Сам филм селективно рефлектује или апсорбује упадну светлост, а његова боја је резултат оптичких својстава филма. Боја танких филмова настаје рефлектованом светлошћу, тако да је потребно узети у обзир два аспекта, наиме, унутрашњу боју коју стварају апсорпционе карактеристике непрозирних танких филмских материјала за видљиви светлосни спектар и интерференцијску боју коју стварају вишеструке рефлексије прозирних или благо апсорбујућих танких филмских материјала.
1. Унутрашња боја
Карактеристике апсорпције непрозирних танкослојних материјала у видљивом спектру светлости доводе до појаве унутрашњих боја, а најважнији процес је прелазак енергије фотона коју апсорбују електрони. Код проводних материјала, електрони апсорбују енергију фотона у делимично попуњеном валентном појасу да би прешли у непопуњено високо енергетско стање изнад Фермијевог нивоа, што се назива прелаз унутар појаса. Код полупроводника или изолационих материјала постоји енергетски јаз између валентног појаса и проводног појаса. Само електрони са апсорбованом енергијом већом од ширине енергетског јаза могу да пређу јаз и пређу из валентног појаса у проводни појас, што је познато као међупојасни прелаз. Без обзира на врсту прелаза, он ће изазвати несклад између рефлектоване и апсорбоване светлости, што доводи до тога да материјал показује своју унутрашњу боју. Материјали са ширином забрањене зоне већом од границе видљивог ултраљубичастог зрачења, као што су они већи од 3,5 eV, провидни су за људско око. Ширина забрањене зоне код материјала са уским забрањеним зоном је мања од инфрацрвене границе видљивог спектра, а ако је мања од 1,7 eV, изгледа црно. Материјали са пропусним опсезима у средњем подручју могу показивати карактеристичне боје. Допирање може изазвати међузонске прелазе у материјалима са широким енергетским јазовима. Допирајући елементи стварају енергетски ниво између енергетских јаза, делећи их на два мања енергетска интервала. Електрони који апсорбују нижу енергију такође могу проћи кроз прелазе, што резултира тиме да оригинални транспарентни материјал показује боју.
1. Боја интерференције
Провидни или благо апсорбујући танкослојни материјали показују интерференцијске боје због вишеструких рефлексија светлости. Интерференција је промена амплитуде која се јавља након суперпозиције таласа. У животу, ако постоји уљани филм на површини водене локве, може се приметити да уљани филм показује иридесценцију, што је боја настала типичном интерференцијом филма. Наношењем танког слоја провидног оксидног филма на металну подлогу може се добити много нових боја путем интерференције. Ако једна таласна дужина светлости падне из атмосфере на површину провидног слоја, део се рефлектује на површини танког филма и директно се враћа у атмосферу; други део се прелама кроз провидни филм и рефлектује на граници између филма и подлоге. Затим се наставља пренос кроз провидни филм и прелама се на граници између филма и атмосфере пре него што се врати у атмосферу. Обоје ће резултирати оптичком разликом путање и суперпонираном интерференцијом.
Време објаве: 30. јун 2023.