light wavelength is affected by the metal Zn resides in ZnO. Otherwise, the electrodeposition of ZnO is not easily performed on p-type substrate, an aluminum film on the back side of p-type Si can deposit ZnO by smaller potential, and different ZnO nanostructures are obtained by modifying the current density. Recently, different characteristics were found in nano-size noble metal crystals. In this thesis, the porous structure of Au-ZnO and Pt-ZnO were co-deposited by electrodeposition to enhance the photocatalytic activity. Si is the dominant material in semiconductor technology, but its indirect band gap property makes it not allowed in optoelectronics application. However, since 1990, the visible light is observed from porous Si fabricated by electrochemically etching of Si; though the light mechanism of porous Si is not clear, it can be divided into two parts, the quantum-confinement effect of Si nanocrystals and surface states on porous Si. Porous Si emits efficient visible light, but its light wavelength is readily influence by environment. We developed three methods, electrochemically etching the pre-treated Si substrate, adding chemical solution into electrolyte during etching process, and post-treatment of Si substrate after etching to prevent the emission of porous Si from being affected by environment.

Wurtzite (W)-type ZnO condensates showed preferred orientation {10 1} when deposited on glass substrate by pulsed laser ablation on Zn target in the presence of oxygen. Such an artificial epitaxy depends on the well developed {10 1} surfaces of the condensates, which enabled {10 1}-specific coalescence to form twin and single crystal regardless of the co-deposited Zn. The W-ZnO condensates have decreasing particle size with increasing oxygen flow rate and a considerable residual stress due to the combined effects of rapid heating/cooling and thermal/lattice mismatch with Zn following parallel epitaxy or (01 )W-ZnO//(01 0)Zn; [ 2 3]W-ZnO//[0001]Zn involving {10 1} slip (Part I). In addition, wurtzite (W)-type ZnO/Zn composite deposit with preferred orientation {10 1}W-ZnO and (0001)Zn respectively on glass substrate in chapter I under Isothermal (600oC) atmospheric annealing caused self-catalyzed vapor-liquid-solid growth of rod-like W-ZnO whiskers with unusual habit. Analytical electron microscopic observations indicated that the W-ZnO whiskers extend along the zone axis of the well-developed polar surfaces {10 1} for a beneficial lower electrostatic energy and surface energy. Alternatively, the whiskers extend via {11 1}-specific growth twinning and/or coalescence twinning for a beneficial fair coincidence-site lattice at the twin boundary (Part II). Furthermore, Zn particulates overlain with wurtzite (W)-type ZnO condensates having nearly orthogonal {10 1} and {11 1} facets were found to self-catalyze unusual tapered W-ZnO whiskers upon isothermal atmospheric annealing, i.e. thermal oxidation, at 600oC. Analytical electron microscopic observations indicated that such whiskers formed tapered slabs having mosaic {10 1} and {2 1} twinned domains. The tapered whiskers can be rationalized by unconventional vapor-liquid-solid growth, i.e. {hkil}-specific coalescence twinning growth from the ZnO condensates taking advantage of a partially molten bottom source of Zn and the adsorption of atoms at the whisker tips and steps under the influence of capillarity effect (Part III). Finally, Electron irradiation of nano-size wurtzite (W)-type ZnO condensates with intimate mixture of parallel epitaxial Zn caused {10 1}W slip to form a single domain of rock salt (R)-type core and W-type shell. The two polymorphs follow (1 1)R//(0 11)W; [011]R//[ 2 3]W, i.e. chair type Peierls distortion with additional 38 degree tilting (001)R along the ( 2 0)W plane for a fair match of (10 1)W/(1 1)R, the same as one of the two paths for the back-transformation of R-ZnO into a lower crystal symmetry. The martensitic nucleation of R-type ZnO can be attributed to dynamic migration of interstitials/vacancies, lattice mismatch stress, and capillarity effect.

