Film itu sendiri secara selektif memantulkan atau menyerap cahaya yang datang, dan warnanya merupakan hasil dari sifat optik film tersebut. Warna film tipis dihasilkan oleh cahaya yang dipantulkan, sehingga dua aspek perlu dipertimbangkan, yaitu warna intrinsik yang dihasilkan oleh karakteristik penyerapan bahan film tipis yang tidak transparan untuk spektrum cahaya tampak, dan warna interferensi yang dihasilkan oleh beberapa pantulan bahan film tipis yang transparan atau sedikit menyerap.
1.Warna intrinsik
Karakteristik penyerapan bahan film tipis buram terhadap spektrum cahaya tampak menyebabkan munculnya warna intrinsik, dan proses yang paling penting adalah transisi energi foton yang diserap oleh elektron. Untuk bahan konduktif, elektron menyerap energi foton dalam pita valensi yang terisi sebagian untuk bertransisi ke keadaan energi tinggi yang tidak terisi di atas level Fermi, yang disebut transisi dalam pita. Untuk semikonduktor atau bahan isolasi, terdapat celah energi antara pita valensi dan pita konduksi. Hanya elektron dengan energi yang diserap lebih besar dari lebar celah energi yang dapat melintasi celah dan bertransisi dari pita valensi ke pita konduksi, yang dikenal sebagai transisi antar pita. Apa pun jenis transisinya, hal itu akan menyebabkan ketidakkonsistenan antara cahaya yang dipantulkan dan cahaya yang diserap, yang menyebabkan bahan tersebut menunjukkan warna intrinsiknya. Bahan dengan lebar celah pita lebih besar dari batas ultraviolet tampak, seperti yang lebih besar dari 3,5eV, transparan bagi mata manusia. Lebar celah pita bahan celah pita sempit lebih kecil dari batas inframerah spektrum tampak, dan jika kurang dari 1,7eV, tampak hitam. Bahan dengan lebar pita di area tengah dapat menunjukkan warna yang khas. Doping dapat menyebabkan transisi antarpita pada bahan dengan celah energi yang lebar. Elemen doping menciptakan tingkat energi di antara celah energi, membaginya menjadi dua interval energi yang lebih kecil. Elektron yang menyerap energi lebih rendah juga dapat mengalami transisi, sehingga menghasilkan bahan transparan asli yang menampilkan warna.
1. Warna interferensi
Bahan film tipis yang transparan atau sedikit menyerap menunjukkan warna interferensi karena banyaknya pantulan cahaya. Interferensi adalah perubahan amplitudo yang terjadi setelah superposisi gelombang. Dalam kehidupan, jika ada lapisan minyak di permukaan genangan air, dapat diamati bahwa lapisan minyak tersebut menunjukkan Iridescence, yaitu warna yang dihasilkan oleh interferensi film yang khas. Mendepositkan lapisan tipis film oksida transparan pada substrat logam dapat memperoleh banyak warna baru melalui interferensi. Jika satu panjang gelombang cahaya datang dari atmosfer ke permukaan lapisan transparan, sebagian darinya dipantulkan pada permukaan film tipis dan langsung kembali ke atmosfer; Bagian lainnya mengalami refraksi melalui film transparan dan dipantulkan pada antarmuka substrat film. Kemudian terus mentransmisikan film transparan dan membiaskan pada antarmuka antara film dan atmosfer sebelum kembali ke atmosfer. Keduanya akan menghasilkan perbedaan lintasan optik dan interferensi superimposed.
Waktu posting: 30-Jun-2023