Abstract
The temperature and velocity fluctuations occurred by the baroclinic instability in the melt for Czochralski crystal growth method were experimentally investigated. Wood's metal, which has similar Pr number to the silicon melt, was used as the working fluid and azimuthal velocity was measured using incorporated magnet probe. The azimuthal velocities near the free surface are faster than velocities near the bottom and the rotational velocities near the model crystal become very fast. The results of measured temperature fluctuation as increasing rotation rate were shown that baroclinic instability occurred at the region of Ro<1.01, Ta>$9.63{\times}10^8$. In these region, the fluctuations of temperature and velocity have the same frequency.
Czochralski 결정 성장 시스템에서 baroclinic 불안정성에 의해 발생하는 유동과 온도 변동에 대해 실험적으로 고찰하였다. 실리콘과 유사한 프란틀 수를 갖는 Wood's metal을 작동유체로 사용하고, 일체형 자석 프로브를 제작하여 멜트의 회전 유속을 측정하였다. 측정 결과 회전 유속은 멜트 바닥에 비해 자유 표면에서 빠르고 특히 결정 근처에서 유속이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 도가니 회전 속도를 증가시키면서 속도와 온도 변동을 관찰한 결과 Ro<1.01, Ta>$9.63{\times}10^8$인 영역에서 baroclinic 불안정성이 나타나고, 이 영역에서 유동과 온도가 동일한 주파수를 가지고 변동하였다.
