Numéro
J. Phys. France
Volume 45, Numéro 9, septembre 1984
Page(s) 1497 - 1504
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:019840045090149700
J. Phys. France 45, 1497-1504 (1984)
DOI: 10.1051/jphys:019840045090149700

First-order wetting transition in CF4 solid films adsorbed on the (0001) graphite surface

J.M. Gay, M. Bienfait et J. Suzanne

Département de Physique , Faculté des Sciences de Luminy, 13288 Marseille Cedex 9, France


Abstract
The configuration of CF4 films condensed on a graphite single crystal (0001) surface has been observed by reflection high energy electrons diffraction (RHEED) and by low energy electron diffraction (LEED). The films exhibit a first order incomplete to complete wetting transition at 37 K, a temperature far below the CF4 bulk triple point (89. 5 K). The structure of the film has been studied around the wetting temperature. The double layer structure is unstable against deposition of a third layer and loses its long range order. Upon further condensation the structure of the film is reorganized and gives well defined RHEED diffraction patterns featuring layer by layer condensation above 37 K and clustering below. LEED adsorption isotherms measured on graphite spots are used to characterize the second- and third-layer condensation between 51 and 58 K. The equilibrium vapour pressure vs. inverse temperature phase diagram is constructed from data obtained in this work and in the literature for 50 < T < 110 K and 5 × 10-8 < p < 50 torr. Finally, LEED kinetics adsorption measurements are also carried out between 15 and 45 K. The shapes of the recorded curves are discussed.


Résumé
La configuration de films de CF4 condensés sur la face de clivage d'un monocristal de graphite a été observée par diffraction d'électrons en incidence rasante et par diffraction d'électrons lents. Le dépôt subit une transition de mouillage du premier ordre à 37 K, une température bien en dessous du point triple de CF4 tridimensionnel (89,5 K). La structure du film a été étudiée au voisinage de la température de mouillage. La double couche est instable dès qu'une couche supplémentaire est déposée ; elle perd alors son ordre à longue distance. L'ensemble du film se réorganise après le dépôt de plusieurs autres couches statistiques. On observe alors une condensation couche après couche au-dessus de 37 K et la formation de cristallites au-dessous. Des isothermes d'adsorption par diffraction d'électrons lents (DEL) sont obtenues et permettent de caractériser les propriétés thermodynamiques de la 2e et de la 3e couche entre 51 et 58 K. L'ensemble de nos résultats, ainsi que ceux publiés auparavant dans la littérature, sont reproduits sur un diagramme de phase « pression vs . 1/T » (50 < T < 110 K;5 × 10-8 < p < 50 torr). Enfin, des mesures de cinétique d'adsorption par DEL ont été effectuées entre 15 et 45 K. Les résultats obtenus sont commentés.

PACS
6843F - Adsorbate structure (binding sites, geometry).
6835R - Phase transitions and critical phenomena.

Key words
adsorbed layers -- condensation -- graphite -- low energy electron diffraction -- organic compounds -- reflection high energy electron diffraction -- wetting