Numéro
J. Phys. France
Volume 51, Numéro 17, septembre 1990
Page(s) 1929 - 1938
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:0199000510170192900
J. Phys. France 51, 1929-1938 (1990)
DOI: 10.1051/jphys:0199000510170192900

Surface melting of deuterium hydride thick films

P. Zeppenfeld1, M. Bienfait1, Feng Chuan Liu2, O.E. Vilches2 et G. Coddens3, 4

1  Centre de Recherche sur les Mécanismes de la Croissance Cristalline Campus de Luminy, case 913, 13288 Marseille Cedex 09, France
2  Department of Physics, FM 15, University of Washington, Seattle WA 98195, USA
3  Laboratoire Léon Brillouin (Commun CEA-CNRS), CEN de Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France
4  Neutron Scattering Project, KW, University of Antwerp, B-2610 Wilrijk, Belgium


Abstract
Quasi-elastic neutron scattering has been used to measure, below the bulk melting temperature, the thickness and the diffusion coefficient of the mobile surface layer of 8 and 10 layer thick films of deuterium hydride (HD) condensed on MgO(100). The measurements show that the close-packed surface of solid HD surface melts gradually, with the thickness of the melted layer increasing from 0.5 to 6 molecular layers as the temperature rises from 4 K to 0.05 K below the bulk melting temperature. The diffusion coefficients are in the 10-5 cm2 s-1 range indicating that the surface disordered film is liquid-like.


Résumé
Nous avons utilisé la diffusion quasi-élastique de neutrons pour mesurer, en dessous de la température de fusion, 1'epaisseur et le coefficient de diffusion de la couche mobile de surface de films d'épaisseur 8 et 10 couches moléculaires d'hydrure de deutérium (HD) condensés sur MgO(100). Les mesures montrent que la surface compacte de HD solide subit une préfusion avec une épaisseur de la couche fondue variant de 0.5 à 6 couches moléculaires dans le domaine de températures s'étendant de 4 K à 0.05 K en dessous du point de fusion (16.604 K). Les coefficients de diffusion tombent dans le domaine des 10- 5 cm2 s-1, ce qui indique que la couche de surface désordonnée se comporte comme un liquide.

PACS
6470D - Solid-liquid transitions.
6835R - Phase transitions and critical phenomena.
6835F - Diffusion; interface formation.

Key words
deuterium -- hydrogen -- melting -- neutron diffraction examination of materials -- surface diffusion -- surface phase transformations -- thin films