In-situ Beobachtung von Fremdphasenpartikeln in Fluiden, ihrer Bewegungsprofile und ihrer Interaktion mit der Kristallfront

In vielen Bereichen der Kristallzüchtung stellt der Einbau von Fremdphasen (Partikeln/Agglomerate) ein Problem dar, diese führen zu verminderter Qualität des resultierenden Produktes. Aus diesem Grund wird die Problematik des Partikeleinbaus systematisch untersucht. Allerdings fehlt bei konventionellen postgrowth-Untersuchungen die Information der tatsächlichen Interaktion zwischen Partikel und Phasengrenze. Diese Problematik soll mit Hilfe transparenter Modellsysteme in-situ dargestellt und untersucht werden. Die direkte Beobachtbarkeit der Partikel in der fluiden Phase und an der Phasengrenze eröffnet zahlreiche Möglichkeiten. So können der Einfluss von Schwereseigerung durch den Einsatz verschiedener Partikel und Fluidphasen, von der Form der Partikel, ihrer Bewegung (in Konvektionsrollen oder unter diffusiven Bedingungen) in Wechselwirkung mit der statischen oder mobilen Phasengrenze genau untersucht werden. Diese gewonnen Daten werden in mathematische Modelle eingepflegt um die Vorhersage des Verhaltens zu optimieren. Da die Randbedingungen dieser Modelle so einfach wie möglich gehalten werden müssen, um möglichst wenige externe und teilw. unbekannte Einflussparameter berücksichtigen zu müssen, ist es zwingend erforderlich die experimentellen Bedingungen weitestgehend an die der Modelle anzupassen. Alle Einflussparameter müssen für das Verständnis des Systems separiert und quantifiziert werden. Deshalb sind Experimente unter μg unumgänglich, da nur dort die Auftriebskonvektion im Fluid und die Schwereseigerung der Fremdphasen umgangen werden kann. Eine spätere Erweiterung der Modelle um bekannte Einflussgrößen, wie z.B. Gravitation, ist dann möglich. Mithilfe von material- bzw. systemspezifischen fluidmechanischen Kennzahlen soll die Übertragbarkeit der eingesetzten Modellmaterialien auf andere Systeme wie z.B. Silizium eingeordnet werden.

Weitere Informationen: http://www.krist.uni-freiburg.de
Ansprechpartner: Sorgenfrei T
Tel: 0761 / 203 6436
Email: tina.sorgenfrei@fmf.uni-freiburg.de

Projektbeginn: 01.07.2017
Projektende: 30.06.2020

Sorgenfrei T

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

J. Friedrich, Fraunhofer IISB, Erlangen