In doctoral dissertation, results of investigation on zinc oxide based semiconductor layers and heterostructures for application in optoelectronics by spectroscopy methods are presented. High quality zinc oxide layers and heterostructures were characterized optically. That is ZnO, ZnO:Ga and MgZnO epitaxial layers grown by molecular beam epitaxy technique, ZnO:N layers grown by magnetron sputtering method, CdZnO/ZnO quantum wells structures for light-emitting diodes grown on GaN layers by combined molecular beam epitaxy and metalorganic chemical vapor deposition techniques. In this work, new data on dynamics and interaction of photoexcited carriers in zinc oxide based structures were acquired. It was shown, that the contribution of impurities bound excitons in the inelastic interaction of free excitons influences the position of luminescence band of the interaction in spectrum. In MgZnO epitaxial layers, the localization of carriers in the field of two different localization centers is described. Due to the localization the radiative recombination efficiency increases significantly and it has importance for application in optoelectronic devices. Investigation of the CdZnO/ZnO quantum wells structures for green spectral range light-emitting diodes showed that low radiative recombination efficiency at room temperature is mainly due to weak carrier localization effect, which is responsible for high efficiency of conventional InGaN/GaN quantum wells structures. / Daktaro disertacijoje pristatomi cinko oksido pagrindu užaugintų puslaidininkinių sluoksnių ir jų įvairialyčių darinių, skirtų taikymams optoelektronikoje, tyrimų rezultatai spektroskopijos metodais. Optiškai charakterizuoti aukštos kokybės cinko oksido sluoksniai ir jų įvairialyčiai dariniai: ZnO, ZnO:Ga ir MgZnO epitaksiniai sluoksniai, auginti molekulinės epitaksijos būdu, ZnO:N sluoksniai, auginti magnetroninio dulkinimo būdu, šviesos diodams paruošti CdZnO/ZnO kvantinių duobių dariniai ant GaN sluoksnių, auginti apjungiant molekulinės epitaksijos ir cheminio metaloorganinio junginio nusodinimo iš dujinės fazės auginimo metodus. Šiame darbe surinkta naujų duomenų apie fotosužadintų krūvininkų dinamiką ir sąveiką cinko oksido dariniuose. Nustatyta, kad netamprioje laisvų eksitonų sąveikoje dalyvaujantys prie priemaišų pririšti eksitonai įtakoja sąveikos liuminescencijos juostos padėtį spektre. Aprašyta krūvininkų lokalizacija MgZnO epitaksiniuose sluoksniuose dviejų skirtungų lokalizacijos centrų lauke. Dėl to žymiai padidėja spindulinės rekombinacijos efektyvumas, kas turi didelės svarbos taikymams optoelektronikos prietaisams. CdZnO/ZnO kvantinių duobių darinių, skirtų žalios spektro srities šviesos diodams, tyrimai parodė, kad mažas spindulinės rekombinacijos efektyvumas kambario temperatūroje yra dėl ženkliai silpnesnio krūvninkų lokalizacijos efekto, kuris užtikrina didelį efektyvumą įprastuose InGaN/GaN kvantinių duobių dariniuose.

Daktaro disertacijoje pristatomi cinko oksido pagrindu užaugintų puslaidininkinių sluoksnių ir jų įvairialyčių darinių, skirtų taikymams optoelektronikoje, tyrimų rezultatai spektroskopijos metodais. Optiškai charakterizuoti aukštos kokybės cinko oksido sluoksniai ir jų įvairialyčiai dariniai: ZnO, ZnO:Ga ir MgZnO epitaksiniai sluoksniai, auginti molekulinės epitaksijos būdu, ZnO:N sluoksniai, auginti magnetroninio dulkinimo būdu, šviesos diodams paruošti CdZnO/ZnO kvantinių duobių dariniai ant GaN sluoksnių, auginti apjungiant molekulinės epitaksijos ir cheminio metaloorganinio junginio nusodinimo iš dujinės fazės auginimo metodus. Šiame darbe surinkta naujų duomenų apie fotosužadintų krūvininkų dinamiką ir sąveiką cinko oksido dariniuose. Nustatyta, kad netamprioje laisvų eksitonų sąveikoje dalyvaujantys prie priemaišų pririšti eksitonai įtakoja sąveikos liuminescencijos juostos padėtį spektre. Aprašyta krūvininkų lokalizacija MgZnO epitaksiniuose sluoksniuose dviejų skirtungų lokalizacijos centrų lauke. Dėl to žymiai padidėja spindulinės rekombinacijos efektyvumas, kas turi didelės svarbos taikymams optoelektronikos prietaisams. CdZnO/ZnO kvantinių duobių darinių, skirtų žalios spektro srities šviesos diodams, tyrimai parodė, kad mažas spindulinės rekombinacijos efektyvumas kambario temperatūroje yra dėl ženkliai silpnesnio krūvninkų lokalizacijos efekto, kuris užtikrina didelį efektyvumą įprastuose InGaN/GaN kvantinių duobių dariniuose. / In doctoral dissertation, results