单晶硅是最重要的半导体材料,特别是随着电子信息产业和太阳能发电技术的大面积推广,对单晶硅材料的需求非常大,同时单晶硅的品质及其尺寸的要求也随之提高。一般来说,杂质是影响单晶硅性能的主要因素,氧是其中最主要的杂质之一,因此,控制单晶硅中的氧含量是获得高品质太阳能级单晶硅的重要课题。相对于一般直拉单晶硅来说,大直径单晶硅在生产过程中,由于其坩埚尺寸大,装料量大,坩埚壁与熔体接触面积大,坩埚分解的杂质也随之增加；熔体运动剧烈,坩埚壁冲刷强度大,坩埚分解速率高,熔体运输能力强,晶体中氧含量较高；炉体结构尺寸大,自由表面上方空间大,SiO挥发量较快。因此,本文开展了晶体生长过程中杂质含量控制的研究,着重研究了400mm大直径直拉单晶硅生长过程中熔体对流的运动过程,提高大直径单晶硅的质量。由于单晶炉内的高温环境导致对固腋界面的直接观察极为困难,且实验拉晶也将耗费较高的成本,因此我们采用数值模拟的实验方法,综合单晶硅的品质和尺寸对等径阶段大直径直拉单晶硅的生长过程进行模拟,通过磁场的结构参数的优化,找到了最佳熔体内磁场分布；调整拉晶过程中的晶埚转和提拉速度,改善熔体运动方式,减少杂质向晶体的运输；通过对不同氩气进口速度下气体流场演变过程的模拟,找到了最佳氩气进口速度范围,并首次提出了三相点处的气体涡流及其影响。