La pel·lícula en si reflecteix o absorbeix selectivament la llum incident, i el seu color és el resultat de les propietats òptiques de la pel·lícula. El color de les pel·lícules primes es genera per la llum reflectida, per la qual cosa cal tenir en compte dos aspectes, és a dir, el color intrínsec generat per les característiques d'absorció dels materials de pel·lícula prima no transparents per a l'espectre de llum visible, i el color d'interferència generat per múltiples reflexions de materials de pel·lícula prima transparents o lleugerament absorbents.
1. Color intrínsec
Les característiques d'absorció dels materials de pel·lícula fina opaca a l'espectre de llum visible condueixen a l'aparició de colors intrínsecs, i el procés més important és la transició de l'energia fotònica absorbida pels electrons. Per als materials conductors, els electrons absorbeixen l'energia fotònica a la banda de valència parcialment plena per passar a un estat d'alta energia no omplert per sobre del nivell de Fermi, que s'anomena transició en banda. Per als semiconductors o materials aïllants, hi ha una bretxa d'energia entre la banda de valència i la banda de conducció. Només els electrons amb una energia absorbida més gran que l'amplada de la bretxa d'energia poden creuar la bretxa i passar de la banda de valència a la banda de conducció, coneguda com a transició interbanda. Independentment del tipus de transició, causarà inconsistència entre la llum reflectida i la llum absorbida, cosa que fa que el material mostri el seu color intrínsec. Els materials amb amplades de banda prohibida superiors al límit ultraviolat visible, com ara els superiors a 3,5 eV, són transparents a l'ull humà. L'amplada de banda prohibida dels materials de banda prohibida estreta és inferior al límit infraroig de l'espectre visible, i si és inferior a 1,7 eV, apareix negre. Els materials amb amplades de banda a la zona mitjana poden presentar colors característics. El dopatge pot causar transicions interbanda en materials amb grans buits d'energia. Els elements de dopatge creen un nivell d'energia entre els buits d'energia, dividint-los en dos intervals d'energia més petits. Els electrons que absorbeixen menys energia també poden patir transicions, donant lloc a que el material transparent original presenti color.
1. Color d'interferència
Els materials de pel·lícula fina transparents o lleugerament absorbents presenten colors d'interferència a causa de les seves múltiples reflexions de la llum. La interferència és el canvi d'amplitud que es produeix després de la superposició d'ones. A la vida, si hi ha una pel·lícula d'oli a la superfície del bassal d'aigua, es pot observar que la pel·lícula d'oli presenta iridescència, que és el color produït per la interferència típica de la pel·lícula. Dipositar una capa fina de pel·lícula d'òxid transparent sobre un substrat metàl·lic pot obtenir molts colors nous mitjançant la interferència. Si una sola longitud d'ona de llum incideix des de l'atmosfera sobre la superfície de la capa transparent, una part es reflecteix a la superfície de la pel·lícula fina i torna directament a l'atmosfera; l'altra part experimenta refracció a través de la pel·lícula transparent i es reflecteix a la interfície del substrat de la pel·lícula. A continuació, continua transmetent la pel·lícula transparent i es refracta a la interfície entre la pel·lícula i l'atmosfera abans de tornar a l'atmosfera. Els dos donaran lloc a una diferència de camí òptic i a una interferència superposada.
Data de publicació: 30 de juny de 2023