单晶硅广泛用于光伏发电系统和微电子领域,随着行业的快速发展,单晶硅朝着大直径、高品质、低成本的方向发展。对于生产大直径单晶硅,坩埚的直径和投料量势必加大,熔体内对流变得更加剧烈复杂而难以控制,而磁场拉晶技术对控制剧烈复杂的对流更具有优势。为此本文首先研究了勾型磁场的结构,确定最佳磁场结构。在最佳磁场的基础上,继续研究晶转、埚转、拉速等工艺参数对晶体品质的影响。另外对于提高晶体的品质,晶体内氧含量是重要参量之一,而氧杂质主要来源于坩埚壁的受热分解,随后被输运至固液界面处再分凝至晶体内,而边界层是氧分凝的重要场所。为此本文进一步求解出边界层厚度的解析解,以边界层厚度在固液界面的分布形势研究氧的掺入机理,同时这也是本论文的创新点。本文模拟实验所得结果如下:(1)随着上下线圈间距(H)增大,晶体下方强迫对流强度增加,固液界面的中心挠度逐渐变大。当H较大时氧边界层厚度在固液界面分布较为均匀,利于氧在固液界面的均匀分布。随着磁场比(MR)的减小,洛伦兹力对熔体抑制作用变强,熔体内对流强度逐渐减小;当磁场比在1附近时,氧边界层厚度在固液界面分布较为均匀。(2)随着晶转数的增大,熔体内对流强度逐渐增大,固液界面中心挠度逐渐增大;当晶转数为6rpm、8rpm、12rpm时,氧边界层厚度在固液界面分布较为均匀。随着埚转值增大,坩埚壁温度逐渐升高;固液界面中心处挠度值逐渐降低,氧边界层厚度与埚转数成正比例关系。(3)随着拉速值增大,坩埚壁的温度逐渐降低,固液界面形状由凸型转变成凹型。氧边界层厚度与拉速值成反比例关系,当拉速为65mm/h时氧边界层在固液界面较为平缓。