A propia película reflicte ou absorbe selectivamente a luz incidente, e a súa cor é o resultado das propiedades ópticas da película. A cor das películas delgadas xérase pola luz reflectida, polo que cómpre ter en conta dous aspectos, concretamente a cor intrínseca xerada polas características de absorción dos materiais de película delgada non transparentes para o espectro de luz visible e a cor de interferencia xerada por reflexións múltiples de materiais de película delgada transparentes ou lixeiramente absorbentes.
1. Cor intrínseca
As características de absorción dos materiais de película fina opacos ao espectro de luz visible levan á aparición de cores intrínsecas, e o proceso máis importante é a transición da enerxía fotónica absorbida polos electróns. Para os materiais condutores, os electróns absorben a enerxía fotónica na banda de valencia parcialmente chea para pasar a un estado de alta enerxía non cheo por riba do nivel de Fermi, o que se denomina transición en banda. Para os semicondutores ou materiais illantes, existe unha fenda de enerxía entre a banda de valencia e a banda de condución. Só os electróns cunha enerxía absorbida maior que o ancho da fenda de enerxía poden cruzar a fenda e pasar da banda de valencia á banda de condución, o que se coñece como transición interbanda. Independentemente do tipo de transición, causará inconsistencia entre a luz reflectida e a luz absorbida, o que fai que o material mostre a súa cor intrínseca. Os materiais con anchos de banda prohibida maiores que o límite ultravioleta visible, como os maiores de 3,5 eV, son transparentes para o ollo humano. O ancho de banda prohibida dos materiais con banda prohibida estreita é menor que o límite infravermello do espectro visible e, se é menor que 1,7 eV, aparece negro. Os materiais con anchos de banda na zona media poden presentar cores características. O dopaxe pode causar transicións interbanda en materiais con amplos ocos de enerxía. Os elementos dopantes crean un nivel de enerxía entre os ocos de enerxía, dividíndoos en dous intervalos de enerxía máis pequenos. Os electróns que absorben menor enerxía tamén poden sufrir transicións, o que fai que o material transparente orixinal presente cor.
1. Cor de interferencia
Os materiais de película fina transparentes ou lixeiramente absorbentes presentan cores de interferencia debido ás súas múltiples reflexións da luz. A interferencia é o cambio de amplitude que se produce despois da superposición de ondas. Na vida real, se hai unha película de aceite na superficie da poza de auga, pódese observar que a película de aceite presenta iridescencia, que é a cor producida pola interferencia típica da película. Depositando unha capa fina de película de óxido transparente sobre un substrato metálico pódense obter moitas cores novas mediante a interferencia. Se unha soa lonxitude de onda de luz incide desde a atmosfera sobre a superficie da capa transparente, unha parte dela reflíctese na superficie da película fina e regresa directamente á atmosfera; a outra parte sofre refracción a través da película transparente e reflíctese na interface do substrato da película. Despois, continúa transmitindo a película transparente e refractándose na interface entre a película e a atmosfera antes de regresar á atmosfera. Os dous darán lugar a unha diferenza de traxectoria óptica e a unha interferencia superposta.
Data de publicación: 30 de xuño de 2023