Les micro-LED (µLED) composées de semi-conducteurs nitrures III-N font aujourd’hui l’objet d’un intérêt croissant auprès des industriels, pour leur potentiel à devenir dans les prochaines années les nouveaux composants constituant les écrans de la nouvelle génération des applications d’affichage et de réalité augmentée. En comparaison avec ses concurrentes OLED (LED organiques) et LCD (écrans à cristaux liquides), la technologie µLED devrait permettre la réalisation d’écrans de plus faible consommation énergétique, ayant une plus longue durée de vie et une meilleure résolution d’image. Cependant, la réalisation de tels dispositifs est extrêmement coûteuse et leur efficacité pour l’émission de lumière est pour l’heure fortement limitée, en particulier pour la couleur rouge (ou émission dans le rouge), rendant cette technologie encore immature et non-commercialisable pour le grand public. Dans ce contexte, l’utilisation de µLED à nanofils à base d’InGaN, qui permet de réaliser l’émission de lumière des trois couleurs composant un pixel (bleu, vert et rouge), peut être une voie prometteuse pour améliorer les performances de cette technologie. Dans cet objectif, ce travail de thèse porte sur l’identification, la limitation et la quantification des défauts non-radiatifs responsables de la perte d’efficacité des µLED à nanofils. Pour ce faire, une étude complète des hétérostructures nanofilaires à puits quantiques InGaN/GaN a été réalisée, couplant leur élaboration par épitaxie par jets moléculaires (MBE) et la caractérisation de leurs propriétés optiques, chimiques, structurales et électriques. Le premier chapitre de ce manuscrit propose un état de l’art recensant les propriétés des matériaux nitrures ainsi que des dispositifs utilisés pour l’émission de lumière visible. Le second chapitre introduit les méthodes d’élaboration et de caractérisations des nanofils utilisées au cours de ce travail de thèse. Le troisième chapitre est consacré à l’identification et à la suppression des centres de recombinaisons non-radiatifs limitant l’efficacité de luminescence des nanofils. A l’aide de multiples techniques de caractérisations optiques, telles que la cathodoluminescence (CL) et la micro-photoluminescence (µPL), on montre que l’ajout d’une UL d’(In)GaN au sein des nanofils améliore significativement leurs propriétés optiques. L’impact des recombinaisons de surface est étudié pour différentes longueurs d’onde d’émission du visible. L’association de ces améliorations se caractérise notamment par une augmentation significative de l’efficacité quantique interne (IQE) de nos structures. L’utilisation de la cathodoluminescence corrélée en temps (TC-CL) à l’échelle du fil unique, a permis l’identification d’une source de défauts non-radiatifs introduits durant la croissance des hétérostructures, qui se traduit par une luminescence inhomogène au sein d’un même fil, et dont la densité varie en fonction du diamètre des nanofils. L’origine de ce défaut non-radiatif a été étudiée plus en détail dans le quatrième chapitre. Une analyse statistique à l’échelle du fil unique des intensités de CL associée au développement d’un modèle a permis d’émettre des hypothèses solides sur la nature de ce défaut responsable de l’inhomogénéité de luminescence observée, et de le quantifier. Une étude basée sur la modification des paramètres de croissance des nanofils, a confirmé la nature du défaut non-radiatif identifié par le modèle. Ce manuscrit se conclue par un chapitre présentant les propriétés électriques des dispositifs LED composés des hétérostructures nanofilaires étudiées. Des pistes sont proposées afin de supprimer les sources de pertes électriques observées.