Étude des faces vicinales du cuivre par diffraction d'hélium

par Dominique Gorse

Thèse de doctorat en Sciences physiques

Sous la direction de Jacques Friedel.

Soutenue en 1986

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    On étudie les faces vicinales du cuivre, soit Cu(1 ,1,2n+1) (n = 1,2,3), Cu(110) et Cu(100) par diffraction d'hélium aux énergies thermiques (21-240 meV). Pour décrire le potentiel d'interaction He/solide, on fait choix d'un potentiel modèle qui permet de reproduire de façon satisfaisante les données expérimentales obtenues sur toutes les faces. Dans le cas de Cu(115), l'analyse des profils angulaires met en évidence un important désordre des marches, présent dans toute la gamme de température accessible (70 K - 770 K). On réalise l'ajustement du profil des pics avec une loi de puissance. Ceci prouve l'existence de la transition rugueuse sur Cu(115) à une température très éloignée du point de fusion du cuivre (TR ≈ 0. 3 TF). L'existence d'une faible interaction répulsive entre marches favorise l'observation de la transition rugueuse sur les faces vicinales. Sur la plage 70 K - 300 K, on peut interpréter ces résultats par un gel de la surface. Pour He/Cu(100), jusqu'à température élevée, l'atténuation thermique du pic spéculaire peut être attribuée à des collisions inélastiques. Pour He/Cu(110), une chute brutale d'intensité est observée aux environs de 570 K, mais de nouvelles expériences s'imposent afin de pouvoir l'interpréter. On réalise une simulation en dynamique moléculaire d'une face (115) d'un cristal c. F. C. Afin d'étudier la dynamique de la transition rugueuse. La mise en place du désordre thermique est contrôlée par un mécanisme lacunaire. Le modèle présente une transition rugueuse à une température TR estimée entre 0. 42 TF et 0. 51 TF, en bon accord avec la valeur déduite de l'expérience.

  • Titre traduit

    Study of copper vicinal surfaces by helium scattering


  • Résumé

    Vicinal stepped surfaces of copper, namely Cu(1,1,2n+1) (n = 1,2,3), Cu(110) and Cu(100) are studied by thermal energy (21 - 240 meV) helium scattering. The model potential chosen to describe the He/solid interaction potential allows to reproduce properly the experimental data obtained on all faces. In the case of Cu(115), the shape analysis of the broadened diffraction peaks shed in light an important thermal roughening of steps on the whole temperature range explored (70 K- 770 K). One achieves a fit of the peaks profile with a power law. This allows to prove the occurrence of a roughening transition on Cu(115) for a temperature located very far from Copper melting point (TR ≈ 0. 3 TM). A weak repulsive interaction between steps favours the occurrence of a rougthening transition on vicinal surfaces. In the range 70 K - 300 K, the results can be explained by a freezing of the surface. For He/Cu(100), up to high temperature, thermal attenuation of the specular peak can be explained by inelastic scattering events. For He/Cu(110), a sharp intensity drop is observed for T~ 570 K, but additional experiments are still required to clarify the origin of such behaviour. A molecular dynamics simulation is performed on the (115) face of a f. C. C. Crystal which allows to study the roughening transition from the dynamical point of view. Thermal roughening is produced by a vacancy mechanism. The model undergoes a roughening transition at T = TR, such that 0. 42 TM < TR < 0. 51 TM in reasonable agreement with the value deduced from the experiment.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (274 p)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 263-274

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(1986)304
  • Bibliothèque : Université de technologie de Belfort-Montbéliard. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THESE 86 GOR
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