of investigation on zinc oxide based semiconductor layers and heterostructures for application in optoelectronics by spectroscopy methods are presented. High quality zinc oxide layers and heterostructures were characterized optically. That is ZnO, ZnO:Ga and MgZnO epitaxial layers grown by molecular beam epitaxy technique, ZnO:N layers grown by magnetron sputtering method, CdZnO/ZnO quantum wells structures for light-emitting diodes grown on GaN layers by combined molecular beam epitaxy and metalorganic chemical vapor deposition techniques. In this work, new data on dynamics and interaction of photoexcited carriers in zinc oxide based structures were acquired. It was shown, that the contribution of impurities bound excitons in the inelastic interaction of free excitons influences the position of luminescence band of the interaction in spectrum. In MgZnO epitaxial layers, the localization of carriers in the field of two different localization centers is described. Due to the localization the radiative recombination efficiency increases significantly and it has importance for application in optoelectronic devices. Investigation of the CdZnO/ZnO quantum wells structures for green spectral range light-emitting diodes showed that low radiative recombination efficiency at room temperature is mainly due to weak carrier localization effect, which is responsible for high efficiency of conventional InGaN/GaN quantum wells structures.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Anwendbarkeit von transparenter Elektronik basierend auf oxidischen Halbleitern in Multielektrodenarrays zur Messung von neuronalen Signalen. Im ersten experimentellen Kapitel werden auf Zinkoxid basierende Bauelemente untersucht. Verschiedene Varianten von Feldeffekttransistoren (FETs) werden charakterisiert und ihre Eignung zur Detektion von Zellsignalen überprüft. Die Anwendbarkeit physikalischer Modelle zur Beschreibung von ZnO-basierten Metal-Halbleiter-FETs (MESFETs) wird behandelt. Weiterhin wird die Eignung von einfachen Inverterschaltungen zur Spannungsverstärkung diskutiert. Das zweite Kapitel thematisiert Rauschmessungen an unterschiedlichen ZnO-basierten Proben, darunter Dünnfilme, Mikronadeln, MESFETs und Inverter. Darauf aufbauend wird die Auswirkung des gemessenen Stromrauschens auf die Sensitivität der Bauelemente nachvollzogen und theoretisch modelliert. Im dritten Kapitel wird das Verhalten der Bauelemente im Kontakt mit Elektolyt beschrieben. Die Signalübertragung von Spannungsänderungen im Elektrolyt auf die Chipelektronik wird mit verschiedenen Messmethoden charakterisiert. Dabei kommt teilweise ein selbstgebauter Vorverstärker zum Einsatz, dessen Aufbau ebenfalls beschrieben wird. Die Stabilität der verwendeten Materialien in physiologischen Salzlösungen und ihre Biokompatibilität wird überprüft. Darüber hinaus werden FETs mit Elektrolytgate und Zinkzinnoxid-Kanal vorgestellt.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem vertieften Verständnis der Rekombinationsdynamik von polaren ZnO/MgZnO-Quantengraben(QW)-Strukturen zur exakten Bestimmung des unabgeschirmten Grundzustandes und der Analyse der zugrundeliegenden Emissionsprozesse. Dafür werden ausgehend von Beobachtungen an ZnO-Dünnschichten die Eigenschaften von mittels PLD hergestellten QWs unter dem Einfluss des internen elektrischen Feldes mit Hilfe der zeitintegrierten (TI-) und zeitaufgelösten (TR-) Photolumineszenz(PL)-Spektroskopie untersucht. Die Differenz der spontanen und piezoelektrischen Polarisation zwischen ZnO und MgZnO führt zur Ausbildung eines internen elektrischen Feldes und damit zum Auftreten des quantum-confined Stark effect (QCSE). Es wird gezeigt, dass der QCSE durch eine Durchmischung der Grenzflächen stark vermindert wird. Für QWs mit schwachem QCSE ist die Übergangsenergie und Zerfallszeit des Grundzustandes experimentell gut bestimmbar. Bei starkem QCSE müssen jedoch bereits bei geringen Anregungsdichten (1E10 /cm²) Abschirmeffekte berücksichtigt werden. Dadurch ist es sehr schwierig, den unabgeschirmten Grundzustand mittels herkömmlicher experimenteller Methoden mit einem aussagekräftigen Signal-Rausch-Verhältnis zu bestimmen. Es wird gezeigt, dass für QWs mit einer Dicke > 4 nm die Übergangsenergie des unabgeschirmten Grundzustandes nicht durch TI-PL-Messungen bestimmt werden kann. TR-PL-Messungen zeigen energetisch tiefere Übergangsenergien, jedoch ebenfalls nicht den