Samotná fólie selektivně odráží nebo absorbuje dopadající světlo a její barva je výsledkem optických vlastností fólie. Barva tenkých vrstev je generována odraženým světlem, takže je třeba zvážit dva aspekty, a to vnitřní barvu generovanou absorpčními vlastnostmi neprůhledných tenkovrstvých materiálů pro viditelné spektrum světla a interferenční barvu generovanou vícenásobnými odrazy průhledných nebo mírně absorbujících tenkovrstvých materiálů.
1. Vnitřní barva
Absorpční vlastnosti neprůhledných tenkovrstvých materiálů ve viditelném světelném spektru vedou k výskytu vlastních barev a nejdůležitějším procesem je přechod energie fotonů absorbovaných elektrony. U vodivých materiálů elektrony absorbují energii fotonů v částečně zaplněném valenčním pásmu a přecházejí do nezaplněného stavu s vysokou energií nad Fermiho hladinou, což se nazývá přechod v pásmu. U polovodičů nebo izolačních materiálů existuje mezi valenčním pásmem a vodivostním pásmem energetická mezera. Pouze elektrony s absorbovanou energií větší než šířka energetické mezery mohou překonat mezeru a přejít z valenčního pásu do vodivostního pásma, což je známé jako přechod mezi pásmy. Bez ohledu na typ přechodu dojde k nesrovnalosti mezi odraženým a absorbovaným světlem, což způsobí, že materiál projeví svou vlastní barvu. Materiály se šířkou zakázaného pásu větší než je limit viditelného ultrafialového záření, například ty větší než 3,5 eV, jsou pro lidské oko průhledné. Šířka zakázaného pásu u materiálů s úzkým zakázaným pásmem je menší než infračervený limit viditelného spektra a pokud je menší než 1,7 eV, jeví se jako černý. Materiály se šířkou pásma ve střední oblasti mohou vykazovat charakteristické barvy. Doping může způsobit mezipásmové přechody v materiálech se širokými energetickými mezerami. Dopingové prvky vytvářejí energetickou hladinu mezi energetickými mezerami a rozdělují je na dva menší energetické intervaly. Elektrony, které absorbují nižší energii, mohou také procházet přechody, což má za následek, že původní průhledný materiál vykazuje barvu.
1. Interferenční barva
Průhledné nebo mírně absorbující tenkovrstvé materiály vykazují interferenční barvy v důsledku vícenásobných odrazů světla. Interference je změna amplitudy, ke které dochází po superpozici vln. V reálném životě, pokud je na povrchu vodní kaluže olejový film, lze pozorovat iridescenci, což je barva produkovaná typickou interferencí filmu. Nanesením tenké vrstvy průhledného oxidového filmu na kovový substrát lze interferencí získat mnoho nových barev. Pokud z atmosféry dopadá na povrch průhledné vrstvy světlo o jedné vlnové délce, část se od povrchu tenkého filmu odrazí a přímo se vrátí do atmosféry; druhá část se lomí skrz průhledný film a odráží se na rozhraní filmu a substrátu. Poté průhledný film dále propouští světlo a láme se na rozhraní mezi filmem a atmosférou, než se vrátí do atmosféry. Výsledkem obou procesů bude optický dráhový rozdíl a superponovaná interference.
Čas zveřejnění: 30. června 2023