Carborundum, également connu sous le nom de carbure de silicium (SiC), peut afficher une gamme de couleurs pour plusieurs raisons:
Variations de la structure cristalline
Le carbure de silicium est un composé présentant de nombreuses formes cristallines différentes, appelés polytypes, qui peut présenter différentes couleurs. Ces polytypes ont des arrangements différents des atomes de silicium et de carbone dans le réseau cristallin., et ces variations peuvent affecter la façon dont le matériau interagit avec la lumière.
Impuretés et défauts
La présence d'impuretés et de défauts au sein du carbure de silicium peut altérer sa couleur. Par exemple, les impuretés d'azote et de bore peuvent provoquer des variations de couleur. L'azote peut induire une couleur jaune à verte, tandis que le bore peut donner lieu à des couleurs bleues ou noires. Défauts dans la structure cristalline, tels que des postes vacants ou des atomes interstitiels, peut également affecter la couleur en modifiant la bande interdite ou en créant des états d'énergie localisés dans la bande interdite, qui à leur tour affectent la façon dont le matériau absorbe et émet de la lumière.
Effets d’épaisseur et de substrat
Les films minces de carbure de silicium peuvent présenter différentes couleurs en fonction de leur épaisseur et du substrat sur lequel ils sont cultivés.. Cela est dû aux effets d'interférence, où la lumière réfléchie par la surface supérieure du film peut interférer avec la lumière réfléchie par la surface inférieure ou l'interface entre le SiC et le substrat. Cela peut entraîner le renforcement ou l'annulation de certaines longueurs d'onde de la lumière., conduisant à l’apparition de différentes couleurs.
Oxydation
Lorsque le carbure de silicium est exposé à l'air à haute température, une couche d'oxyde peut se former à la surface, qui peut également afficher des couleurs différentes en raison des effets d'interférence des couches minces.
Dans les applications industrielles, la couleur des grains ou de la poudre de carbure de silicium peut varier du vert au noir, en fonction de la pureté et du processus exact utilisé pour fabriquer le matériau. Sous forme de pierres précieuses, comme la moissanite (une forme synthétique de SiC), le matériau peut être presque incolore ou peut prendre différentes couleurs grâce à l'introduction de diverses impuretés.
L'affichage coloré, particulièrement remarquable dans l'arc-en-ciel’ carborundum, est principalement dû à l’interaction complexe de la lumière avec les diverses microstructures et impuretés présentes dans les cristaux.