unabgeschirmten Grundzustand. Mit einem eingeführten Modell zur Beschreibung der zeitabhängigen Abschirmung des Grundzustandsniveaus wird die Zerfallszeit für QW-Dicken in einem Bereich von 1 - 10 nm bestimmt. Durch die selbstkonsistente Lösung von Schrödinger- und Poissongleichung werden die Übergangsenergie und Zerfallszeit der Exzitonen im QW in Abhängigkeit der Feldstärke und auch der Ladungsträgerdichte berechnet. Dadurch ist eine exaktere Bestimmung der Feldstärke möglich. Zusätzlich wird durch die vergleichende Untersuchung von QWs unterschiedlicher Dicke, Potentialhöhe und Wachstumsunterlage die spontane und piezoelektrische Polarisation der Materialien experimentell bestimmt. Mittels temperaturabhängiger Messungen wird der Ursprung der Lumineszenz für QW-Dicken > 2 nm der Rekombination freier Exzitonen im QW zugeschrieben. Für dünnere QWs ist der temperaturabhängige Verlauf des PL-Maximums durch Lokalisation der Exzitonen bestimmt.

L'oxyde de zinc (ZnO) est un matériau connu et intensivement étudié pour des applications optoélectroniques dans le domaine de l’ultraviolet en raison de son large gap énergétique (3,34 eV). Cependant, les applications UV basées sur des matériaux nanostructurés représentent un véritable défi : la diminution en taille des particules obtenues généralement par des voie de chimie en solution permet d’accroître la surface spécifique mais en stabilisant des défauts à l’origine d’émissions visibles. Au cours des dernières décennies, des progrès concernant la qualité des particules ont été enregistrés au moyen des techniques physiques basées sur les dépôts en phase gazeuse à haute température. Cependant, la taille et le contrôle de la morphologie des particules restent difficiles. En prenant en compte l'état de l'art portant sur les propriétés optiques des particules de ZnO, c’est la voie supercritique qui a été mise en œuvre dans cette étude. Tout d'abord des réacteurs micro/millifluidiques ont été développés de façon à accroître la quantité de matériaux produits (gramme/jour) tout en conservant des propriétés d’émission dans l’ultraviolet. Puis les caractéristiques physico-chimiques des particules ont été étudiées au regard de l'influence de la dimension des réacteurs et de l'hydrodynamique des systèmes. Les propriétés de luminescence sont reportées à température ambiante et basses températures et comparées expérimentalement à la réponse d’un monocristal et des données de la littérature. Les mécanismes de formation (nucléation et croissance) des nanoparticules ont été élucidés et ont permis de comprendre les réponses optiques uniques de ces particules. / Zinc oxide (ZnO) is a well-known and intensively studied material for optoelectronic applications in the ultraviolet (UV) spectrum region due to its wide band gap energy - 3.34 eV. However, the UV applications based on nanostructured ZnO present a big challenge due to the small size of the nanostructures i.e. a large surface-to-volume ratio resulting the appearance of the visible emission originated from the surface defects. In the last decades, the progress concerning the fabrication of UV-emitting ZnO nanostructures was carried out through the high temperature gas phase based approach. However, the size and shape control of ZnO nanostructures obtained with this approach is still difficult. Taking into account the state of the art in the optics based on ZnO nanomaterials, this Ph.D. thesis demonstrates the development of new supercritical fluids based approach for the synthesis of ZnO nanostructures with UV-emitting only PL properties. First of all in this thesis, we have developed continuous supercritical set up from micro- up to millifluidic reactor dimension for the synthesis of a larger quantity of UV-emitting ZnO nanocrystals (a gram scale per day). The influence of reactor dimension associated with hydrodynamics on physico-chemical characteristics was investigated. ZnO nanocrystals formation mechanism was studied as a function of the residence time in our continuous supercritical fluids process for the understanding of the nucleation and growth of the nanocrystals. Moreover, ZnO nanocrystals formation mechanism determines UV-emitting properties of this material. The optical properties at room and low temperature were deeply investigated with comparing to the PL emission of several types of ZnO particles and single crystal for the understanding of the nature of UV emission.

