오늘 날 전기/전자 소자의 고성능화, 소형화에 따라 소재의 경량화 및 구조의 박막화에 대한 요구가 증대되고 있다. 또한 다양한 소재가 적용된 시장의 발전 및 고객 요구 증가에 따라 카메라, TV, 개인용 컴퓨터 및 인터넷을 포함한 다양한 옵션과 기능이 필수화되고 특히 유연하고 투명한 제품 구현에 대한 연구 개발이 지속적으로 진행되고 있다. 이러한 다양한 기술의 요구 및 융합은 그 목적에 부합하는 맞춤형 특성을 가지는 고 직접화된 소자를 필요로 하며 다가오는 시장의 요구사항을 충족시키기 위한 적합한 소재의 선정과 구조 설계가 필수적이다.

본 논문에서는, 세 가지 유형의 계층 구조를 가지는 복합소재 제조 및 이에 따른 광전자적 특성 변화에 관한 연구를 진행하였다. 구체적으로는 밴드 갭 제어를 위한 전도성 고분자 박막 하이브리드 코팅, 전기적 특성 제어를 위한 그래핀 (RGO)/PGMA-ed (곡선 형 층 구조를 가지는 RGO) 코어-쉘 제조, 그리고 다층 구조의 RGO/PEI 투명 전자파차폐 소재에 관한 연구로 분류 할 수 있다. 첫 번째 장에서는 전도성 고분자 박막 하이브리드 코팅을 통한 밴드 갭 조절에 관한 연구를 진행하였다. 상이한 물질 특성을 갖는 두 개의 단량체를 사용하였고 플라즈마 출력 밀도 (10 - 100 W)를 조절 함으로 다양한 공중 합체 박막을 제조하였다. 플라즈마 화학기상증착 (PECVD, Plasmaenhanced chemical vapor deposition) 공정을 통해 전자적 특성의 조절이 가능하고 유연하며 핀홀이 없는 양질의 PEDOT/PPy 하이브리드 필름을 구현하였다. 출력 밀도에 따라 제조된 PEDOT/PPy 공중합체는 2.6 - 3.3 eV 범위에서 밴드 갭이 조절 가능함을 확인하였다. 두 번째 장에서는 정전기적 자기조립 (Electrostatic self-assembly) 공정을 통해 국부적으로 RGO 층이 고 집적화된 RGO/PGMA-ed 코어–쉘 (core-shell) 제조에 관한 연구를 진행하였다. pH 조절을 통하여 RGO 층의 두께를 정밀하게 제어 할 수 있었고, 서로 다른 쉘 두께를 가지며 안정한 구조를 갖는 RGO/PGMA-ed 코어-쉘 입자를 제조하였다. 제조된 코어-쉘 입자의 RGO 층은 외부 응력 (0 - 140 N)에도 박리 또는 균열이 일어나지 않고 안정했으며 또한 응력에 따라 전기적 특성의 제어가 가능함을 확인하였다. 세 번째로, 투명한 다층구조의 전자파 차폐 소재에 관한 연구를 진행하였다. 전기영동 증착 (EPD, electrophoretic deposition) 공정을 통해 저 전압 (＜ 10V)에서 2D 방향성을 가지며 국부적으로 저 농도 (＜ 0.66 vol%)의 RGO 층이 고 직접화된 RGO/PEI 다층구조의 박막을 제조하였다. 본 연구에서 제작한 다층 구조 RGO/PEI 복합 소재는 73 % 이상의 광 투과율을 유지하면서 최대 6.37 dB의 전자파차폐 성능을 구현하였다.