《表1 Cu、Ni和第三组元M的原子半径和熔点及各元素在Cu中的固溶度、扩散系数、扩散激活能和Cu的自扩散参数（400℃）[55-59]》

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《基于稳定固溶体团簇模型的无扩散阻挡Cu合金薄膜的成分设计》

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从Cu-Ni-M团簇模型可以看出，该模型的稳定性与第三组元M的选择息息相关。在Cu-Ni-M体系中具体对第三组元M的基本要求有：（1)M与Cu的混合焓为正，与Ni的混合焓为负（或者与Cu和Ni的混合焓都为负，但与Ni混合焓的绝对值要大于与Cu的混合焓，即相对更负）；（2)M的原子半径要略大于Cu。从混合焓、原子半径及实验的安全性和可行性出发，最终选取了Fe、Cr、V、Mo、Ti、Nb、Ta、Sn和Zr九种元素作为Cu-Ni-M的第三组元M，具体信息如表1[55-59]所示。由表1可以看出，Mo、Nb、Ta及V元素均为难溶元素，在Cu中完全没有固溶度，且在Cu中扩散慢；Ti、Sn与Zr元素在Cu中存在一定的固溶度，且在Cu中容易扩散；Fe、Cr在Cu中扩散慢，且从混合焓角度考虑符合稳定固溶体团簇模型，但其原子半径小于或等于Cu的原子半径。选择的九个第三组元M的性质各不相同，其Cu-Ni-M薄膜显微结构与性能也完全不同。通过这九大体系的研究对比，便于判断稳定固溶体团簇模型进行成分设计的有效程度。