Le but de la thèse est d'étudier l'influence de la microstructure des composites ZnO/TiO2 sur leurs propriétés dans la dégradation photocatalytique des polluants organiques et dans l'oxydation de l'eau photoassistée. Pour réaliser cette étude, nous avons choisi la conception basée sur des nano bâtonnets ZnO supportés sur une électrode de verre recouverte d'ITO (Indium Tin Oxide). Les nano bâtonnets de ZnO ont ensuite été recouverts d'une couche de TiO2 dans différentes conditions. La composition et la microstructure des composites ZnO(cœur)/TiO2(coquille) ont été modifiées dans le but d'élucider comment ces paramètres influencent leur activité photocatalytique. La couche TiO2 de morphologie différente (discontinue ou compacte) a été élaborée. Nous avons montré que le composite contenant la couche de TiO2 discontinue possède une activité plus élevée dans la dégradation de MB et dans l'oxydation de H2O sous 400 nm. Cette photoactivité améliorée a été attribuée à une meilleure accessibilité pour les réactifs de l'interface ZnO/TiO2 à travers la couche de TiO2. Aussi nous avons pu améliorer l'activité des composites sous la lumière visible. Dans ce but, les composites constitués de nano bâtonnets de ZnO supportés sur ITO ont été recouverts de TiO2 dopé à l'azote et décorés de nanoparticules d'or. Il a été trouvé que même une faible charge d'or (0,37% at.) permet une augmentation de 60% de la vitesse de décoloration photocatalytique du MB sous la lumière visible par rapport à l'échantillon sans or en raison de l'effet plasmonique. Un dopage simultané à l'azote et à l'or a permis également de multiplier par trois le photocourant dans l'oxydation photoassistée de l'eau. / The aim of the thesis is to study the influence of microstructure of ZnO/TiO2 composites on their properties in photocatalytic degradation of organic pollutants, and in photoassisted water oxidation. To realize such study we chose the design based on ZnO nanorods supported on ITO (Indium Tin Oxide)-coated glass electrode. The ZnO nanorods were then covered with a layer of TiO2 under different conditions. The composition and microstructure of the obtained ZnO(core)/TiO2(shell) composites were modified in the aim to elucidate how these parameters influence their photocatalytic activity. The results of studies lead to elaboration of two most distinctive variants of sol-gel procedure that allow to deposit TiO2 layers of controlled thicknesses and different morphology (rugged or compact). The composite containing the rugged TiO2 layer was shown to possess significantly higher activity in MB degradation and in photoassisted H2O oxidation under 400 nm. This improved photoactivity was attributed to a higher porosity and better accessibility of ZnO/TiO2 interface region through the rugged TiO2 layer by the reagents. The effort was also made to enhance the visible light activity of the composites. To this aim the composites consisting of ITO-supported ZnO nanorods covered with nitrogen-doped titanium dioxide and decorated with Au nanoparticles. It was found that even a low Au loading (0.37% at.) resulted in 60% enhancement of photocatalytic decolorization of MB under visible light with respect to the Au-free sample owing to plasmonic effects. A simultaneous N-doping and Au decoration allowed also to multiply by three the photocurrent in photoassited water oxidation.

