As part of an extensive effort to explore the function of Au/ZnO catalysts in the synthesis of methanol from CO₂ and H₂, we have systematically investigated the temperature dependent growth, structure formation, and surface intermixing of Zn on the herringbone reconstructed Au(111) surface and the thermal stability of the resulting surfaces by scanning tunneling microscopy (STM) and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). After Zn deposition at low temperatures, at about 105 K (STM) or below (XPS), we observed nucleation and two-dimensional growth of Zn islands mainly at the elbow sites of the Au(111) herringbone reconstruction. This results in local perturbations of the reconstruction pattern of the Au(111) substrate, which can create additional nucleation sites. XPS data indicate that Zn dissolution into deeper layers is kinetically hindered under these conditions, while local exchange with the Au surface layer, in particular at the elbow sites during nucleation, cannot be excluded. Zn deposition at room temperature, in contrast, results in near-surface alloy formation with a strongly distorted pattern of the herringbone reconstruction and condensation of the Zn and exchanged Au adatoms at ascending steps, together with some loss of Zn into deeper layers. Upon annealing, Zn atoms diffuse to lower layers and eventually to the Au bulk, and the surface successively regains its original Au(111) herringbone structure, which is almost reached after 500 K annealing. Compared with previous reports on the growth of other metals on Au(111), Zn shows a rather high tendency for intermixing and near-surface alloy formation.

中文翻译：

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层生长与自发（近）表面合金形成的关系：Zn在Au（111）上的生长

探索Au / ZnO催化剂在由CO ₂和H ₂合成甲醇中的功能的一部分，我们通过扫描隧道显微镜（STM）和X射线光电子能谱（XPS）系统研究了人字形重构Au（111）表面上Zn的温度依赖性生长，结构形成和表面混合以及所得表面的热稳定性。 ）。锌在约105 K（STM）或更低（XPS）的低温下沉积后，我们观察到锌岛的形核和二维生长，主要在Au（111）人字形重建的肘部位置。这导致Au（111）基板的重建模式的局部扰动，这可能会创建其他成核位置。XPS数据表明，在这些条件下，Zn溶解到更深层的动力学受到阻碍，而与Au表面层的局部交换，特别是在成核过程中的肘部位置，不能排除。相反，在室温下沉积锌会导致近表面合金的形成，其中人字形重构的图案会严重扭曲，并且锌和交换的金原子吸附原子在上升阶段会发生缩合，同时锌也会部分流失到更深的层中。退火后，Zn原子扩散到下层并最终扩散到Au块中，并且表面依次恢复其原始的Au（111）人字形结构，这在500 K退火后几乎可以达到。与先前关于Au（111）上其他金属生长的报告相比，Zn显示出较高的相互混合和近表面合金形成的趋势。结果导致近表面合金的形成，其中人字形重构的图案严重扭曲，并且在上升步骤中Zn和交换的Au吸附原子缩合，并且Zn损失到更深的层中。退火后，Zn原子扩散到下层并最终扩散到Au块中，并且表面依次恢复其原始的Au（111）人字形结构，这在500 K退火后几乎可以达到。与先前关于Au（111）上其他金属生长的报告相比，Zn显示出较高的相互混合和近表面合金形成的趋势。结果导致近表面合金的形成，其中人字形重构的图案严重扭曲，并且在上升步骤中Zn和交换的Au吸附原子缩合，并且Zn损失到更深的层中。退火后，Zn原子扩散到下层并最终扩散到Au块中，并且表面依次恢复其原始的Au（111）人字形结构，这在500 K退火后几乎可以达到。与先前关于Au（111）上其他金属生长的报告相比，Zn显示出较高的相互混合和近表面合金形成的趋势。在500 K退火后几乎可以达到。与先前关于Au（111）上其他金属生长的报告相比，Zn显示出较高的相互混合和近表面合金形成的趋势。在500 K退火后几乎可以达到。与先前关于Au（111）上其他金属生长的报道相比，Zn表现出较高的相互混合和近表面合金形成的趋势。