五、晶体旋转对直径的影响

晶体旋转能搅拌熔体，有利于熔体中溶质混合均匀；晶体旋转增加了熔体中温场相对于晶体的对称性，即使在不对称的温场中也能长出几何形状对称的晶体；晶体旋转还改变了熔体中的温场，因而可以通过晶体旋转来控制固液界面的形状。这些问题十分重要，我们将在以后的章节中讨论，在这里讨论的是旋转对晶体直径的影响，讨论问题的出发点仍然是能量守恒方程。

如果晶体以角速度ω旋转，假设固液界面是平面，固液界面邻近的熔体由于黏滞力的作用被带着旋转，这些旋转着的流体在离心力作用下被甩出去，则固液界面下部的流体将沿轴向上流向固液界面以填补空隙，类似于一台离心抽水机。由于我们考虑的是热传输问题，故我们只关心因晶体旋转而沿轴向上流向固液界面的这股液流。由于直拉法生长中熔体内的温度梯度矢量是向下的，亦即愈离开界面、越深入熔体，则温度越高，故晶体旋转引起的这股液流，其中总是携带了较多的热量；晶体转速越快，流向界面的液流的流量越大，传输到固液界面处的热量也越多。这就是说晶体转速越大，传输到界面处的越大，由式（1-8）可知，晶体直径就越小。上述结论是和实践经验相符的。虽然改变晶体转速能调节晶体直径，但转速的变化，将会引起晶体中溶质浓度的变化，因而用调节转速来获得等径生长，不是一种理想的方法。