Les réseaux bidimensionnels de nanofils (NFs) d’oxyde de zinc (ZnO) aléatoirement orientés, ou nanonets (pour « nanowire networks »), constituent des nanostructures innovantes et prometteuses pour de nombreuses applications. L’objectif de cette thèse est de développer des nanonets de ZnO en vue d’applications à la détection de molécules biologiques ou gazeuses, en particulier de l’ADN, ceci selon une procédure bas coût et industrialisable. Dans ce but, il est essentiel de bien maitriser les différentes étapes d’élaboration qui sont : (i) le dépôt de couches minces de germination de ZnO sur des substrats de silicium par voie sol-gel, (ii) la croissance de NFs de ZnO sur ces couches de germination par synthèse hydrothermale, et (iii) l’assemblage par filtration sous vide de ces NFs en nanonets de ZnO. Des études approfondies de chacun de ces procédés ont donc été menées. Ces travaux ont permis d’élaborer des couches minces, des NFs et des nanonets de ZnO reproductibles et homogènes dont les propriétés morphologiques sont précisément contrôlées sur une large gamme. Deux protocoles de biofonctionnalisation des nanonets avec de l’ADN ont ensuite été développés et ont abouti à des résultats encourageants mais restant à optimiser. Les nanonets ont également été intégrés au sein de dispositifs fonctionnels et les premières caractérisations électriques ont fourni des résultats prometteurs. A terme, ce travail ouvre la voie à l’intégration collective de NFs de ZnO qui permettrait la réalisation d’une nouvelle génération de capteurs (de biomolécules, de gaz…) à la fois portables, rapides et très sensibles. / Two-dimensional randomly oriented zinc oxide (ZnO) nanowire (NW) networks, or nanonets, represent innovative and promising nanostructures for numerous applications. The objective of this thesis is to develop ZnO nanonets for the detection of biological or gaseous molecules, in particular DNA, by using a low cost and scalable procedure. To this end, it is essential to control the different elaboration steps which are: (i) the deposition of ZnO seed layer films on silicon substrates by sol-gel approach, (ii) the growth of ZnO NWs on these seed layer films by hydrothermal synthesis, and (iii) the assembly of these NWs into ZnO nanonets by vacuum filtration. In-depth studies of each of these processes were thus carried out. This work enabled to elaborate reproducible and homogenous ZnO thin films, NWs and nanonets whose morphological properties are precisely controlled over a wide range. Two DNA biofunctionnalization protocols were then developed for the nanonets and led to encouraging results which need however to be further optimized. The nanonets were also integrated into functional devices and the first electrical characterizations provided promising results. In the longer term, this work opens the way to the collective integration of ZnO NWs which would enable the development of a new generation of portable, fast and ultra-sensitive (bio- or gas-) sensors.

