De film zelf reflecteert of absorbeert selectief invallend licht, en de kleur is het resultaat van de optische eigenschappen van de film. De kleur van dunne films wordt gegenereerd door gereflecteerd licht, dus er moeten twee aspecten in overweging worden genomen: de intrinsieke kleur die wordt gegenereerd door de absorptie-eigenschappen van niet-transparante dunnefilmmaterialen voor het zichtbare lichtspectrum, en de interferentiekleur die wordt gegenereerd door meervoudige reflecties van transparante of licht absorberende dunnefilmmaterialen.
1.Intrinsieke kleur
De absorptie-eigenschappen van ondoorzichtige dunnefilmmaterialen voor het zichtbare lichtspectrum leiden tot het ontstaan van intrinsieke kleuren, en het belangrijkste proces is de overgang van door elektronen geabsorbeerde fotonenergie. Bij geleidende materialen absorberen de elektronen fotonenergie in de gedeeltelijk gevulde valentieband om over te gaan naar een ongevulde hoge-energietoestand boven het ferminiveau, wat een in-bandovergang wordt genoemd. Bij halfgeleiders of isolatiematerialen is er een energiekloof tussen de valentieband en de geleidingsband. Alleen elektronen met een geabsorbeerde energie groter dan de breedte van de energiekloof kunnen de kloof passeren en overgaan van de valentieband naar de geleidingsband, de zogenaamde interbandovergang. Ongeacht het type overgang, het zal inconsistentie veroorzaken tussen gereflecteerd licht en geabsorbeerd licht, waardoor het materiaal zijn intrinsieke kleur vertoont. Materialen met een bandkloofbreedte groter dan de zichtbare ultraviolette limiet, zoals die groter zijn dan 3,5 eV, zijn transparant voor het menselijk oog. De bandgapbreedte van materialen met een smalle bandgap is kleiner dan de infraroodlimiet van het zichtbare spectrum. Als deze kleiner is dan 1,7 eV, lijkt het zwart. Materialen met bandbreedtes in het middengebied kunnen karakteristieke kleuren vertonen. Doping kan interbandovergangen veroorzaken in materialen met brede energiekloven. Dopingelementen creëren een energieniveau tussen de energiekloven en verdelen deze in twee kleinere energie-intervallen. Elektronen die lagere energie absorberen, kunnen ook overgangen ondergaan, waardoor het oorspronkelijke transparante materiaal kleur vertoont.
1.Interferentiekleur
Transparante of licht absorberende dunnefilmmaterialen vertonen interferentiekleuren vanwege hun meervoudige reflecties van licht. Interferentie is de verandering in amplitude die optreedt na de superpositie van golven. In het echte leven, als er een oliefilm op het oppervlak van een waterplas ligt, kan worden waargenomen dat de oliefilm iriserend is, wat de kleur is die wordt geproduceerd door typische filminterferentie. Het afzetten van een dunne laag transparante oxidefilm op een metalen substraat kan door interferentie vele nieuwe kleuren verkrijgen. Als licht met één golflengte vanuit de atmosfeer op het oppervlak van de transparante laag valt, wordt een deel ervan gereflecteerd op het oppervlak van de dunne film en keert direct terug naar de atmosfeer; het andere deel ondergaat refractie door de transparante film en reflecteert aan het grensvlak tussen de film en het substraat. Vervolgens blijft de transparante film doorgelaten en gebroken aan het grensvlak tussen de film en de atmosfeer voordat het terugkeert naar de atmosfeer. Beide zullen resulteren in een optisch padverschil en gesuperponeerde interferentie.
Plaatsingstijd: 30 juni 2023