Sam film selektywnie odbija lub pochłania padające światło, a jego kolor jest wynikiem właściwości optycznych filmu. Kolor cienkich filmów jest generowany przez odbite światło, więc należy wziąć pod uwagę dwa aspekty, a mianowicie kolor wewnętrzny generowany przez właściwości absorpcyjne nieprzezroczystych materiałów cienkowarstwowych dla widzialnego widma światła oraz kolor interferencyjny generowany przez wielokrotne odbicia przezroczystych lub lekko absorbujących materiałów cienkowarstwowych.
1. Kolor wewnętrzny
Charakterystyka absorpcji nieprzezroczystych materiałów cienkowarstwowych w widzialnym spektrum światła prowadzi do pojawienia się kolorów własnych, a najważniejszym procesem jest przejście energii fotonów pochłoniętej przez elektrony. W przypadku materiałów przewodzących elektrony pochłaniają energię fotonów w częściowo wypełnionym paśmie walencyjnym, aby przejść do niewypełnionego stanu o wysokiej energii powyżej poziomu Fermiego, co nazywa się przejściem wewnątrzpasmowym. W przypadku półprzewodników lub materiałów izolacyjnych istnieje przerwa energetyczna między pasmem walencyjnym a pasmem przewodnictwa. Tylko elektrony o pochłoniętej energii większej niż szerokość przerwy energetycznej mogą przekroczyć przerwę i przejść z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa, co jest znane jako przejście międzypasmowe. Niezależnie od rodzaju przejścia, spowoduje ono niespójność między światłem odbitym a światłem pochłoniętym, co powoduje, że materiał wykazuje swój kolor własny. Materiały o szerokości przerwy energetycznej większej niż granica widzialnego ultrafioletu, takie jak te większe niż 3,5 eV, są przezroczyste dla ludzkiego oka. Szerokość przerwy energetycznej materiałów o wąskiej przerwie energetycznej jest mniejsza niż granica podczerwieni widzialnego widma, a jeśli jest mniejsza niż 1,7 eV, materiał wydaje się czarny. Materiały o szerokości pasma w środkowym obszarze mogą wykazywać charakterystyczne kolory. Domieszkowanie może powodować przejścia międzypasmowe w materiałach o szerokich przerwach energetycznych. Elementy domieszkujące tworzą poziom energetyczny między przerwami energetycznymi, dzieląc je na dwa mniejsze przedziały energetyczne. Elektrony, które pochłaniają niższą energię, mogą również ulegać przejściom, co powoduje, że oryginalny przezroczysty materiał prezentuje kolor.
1.Kolor interferencyjny
Przezroczyste lub lekko absorbujące cienkie materiały filmowe wykazują kolory interferencyjne ze względu na wielokrotne odbicia światła. Interferencja to zmiana amplitudy, która występuje po superpozycji fal. W życiu, jeśli na powierzchni kałuży znajduje się film olejowy, można zaobserwować, że film olejowy wykazuje Iridescencję, która jest kolorem wytwarzanym przez typową interferencję filmu. Nałożenie cienkiej warstwy przezroczystego filmu tlenkowego na podłoże metalowe może uzyskać wiele nowych kolorów poprzez interferencję. Jeśli pojedyncza długość fali światła pada z atmosfery na powierzchnię warstwy przezroczystej, jego część odbija się na powierzchni cienkiego filmu i bezpośrednio powraca do atmosfery; Pozostała część ulega załamaniu przez przezroczysty film i odbija się na granicy między filmem a podłożem filmu. Następnie kontynuuj transmisję przezroczystego filmu i załamuj się na granicy między filmem a atmosferą przed powrotem do atmosfery. Oba te zjawiska spowodują różnicę ścieżek optycznych i nałożoną interferencję.
Czas publikacji: 30-06-2023