Ce travail de thèse porte sur une meilleure compréhension de la croissance de nanoparticules d'oxyde de zinc élaborées à partir d'une approche organométallique. Au cours de ce travail, une analyse de la taille des nanoparticules en utilisant un outil simple basée sur une représentation bidimentionnelle couplée à une analyse statistique multivariée. Elle permet d'extraire la corrélation éventuelle entre la longueur et la largeur des nanoparticules. Cette approche permet de traiter un ensemble de nanoparticules homogène ou hétérogène en taille et en forme. Comparée à l'approche statistique usuelle qui analyse individuellement la distribution de la longueur et celle de la largeur, notre démarche met très facilement en évidence les différents types de nanoparticule et leur anisotropie (ou non). Pour chaque classe de nano-objets considérée, la relation entre la longueur et la largeur, c'est-à-dire les corrélations fortes ou faible entre ces deux paramètres, fourni des informations concernant le(s) mécanisme(s) de nucléation-croissance des nanoparticules. Par exemple, cette approche permet de suivre l'effet sur la taille et la forme de nanoparticules préparées par différents procédés (chimiques ou physique). A partir de différentes images de microscopie électronique extraites de la bibliographie ou de nos travaux de recherche, nous avons démontré l'efficacité et la simplicité de cette approche. De plus, nous avons pu revisiter la synthèse organométallique de nanoparticules de ZnO à la lumière de cette nouvelle méthode de traitement des données. Les nanoparticules anisotropes obtenues par hydrolyse du dicyclohexyl zinc comme précurseur organométallique en présence d'alkyl amine uniquement ont donc été analysées. Le mécanisme de formation a été étudié par analyse systématique des images de microscopie électroniques à transmission et une croissance par attachement orienté a pu être mise en évidence. De plus, nous avons montré que la taille des nanabatonnets d'oxyde de zinc peut être facilement contrôlée en modulant la vitesse d'hydrolyse, le temps de maturation du mélange précurseur organométallique et ligand alkyl amine avant le début de l'hydrolyse, la nature du ligand et la quantité d'eau introduite. Enfin, pendant ce travail, nous avons observé la gélification des milieux réactionnels. L'étude de ce phénomène a permis de développer une approche originale permettant de mettre en forme des matériaux hybride organique-inorganiques. En effet, à partir d'un ensemble d'expériences utilisant la rhéologie, la RMN, la MET, des calculs théoriques, le WAXS ... nous avons pu mettre en évidence une réaction d'oligomérisation entre le précurseur organométallique et les ligands alkyl amine. Cette oligomérisation entre les centres métalliques conduit à la formation de gels, qui peuvent être mise en forme en utilisant des seringues, des tampons ou encore des moules. Des matériaux hybrides d'oxydes métalliques sont ensuite obtenus par hydrolyse du gel. Cette nouvelle approche a été développée pour l'oxyde de zinc puis a été étendue aux oxydes d'étain et de fer. Il s'agit donc d'une approche générale qui ouvre des perspectives intéressantes dans l'utilisation de ces matériaux notamment comme couches sensibles pour des capteurs de gaz. / This work is focused on the better understanding of the formation of zinc oxide anisotropic nanoparticle through an organometallic synthesis. To start on this project, the development of a statistical tool to analyze nanoparticle sizes and shapes was mandatory. A simple 2D plot with a multivariate statistical analysis is proposed in order to extract, in particular, the correlation between length and width in a collection or a mixture of anisotropic particles. Compared to the usual statistics on the length associated to a second and independent statistical analysis of the width, this simple plot easily points out the various types of nanoparticles and their (an)isotropy. For each class of nano-objects, the relationship between width and length (i.e. the strong or weak correlations between these two parameters) may suggest information concerning the nucleation-growth processes. It allows one to follow the effect on the shape and size distribution of physical or chemical processes such as simple ripening. Various electronic microscopy pictures from the literature or from our own syntheses are used as examples to demonstrate the efficiency and simplicity of such an analysis. Furthermore, following the organometallic approach, well defined crystalline zinc oxide nanorods are obtained through the hydrolysis reaction of dicyclohexyl zinc precursor without solvent in presence of primary fatty amine only. Their mechanism of formation is studied through a multivariate analysis of TEM results and an oriented attachment process is demonstrated. Taking advantage of this mechanism, the size of the ZnO nanorods can be easily adjusted tuned by controlling adjusting the hydrolysis rate, the aging time before hydrolysis, the nature of ligand, and/or the amount of water. During such experiments, a gelification of the chemical media are for the first time observed. This is the origin of the last part of our work, which put forward an original approach for outstanding processable and reshapable hybrid materials. Indeed, we unequivocally demonstrate through various complementary experiments (rheology, NMR, TEM, theoretical calculation, WAXS...) the formation of oligomeric structures in a mixture of fatty amine with organometallic compounds. This oligomerization reaction between the metallic centers induces the formation of a gel which can be processed into fibers, stamped patterns or molded pieces. Metal oxide hybrid materials are obtained merely by hydrolysis of the organometallic gel, which are furthermore liquid crystal. This unprecedented route towards easily processable hydrid and metal oxide materials is demonstrated for zinc oxide and extended to other metal oxides such as tin oxide and iron oxide, proving the universality of the method and paving the way, for example, to new sensitive gas sensors layers.