Tetrafluoromethane monolayer physisorbed on graphite : its orientational walls and its complex phase diagram

Abstract
Neutron diffraction results for a monolayer of CF4 physisorbed on different graphites show the complexity of the system, mainly due to the non spherical shape of the admolecule. From our neutron data and LEED results [6] we recognize at least 6 different phases. These are, with decreasing temperature, liquid, plastic, commensurate solid, incommensurate solid, incommensurate tilted and a surprising triple-peaked incommensurate phase. This low temperature phase is especially studied and compared with different models, of increasing sophistication, based on the concept of small domains with varying degrees of compression which alternate periodically and are limited by different types of walls. These different types of walls are due to the ability of the molecule to have different orientations relative to the substrate. These models give also a tentative explanation to the puzzling fact that diffraction patterns are different according to the graphite substrate used, Papyex or ZYX-Uncar. Finally a tentative phase diagram is given for this complex system.

Résumé
Les études par diffraction de neutrons de la structure de la monocouche de CF4 physisorbée sur différents graphites révèlent la complexité de ce système due principalement à la forme non sphérique de la molécule adsorbée. A partir de nos résultats neutroniques et de résultats de D.E.L. [6] nous ne caractérisons pas moins de 6 phases différentes. En descendant la température : liquide, plastique, commensurable solide, incommensurable solide, incommensurable tournée et une surprenante phase à pic triple. Cette phase basse température est ici soigneusement étudiée et confrontée à des modèles de complexité croissante qui mettent en jeu de petits domaines plus ou moins comprimés, périodiquement alternés et limités par différents types de parois. Ces différentes sortes de parois sont dues aux possibilités d'avoir différentes orientations de la molécule par rapport au substrat. Ces modèles donnent aussi une explication du fait troublant selon lequel les spectres de diffractions dépendent des qualités du substrat utilisé : Papyex ou ZYX-Uncar. Nous avons essayé de construire un diagramme de phase qui résume les résultats connus sur ce système complexe.