Notre thèse consiste en l’étude des relations entre la morphologie microscopique et les propriétés optoélectroniques de films minces de matériaux organiques pi-conjugués. En particulier, nous avons porté notre attention sur des oligomères, polymères et copolymères pi-conjugués à base de thiophène et/ou de fluorène, particulièrement intéressants pour des applications dans des dispositifs optiques et électroniques « plastiques ». Nous avons montré que l’assemblage des molécules peut mener à des (nano)structures de taille et de forme spécifiques, par exemple des structures fibrillaires (unidimensionnelles), des plaquettes (bidimensionnelles), ou des agrégats non-texturés, en fonction de l’architecture moléculaire, du solvant et du substrat utilisés dans la préparation des films minces. La modélisation moléculaire nous a permis d’une part de proposer des modèles d’assemblages de molécules au sein des différentes structures, et d’autre part de mieux comprendre l’importance des interactions molécule-molécule et molécule-surface. Nous avons ainsi pu établir les relations entre l’ordre structural au sein de ces dépôts minces et les propriétés optiques et électroniques, en étudiant notamment la photoluminescence à l’état solide ou le transport de charges dans des transistors à effet de champ. Nous avons également eu recours à des techniques de lithographie "douce" pour contrôler l’assemblage des molécules conjuguées, ce qui a permis d’améliorer les performances des dispositifs électroniques. Globalement, les résultats obtenus apportent une meilleure compréhension des relations entre l’organisation des molécules conjuguées à l’état solide et les propriétés optoélectroniques des matériaux conjugués semiconducteurs.