Ces dernières années, les progrès technologiques qui ont conduit à la miniaturisation des systèmes, notamment dans le domaine de la microélectronique, ont profondément changé notre rapport à l’énergie. Bien que les systèmes électroniques embarqués soient aujourd’hui peu consommateurs d’énergie, l’augmentation de leur densité sur une même puce mène malgré tout à des besoins énergétiques globaux considérables. La question de l’alimentation de ces systèmes électroniques a amplifié les travaux de recherche sur les micro-sources d’énergie, capables de récupérer de l’énergie disponible dans l’environnement immédiat du système. En particulier, la récupération d’énergie mécanique par les matériaux piézoélectriques apparaît comme une solution séduisante du fait des possibilités de miniaturisation de ces générateurs piézoélectriques. Cette thèse s’intéresse au développement de dispositifs électromécaniques de conversion de l’énergie à base de nanofils piézoélectriques de ZnO, synthétisés par voie chimique, et plus précisément, par synthèse hydrothermale. Il est question, ici, d’optimiser à la fois les nanofils ZnO pour l’application visée et la structure multicouches des nanogénérateurs, en s’appuyant sur des caractérisations structurales, électriques et fonctionnelles. Dans un premier temps, il a été nécessaire de travailler spécifiquement sur les paramètres de la synthèse, particulièrement sur les conditions de dépôt de la couche d’ensemencement, qui ont permis d’obtenir des réseaux de nanofils extrêmement alignés et de taille homogène. Par ailleurs, le travail sur les concentrations en précurseurs et sur le pH du milieu réactionnel a permis de faire le lien entre vitesse de croissance et taux de défauts des nanofils de ZnO. A pH élevé (11,5), de grandes vitesses de croissance sont constatées, jusqu’à 30-50 nm/min, au détriment du taux de défauts, bien supérieur à celui des nanofils synthétisés à pH neutre (proche de 7,5), qui donne des vitesses de seulement 2-3 nm/min. Ces études ont permis de relier les paramètres de synthèse aux propriétés des nanofils de ZnO, mais aussi aux performances des nanogénérateurs finaux. Cela a également permis de consolider le procédé de fabrication des nanogénérateurs flexibles, sur substrat de polydiméthylsiloxane, et d’obtenir des performances reproductibles. Ainsi, sous une force de compression de 3N (à la fréquence de 5Hz), ils fournissent une tension supérieure à 7 V en circuit-ouvert et une puissance crête de plus de 0,5 µW. En vue de diminuer le nombre d’étapes du procédé et de réduire l’utilisation de ressources métalliques limitées, des efforts ont aussi été menés sur le choix de la structure et des matériaux employés. Ainsi, la double couche or/ZnO, remplissant les rôles d’électrode et de couche de nucléation (nécessaire à la croissance des nanofils de ZnO), peut être remplacée par une seule et unique couche d’un matériau oxyde conducteur. Des nanogénérateurs, intégrant une couche d’oxyde indium-étain (ITO), ont ainsi été fabriqués et testés, affichant des performances prometteuses (5 V, 220 nW). Les résultats obtenus sur ces différents types de nanogénérateurs ont permis de les intégrer dans une chaîne fonctionnelle de récupération et de conversion de l’énergie mécanique, pour charger un supercondensateur. Ces travaux fournissent une preuve de concept des nanogénérateurs piézoélectriques à base de nanofils de ZnO, en tant que micro-sources d’énergie autonomes (AMES). Ces avancées sur la vitesse de croissance des nanofils de ZnO, sur la simplification du procédé de fabrication des nanogénérateurs et sur leurs performances, permettent d’envisager une potentielle industrialisation de ces nanogénérateurs.