Sam film selektivno reflektuje ili apsorbuje upadnu svjetlost, a njegova boja je rezultat optičkih svojstava filma. Boja tankih filmova nastaje reflektovanom svjetlošću, tako da je potrebno uzeti u obzir dva aspekta, naime intrinzičnu boju koju generišu apsorpcione karakteristike neprozirnih tankih filmova za vidljivi svjetlosni spektar i interferencijsku boju koju generišu višestruke refleksije prozirnih ili slabo apsorbujućih tankih filmova.
1. Intrinzična boja
Apsorpcijske karakteristike neprozirnih tankoslojnih materijala u vidljivom svjetlosnom spektru dovode do pojave intrinzičnih boja, a najvažniji proces je prijelaz energije fotona apsorbirane od strane elektrona. Kod provodljivih materijala, elektroni apsorbiraju energiju fotona u djelomično popunjenom valentnom pojasu kako bi prešli u nepopunjeno visokoenergetsko stanje iznad Fermijevog nivoa, što se naziva prijelaz unutar pojasa. Kod poluprovodnika ili izolacijskih materijala postoji energetski jaz između valentnog pojasa i provodnog pojasa. Samo elektroni s apsorbiranom energijom većom od širine energetskog jaza mogu preći jaz i prijeći iz valentnog pojasa u provodni pojas, što je poznato kao prijelaz između pojaseva. Bez obzira na vrstu prijelaza, on će uzrokovati nekonzistentnost između reflektirane i apsorbirane svjetlosti, što uzrokuje da materijal pokaže svoju intrinzičnu boju. Materijali sa širinom zabranjenog pojasa većom od granice vidljivog ultraljubičastog zračenja, kao što su oni veći od 3,5 eV, prozirni su za ljudsko oko. Širina zabranjenog pojasa materijala s uskim zabranjenim pojasom je manja od infracrvene granice vidljivog spektra, a ako je manja od 1,7 eV, izgleda crno. Materijali sa širinama pojasa u srednjem području mogu pokazivati karakteristične boje. Dopiranje može uzrokovati međupojasne prijelaze u materijalima sa širokim energetskim prazninama. Dopirni elementi stvaraju energetski nivo između energetskih praznina, dijeleći ih na dva manja energetska intervala. Elektroni koji apsorbiraju nižu energiju također mogu proći kroz prijelaze, što rezultira time da originalni prozirni materijal pokazuje boju.
1. Boja interferencije
Prozirni ili slabo apsorbirajući tankoslojni materijali pokazuju interferencijske boje zbog višestrukih refleksija svjetlosti. Interferencija je promjena amplitude koja se javlja nakon superpozicije valova. U životu, ako postoji uljni film na površini vodene lokve, može se primijetiti da uljni film pokazuje iridescenciju, što je boja proizvedena tipičnom interferencijom filma. Nanošenjem tankog sloja prozirnog oksidnog filma na metalnu podlogu mogu se dobiti mnoge nove boje putem interferencije. Ako jedna valna dužina svjetlosti upadne iz atmosfere na površinu prozirnog sloja, dio se reflektira na površini tankog filma i direktno se vraća u atmosferu; drugi dio se prelama kroz prozirni film i reflektira se na granici filma i podloge. Zatim se propušta kroz prozirni film i prelama se na granici između filma i atmosfere prije povratka u atmosferu. To dvoje će rezultirati optičkom razlikom puta i superponiranom interferencijom.
Vrijeme objave: 30. juni 2023.