Samotná fólia selektívne odráža alebo absorbuje dopadajúce svetlo a jej farba je výsledkom optických vlastností fólie. Farba tenkých vrstiev je generovaná odrazeným svetlom, takže je potrebné zvážiť dva aspekty, a to vnútornú farbu generovanú absorpčnými vlastnosťami nepriehľadných tenkovrstvových materiálov pre spektrum viditeľného svetla a interferenčnú farbu generovanú viacnásobnými odrazmi priehľadných alebo mierne absorbujúcich tenkovrstvových materiálov.
1. Vnútorná farba
Absorpčné charakteristiky nepriehľadných tenkovrstvových materiálov vo viditeľnom svetelnom spektre vedú k vzniku vnútorných farieb a najdôležitejším procesom je prechod fotónovej energie absorbovanej elektrónmi. Pri vodivých materiáloch elektróny absorbujú fotónovú energiu v čiastočne vyplnenom valenčnom pásme a prechádzajú do nevyplneného stavu s vysokou energiou nad Fermiho hladinou, čo sa nazýva vnútropásmový prechod. Pri polovodičoch alebo izolačných materiáloch existuje energetická medzera medzi valenčným pásmom a vodivostným pásmom. Iba elektróny s absorbovanou energiou väčšou ako je šírka energetickej medzery môžu prekonať medzeru a prejsť z valenčného pásma do vodivostného pásma, čo je známe ako medzipásmový prechod. Bez ohľadu na druh prechodu to spôsobí nekonzistentnosť medzi odrazeným a absorbovaným svetlom, čo spôsobí, že materiál prejaví svoju vnútornú farbu. Materiály so šírkou medzery pásma väčšou ako je limit viditeľného ultrafialového žiarenia, ako napríklad tie, ktoré sú väčšie ako 3,5 eV, sú pre ľudské oko priehľadné. Šírka medzery pásma materiálov s úzkou medzerou pásma je menšia ako infračervený limit viditeľného spektra a ak je menšia ako 1,7 eV, javí sa ako čierny. Materiály so šírkami pásma v strednej oblasti môžu vykazovať charakteristické farby. Dopovanie môže spôsobiť medzipásmové prechody v materiáloch so širokými energetickými medzerami. Dopujúce prvky vytvárajú energetickú hladinu medzi energetickými medzerami, čím ich rozdeľujú na dva menšie energetické intervaly. Elektróny, ktoré absorbujú nižšiu energiu, môžu tiež prejsť prechodmi, čoho výsledkom je pôvodný priehľadný materiál, ktorý má farbu.
1. Interferenčná farba
Priehľadné alebo mierne absorbujúce tenkovrstvové materiály vykazujú interferenčné farby v dôsledku viacnásobných odrazov svetla. Interferencia je zmena amplitúdy, ku ktorej dochádza po superpozícii vĺn. V reálnom živote, ak je na povrchu vodnej kaluže olejový film, možno pozorovať, že olejový film vykazuje iridescenciu, čo je farba vytvorená typickou interferenciou filmu. Nanesením tenkej vrstvy priehľadného oxidového filmu na kovový substrát je možné interferenciou získať mnoho nových farieb. Ak z atmosféry dopadá na povrch priehľadnej vrstvy svetlo s jednou vlnovou dĺžkou, časť z neho sa odráža od povrchu tenkého filmu a priamo sa vracia do atmosféry; druhá časť sa láme cez priehľadný film a odráža sa na rozhraní medzi filmom a substrátom. Potom pokračuje v prepúšťaní priehľadného filmu a láme sa na rozhraní medzi filmom a atmosférou, kým sa nevráti do atmosféry. Tieto dva faktory vedú k optickému rozdielu dráhy a superponovanej interferencii.
Čas uverejnenia: 30. júna 2023