Abstract
Purpose: HCD ion plating apparatus by hollow cathod discharge method was fabricated and TiN films were deposited on stainless steel by this apparatus with increasing in $N_2$ gas flow and the fine color changes of TiN films were analyzed. Methods: The spectroradiometer and spectrophotometer were used to observe optically the fine color changes of TiN thin films, and XPS was used to analyze the compositions of TiN thin films with increasing in $N_2$ gas flow. Results: The color coordinate of TiN thin film with $N_2$ 120 sccm gas flow showed (0.382, 0.372) which had the mixed colors of gold and silver, and the color coordinate changed to the increasing value of (x,y) with increasing in $N_2$ gas flow which indicated the deep gold color. It was found that the slopes of the reflectances at 550nm were increased with increasing in $N_2$ gas flow. And from the Ti scans using XPS, it was found that the peak heights of 455 eV derived from TiN composition were increased with increasing in $N_2$ gas flow, while the peak heights of 459 eV from $TiO_2$ composition were decreased. Conclusions: The results obtained above were that the color of TiN film with 120 sccm $N_2$ gas flow had been observed from the mixed color of silver and gold due to TiC, $N_2$, TiN on the surface and TiN, $N_2$ inside film, and the color of TiN films changed a deep gold color with increasing in $N_2$ gas flow due to increasing TiN composition.
목적: Hollow Cathode Discharge방법을 이용한 HCD 이온플레이팅 장비를 제작하였고, 이 장비를 이용하여 stainless steel 위에 TiN 박막을 질소 가스양을 변화하면서 코팅하였으며, 이때 TiN 박막의 미세색상변화를 분석하였다. 방법: 질소 가스에 대한 TiN박막의 미세색상변화를 광학적으로 관찰하기 위해 분광복사계와 분광광도계를 사용하였고, 질소 가스에 대한 TiN 박막의 성분 변화를 알기위해 XPS로 분석하였다. 결과: 질소가스 120 sccm의 TiN 박막의 CIE 색좌표는 (0.382, 0.372)로 은색과 금색의 혼합색으로 나타나고 질소 가스양이 증가함에 따라 x, y값 둘다 조금씩 커져 금색이 점점 진해지는 것을 알 수 있었다. 또한 분광광도계에 의한 TiN 박막의 반사율에 있어서 질소 가스양이 증가함에 따라 550 nm 파장근처에서의 반사율의 기울기가 대체적으로 점점 커지는 것을 알 수 있었다. 그리고 XPS를 사용하여 Ti scan 한 결과, $N_2$ 성분에서 유래된 458 eV의 조그마한 피크는 조금씩 더 들어가며 TiN 성분에서 유래된 455 eV의 큰 피크는 약간씩 커지는 것을 볼 수 있었다. 결론: 질소 가스양이 120 sccm인 TiN 박막에서는 표면에 있는 TiC 성분과 표면과 내부에 존재하는 $N_2$, TiN 성분으로 인해 은색과 금색의 혼합색으로 나타났으나, 질소 가스양이 증가함에 따라 TiN 성분이 다른 성분에 비해 점점 많아져 금색이 점점 진해진 것으로 유추할 수 있었다.
