J. Phys. France 48, 1963-1973 (1987)
DOI: 10.1051/jphys:0198700480110196300

Electronic structure of small fluorocarbon clusters FpCn (p = 1, 2) observed in secondary ionic mass spectrometry (SIMS). I. Stabilities

M. Leleyter

Groupe de Physique Théorique, Faculté des Sciences, 33, rue Saint-Leu, 80039 Amiens, France

Abstract
The intensities of emission of FpC+n(p = 1-4) and FpC-n (p =1, 2) secondary ions given by a target made of teflon (polytetra-fluoroethylene) under a primary bombardment of 6.5 keV Ar+ ions, show a very strong even-odd effect according to the parity of the number n of carbon atoms. Maxima occur when n is odd for FpC+n (p = 1-3) and when n is even in the other cases (p = 4 ; negative ions). The alternations of F pC+n and FpC-n (p = 1, 2) are interpreted with a CNDO calculation by means of the model of the linear Cn chain similar to the Pitzer and Clementi model. It is then found that the stabilities of the linear clusters are the greatest for FC+2k+1, F2C +2k+1 and for FC- 2k and F2C-2k ions. This agrees with the « correspondence rule » between the emissions of various ions and their stabilities and electronic properties. Besides, in the case of F2C n chains, the calculation shows that the disymmetrical isomers are in the best agreement with the experimental data.

Résumé
Les intensités d'émission des ions secondaires FpC+ n (p = 1-4) et FpC-n (p =1, 2) émis par une cible de téflon (polytétra-fluoroéthylène) sous bombardement primaire par des ions Ar+ de 6,5 keV, présentent des oscillations très marquées suivant la parité du nombre n d'atomes de carbone. Les maximums ont lieu quand n est impair pour FpC+n (p = 1-3) et quand n est pair dans les autres cas (p = 4 ; ions négatifs). On interprète les alternances des ions FpC+n et F PC-n (p = 1, 2) avec un calcul CNDO dans le modèle de la chaîne linéaire Cn analogue à celui de Pitzer et Clementi. On trouve alors que les stabilités relatives des agrégats linéaires sont les plus fortes pour les ions FC+2+k+ 1, F2C+2k+1,FC-2k et F2C-2k, ce qui est en très bon accord avec la « règle de correspondance » entre les émissions des différents ions et leurs stabilités relatives. En outre, dans le cas des chaines F 2Cn, le calcul montre que ce sont les isomères dissymétriques qui donnent le meilleur accord avec les résultats expérimentaux.

PACS
3125 - Electron correlation calculations for atoms and molecules.
3315 - Properties of molecules.
3640 - Atomic and molecular clusters.

Key words
CNDO calculations -- molecular clusters -- organic compounds -- secondary ion mass spectroscopy