Untersuchungen zur magnetfeldkontrollierten Auftriebskonvektion in einem Czochralski-Tiegel

Die Untersuchungen zur physikalischen Modellierung der Strömung in einer Czochralski-Geometrie umfassen Ultraschall-Doppler Geschwindigkeits- und Temperaturmessungen, Letztere mit dünnen, und damit hinreichend schnell ansprechenden, Thermoelementen. Um ähnliche Wärmetransporteigenschaften, wie sie bspw. bei der Züchtung von Siliziumkristallen vorliegen, zu haben, wurde die niedrig-schmelzende ternäre Legierung GaInSn eingesetzt. Die kleine Prandtlzahl Pr « 1 dieses de facto Standard-Modellfluids für derartige Untersuchungen liegt im Bereich der Halbleiterschmelzen und sorgt für die Dominanz von Wärmeleitung über konvektiven Transport. Das Strömungsfeld zeigt eine komplexe nicht achsen­sym­metrische Topologie. Reine Moden mit einer bestimmten azimuthalen Wellenzahl, über die in der Literatur oftmals berichtet wird, wurden nicht gefunden. Vielmehr manifestiert sich die Konvektionsstruktur in der Überlagerung der achsen­symmetrischen (azimuthale Wellenzahl m = 0) mit einer monozellulären (m = 1) Mode. Die Temperaturmessungen zeigen, dass die in vielen anderen Arbeiten gefundene Dämpfung der unerwünschten auftriebsinduzierten Tempe­ra­tur­fluk­tu­ationen durch Anwendung eines rotierenden Magnetfeldes nicht reproduziert werden können.