新型分离结晶Bridgman法（简称：分离结晶法）完美地结合了传统的Cz提拉法和垂直Bridgman法的优点，成为熔体法生长热敏感性晶体材料的最佳方法。熔体法晶体生长过程中，当自由表面上存在温度梯度时，会在熔体内部形成热毛细对流。同时，常重力条件下由于熔体密度分布不均匀，还会导致熔体内部产生浮力对流。热毛细对流与浮力对流的存在，均会引起晶体生长质量的下降，分离结晶法也不例外。因此，掌握分离结晶过程中熔体内部热毛细－浮力对流的流动规律，并对其进行主动调控成为分离结晶法生长高质量晶体材料急需解决的科学问题。本文即以分离结晶过程中熔体流动为研究对象，采用理论分析、数值模拟与相关实验相结合的方法对其进行了较为深入的研究，重点探究热毛细－浮力对流的流动规律，得到了熔体内部的速度分布与温度分布，讨论了Marangoni数、气缝宽度、熔体高度以及轴向磁场对熔体流动的影响，确定了熔体流动失稳的临界Marangoni数，分析了流动失稳的物理机制。　　主要研究内容及结果如下：　　首先，建立了分离结晶过程中控制晶体-熔体-坩埚气液界面形状的微分方程组，采用龙格-库塔法对该微分方程组进行了数值求解。结果表明，气液界面两侧压差和熔体-坩埚接触角是影响气液界面形状和气缝宽度的主要因素。αe+θc<180°时，气液界面为一个凸向熔体侧的弯液面，气缝宽度随着气液界面两侧压差的增大而减小，随着接触角的增大而减小；αe+θc>180°时，气液界面为一个凸向气体侧的弯液面，气缝宽度随着气液界面两侧负压差的减小而增大，随着接触角的增大而增大。当熔体冷热端气压差调节速率与结晶速率成线性变化时，能够实现稳定的分离结晶过程。气缝宽度的计算结果，为后续进行熔体热毛细-浮力对流的数值模拟提供了参考依据。　　其次，建立了分离结晶过程中熔体热毛细-浮力对流的物理数学模型，采用有限差分法对其进行了详细的三维数值模拟。结果表明，在热毛细力和浮力的共同驱动下，熔体内部存在上下两个流动方向相反的流胞。影响熔体内热毛细-浮力对流的主要因素有Marangoni数、气缝宽度和熔体高度等。随着Marangoni数的增大，熔体内部流动逐渐增强，当Marangoni数超过某一临界值后，熔体内部流动会转变成三维非稳态流动。同时，熔体内部流动随着气缝宽度和熔体高度的减小而增强，流动失稳的临界Marangoni数随着气缝宽度的减小而增大，随着熔体高度的减小略微减小。流动失稳的物理机制可以解释为熔体内温度的变化与速度的变化二者不同步，导致熔体内流胞流动出现减弱-增强-减弱的周期性变化过程，当这种周期性变化过程被扰动放大时，熔体流动由稳态流动转变成周期性振荡流动。　　然后，对轴向磁场作用下分离结晶过程中熔体热毛细-浮力对流的流动规律进行了研究。结果表明，轴向磁场能够有效地抑制熔体内部流动，并随着磁场强度的增大，抑制效果增强。当磁场强度增加到一定程度后，磁场对熔体的抑制作用不再增加，说明磁场只能抑制熔体流动，并不能完全消除熔体内的热毛细-浮力对流。轴向磁场对熔体流动的抑制机理归因为导电的熔体在轴向磁场内流动时，产生了与流动方向相反的洛伦兹力，从而削弱了熔体内部流动。　　最后，采用静液滴法对镓熔体在表面粗糙度不同的铝基板和铜基板上的静态接触角进行了测量，并讨论了温度、表面粗糙度和不同基板材料对静态接触角的影响。测量结果表明，基板的表面粗糙度和材料种类是影响熔体接触角的主要因素，而温度对熔体静态接触角的影响很小。