Wetting Studies of Solid and Liquid Hydrogen Isotope Films

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Datum
2004
Autor:innen
Sohaili, Masoud
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Benetzungsuntersuchungen der Filme fester und flüssiger Wasserstoffisotope
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Publikationstyp
Dissertation
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Zusammenfassung

Triple-point wetting is a well-known phenomenon of simple adsorbates on solid substrates, which implies that in the liquid phase above the triple-point temperature, $T_3$, complete wetting with the formation of arbitrary thick films is observed, whereas below $T_3$ only a few monolayers of the solid phase are adsorbed at saturated vapour pressure. This effect is usually ascribed to the substrate-induced strain in the solid film, which occurs due to the lattice mismatch and the strong van-der-Waals pressure in the first monolayers. Molecular hydrogen is a suitable system to investigate this phenomenon, in particular by tailoring the adsorbate-substrate interaction by means of thin preplating layers of other adsorbates, and by introducing disorder into the system by using not only the pure systems H$_2$ and D$_2$, but also mixtures thereof. The experiments show that triple-point wetting is a rather dominating effect which, in contrast to expectations, persists even if the system parameters are widely varied. This indicates that the present understanding of this effect is incomplete. We present an investigation of the influence of the roughness of the substrate which is expected to be responsible for the dewetting of the solid phase.

Zusammenfassung in einer weiteren Sprache

Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung des Benetzungsverhaltens fester physisorbierter Wasserstofffilme auf glatten Substraten. Daher wurde im Rahmen dieser Arbeit die Tripelpunktbenetzung der Wasserstoffisotope und anderer physisorbierter Materialien auf Gold und Silizium erforscht. Der Einfluss der Substratrauigkeit auf das Benetzungsverhalten wurde ebenso untersucht. Motivation hierf{"u}r waren die Voraussagen einer fr{"u}heren Theorie von Gittes und Schick~\cite{Git84}. Diese besagt, dass die durch die Gitterfehlanpassung zwischen Substrat und Film induzierten Spannungen unvollst{"a}ndige Benetzung fester Filme verursacht. Dagegen zeigten experimentelle Daten eine Abweichungen von dieser Theorie. Zum Beispiel zeigten feste Wasserstofffilme immer Entnetzung auf Goldsubstraten jedoch sollte laut GS-Theorie eine nahezu vollst{"a}ndige Benetzung stattfinden. Das hei{\ss}t, es sind andere Gr{"u}nde vorhanden, die die vollst{"a}ndige Benetzung des Wasserstoffs verhindern. Dar{"u}ber hinaus zeigte die weiterentwickelte Theorie von Esztermann \ea~\cite{Esz02}, dass das Benetzungsverhalten tats{"a}chlich auch durch eine endliche Rauigkeit des Substrates beeinflusst werden kann. Eine endliche Rauigkeit verursacht demnach Tripelpunktbenetzung. Da jedes reale Substrat rau ist, spielt das beschriebene Szenario eine entscheidende Rolle f{"u}r Benetzungssysteme, in denen feste Schichten auftauchen.

Fachgebiet (DDC)
530 Physik
Schlagwörter
wetting, physisorption, surface roughness, laser annealing, solid adsorbate
Konferenz
Rezension
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Zitieren
ISO 690SOHAILI, Masoud, 2004. Wetting Studies of Solid and Liquid Hydrogen Isotope Films [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz
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July 29, 2004
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