Bản thân màng phim phản xạ hoặc hấp thụ ánh sáng tới một cách có chọn lọc, và màu sắc của nó là kết quả của các tính chất quang học của màng phim. Màu sắc của màng mỏng được tạo ra bởi ánh sáng phản xạ, vì vậy cần phải xem xét hai khía cạnh, cụ thể là màu sắc nội tại được tạo ra bởi các đặc tính hấp thụ của vật liệu màng mỏng không trong suốt đối với quang phổ ánh sáng khả kiến và màu giao thoa được tạo ra bởi nhiều lần phản xạ của vật liệu màng mỏng trong suốt hoặc hấp thụ nhẹ.
1. Màu sắc bên trong
Đặc tính hấp thụ của vật liệu màng mỏng mờ đục đối với quang phổ ánh sáng khả kiến dẫn đến sự xuất hiện của các màu sắc nội tại và quá trình quan trọng nhất là quá trình chuyển đổi năng lượng photon được hấp thụ bởi các electron. Đối với vật liệu dẫn điện, các electron hấp thụ năng lượng photon trong dải hóa trị được lấp đầy một phần để chuyển sang trạng thái năng lượng cao chưa lấp đầy trên mức Fermi, được gọi là quá trình chuyển đổi trong dải. Đối với chất bán dẫn hoặc vật liệu cách điện, có một khoảng cách năng lượng giữa dải hóa trị và dải dẫn. Chỉ những electron có năng lượng hấp thụ lớn hơn chiều rộng của khoảng cách năng lượng mới có thể vượt qua khoảng cách và chuyển từ dải hóa trị sang dải dẫn, được gọi là quá trình chuyển đổi liên dải. Bất kể loại chuyển đổi nào, nó sẽ gây ra sự không nhất quán giữa ánh sáng phản xạ và ánh sáng hấp thụ, khiến vật liệu thể hiện màu sắc nội tại của nó. Vật liệu có chiều rộng khoảng cách dải lớn hơn giới hạn tia cực tím khả kiến, chẳng hạn như những vật liệu lớn hơn 3,5eV, thì trong suốt đối với mắt người. Chiều rộng khoảng cách dải của vật liệu khoảng cách dải hẹp nhỏ hơn giới hạn hồng ngoại của quang phổ khả kiến và nếu nhỏ hơn 1,7eV, vật liệu sẽ có màu đen. Vật liệu có băng thông ở vùng giữa có thể biểu hiện màu sắc đặc trưng. Pha tạp có thể gây ra sự chuyển đổi giữa các dải trong vật liệu có khoảng cách năng lượng rộng. Các nguyên tố pha tạp tạo ra một mức năng lượng giữa các khoảng cách năng lượng, chia chúng thành hai khoảng năng lượng nhỏ hơn. Các electron hấp thụ năng lượng thấp hơn cũng có thể trải qua quá trình chuyển đổi, dẫn đến vật liệu trong suốt ban đầu có màu sắc.
1.Màu giao thoa
Vật liệu màng mỏng trong suốt hoặc hấp thụ nhẹ thể hiện màu giao thoa do phản xạ ánh sáng nhiều lần của chúng. Giao thoa là sự thay đổi biên độ xảy ra sau khi chồng chập sóng. Trong cuộc sống, nếu có một màng dầu trên bề mặt vũng nước, có thể quan sát thấy màng dầu biểu hiện hiện tượng óng ánh, đây là màu do giao thoa màng điển hình tạo ra. Việc lắng đọng một lớp màng oxit trong suốt mỏng trên một chất nền kim loại có thể thu được nhiều màu mới thông qua giao thoa. Nếu một bước sóng ánh sáng đơn lẻ chiếu từ khí quyển lên bề mặt của lớp trong suốt, một phần của nó bị phản xạ trên bề mặt của màng mỏng và trực tiếp trở lại khí quyển; phần còn lại trải qua quá trình khúc xạ qua màng trong suốt và phản xạ tại giao diện chất nền màng. Sau đó tiếp tục truyền màng trong suốt và khúc xạ tại giao diện giữa màng và khí quyển trước khi trở lại khí quyển. Cả hai sẽ dẫn đến sự khác biệt đường đi quang học và giao thoa chồng chập.
Thời gian đăng: 30-06-2023