随着半导体微电子学和半导体光电子学的发展,计算机、通讯技术等发生了根本改变,有力地推动了当代信息(IT)产业的发展。而这些重大变革都是以半导体硅材料的技术突破为基础的,半导体硅材料大都应该制备成硅单晶方可作为IC器件使用。Czochralski(CZ)方法是从熔体中生长单晶的重要方法之一。对于晶体生长的研究需要进行大量的拉晶试验,由于长晶试验的费用非常昂贵,并且数值模拟可以获得实验中无法得到而对研究又十分重要的信息数据。因此许多从事单晶生长研究的科研人员都采用有限元法对长晶过程进行数值模拟。在硅单晶的生长过程中,热场是单晶生长最重要最关键的因素,求解热场是研究晶体生长的基础。本文首先采用布赖斯提出的解析的方法对硅单晶热场的进行建模,获得硅单晶内部的传热机制。但由于解析解法的局限性,得到的结果并不能满足工程实际的需要。于是,采用有限元法对热场数值计算,然后在数值计算的基础上使用专业有限元计算软件对TDR-90炉进行稳态热场的数值模拟,最终再就模拟得到的结果作分析。在实际拉晶过程中,工艺控制参数的选择非常重要。参数合适与否将直接影响到晶体的质量和晶体生长过程能否顺利进行。论文第5章,针对硅单晶生长收尾前段出现半径猛缩细的实际问题,通过理论和数值模拟相结合的方法,分析解释成因并确定改进的工艺控制参数,最后再经实验证明获得的参数是正确的。