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Czochralski法是工程上最常用的晶体生长方法之一，在这种生长方法中，坩埚内的熔体流动及其稳定性将直接影响晶体生长质量和晶体尺寸。液封Czo chralski生长技术能有效地抑制熔体内的热毛细对流，提高晶体生长质量。但是，目前对该生长技术中涉及的环形双液层系统的热对流过程的基本特征、流动失稳临界条件、物性参数及几何参数对流动稳定性的影响，以及流动失稳之后的流动形式的研究还非常缺乏。尤其是对工业生产环境中对应的B 2 O 3 /蓝宝石熔体工质对的流动稳定性、失稳形式的研究还缺乏了解。
本书介绍了液封提拉法生长晶体技术的特点及研究现状、蓝宝石单晶生长技术的现代趋势和应用进展，重点讨论了基于液封提拉法制备蓝宝石晶体、硅单晶的热毛细对流的线性稳定性分析方法，给出了微重力条件下、常重力条件下，5cSt硅油/HT-70、B 2 O 3 /蓝宝石熔体工质对在上部为自由表面的热毛细对流、上部为自由表面的浮力-热毛细对流、上部为固壁的热毛细对流、上部为固壁的浮力-热毛细对流的流动特性、失稳临界条件、流动失稳后的耗散结构，探讨了环形双液层流动失稳机理。
首先，本书以隐式重启动Arnoldi法为基础，引入液封提拉法晶体生长过程，解决热毛细对流稳定性中的复广义特征值问题，针对液封提拉法蓝宝石晶体、硅单晶的环形双液层流体的热对流进行线性稳定性分析，得到了各种条件下的边际稳定性曲线，确定了流动转变的临界Marangoni数（以下简称“ Ma 数”）、临界波数、临界相速度随各参数的变化规律，获取了失稳后的流动结构及特征参数。
其次，计算与分析了上部为固壁与上部为自由表面条件时，常重力和微重力条件下，环形双液层B 2 O 3 /蓝宝石熔体与5cSt硅油/HT-70的热对流稳定性的差异，探讨了双液层热毛细对流流动失稳机制。
最后，拓展了双液层系统研究的工质对，确定了环形液池内双液层内5cSt/5cSt硅油HT-70、水/Fc-75、0.65cSt硅油/水、B 2 O 3 /Al 2 O 3 4种工质对热毛细对流失稳的临界 Ma 数、临界波数和临界相速度，并预测了它们在临界 Ma 数的液液界面温度波动形式，计算了上液层与下液层流体的 Pr 比值为0.164~5.417时工质对流动稳定性，结果预测了它们的4种流动失稳形式，即轮辐状的几乎占据了整个液层的“轮辐波”、轮辐状的热流体波与同波数共同旋向的靠热壁处流胞、径向流动的三维稳态流动、靠热壁处的短小的“边沿波”。结果发现：随着上、下液层 Pr 比值的增大，环形双液层流体的流动稳定性以上、下液层 Pr 比值0.75为分界线呈分段上升趋势。上、下液层 Pr 比值约为0.75时，双液层流体的稳定性最差，此时易出现流动分岔现象。为了获得更好的系统流动稳定性，提高生长晶体的质量，在选择双液层工质对时，应选择上、下液层 Pr 比值较大的工质对。
本书由重庆市基础研究与前沿探索专项项目“液封提拉法生长蓝宝石晶体的对流稳定性及其失稳机理（cstc2018jcyjAX0597）”、重庆市教委科学技术研究项目“液封提拉法晶体生长中双层流体复杂流动结构及其稳定性研究（KJQN201803201）”、重庆市高校创新研究群体项目“晶体生长及其制备”资助。此外，本书的出版还得到重庆大学动力学院李友荣教授的大力支持，在此一并表示衷心的感谢。
限于作者的学识水平，书中疏漏之处在所难免，恳请读者批评指正。
编者
2021年12月