人工晶体生长过程的关键控制技术以晶体生长运动装置低速控制、基于生长模型的等径控制和晶体生长系统可视化等技术最为重要。成份均匀、结构完整、缺陷少的高质量晶体生长主要受到生长控制技术和设备稳定精确运行等条件的制约,等径控制精度决定着晶体生长的成败;低速运动的速度稳定性和速度跟踪精度主要受摩擦力矩、电机波动力矩等因素影响,高精度且稳定的晶体生长运动装置低速控制技术是等径生长的保障;晶体生长过程工艺参数复杂、可重复性差,摸索最佳的生长工艺参数周期长,费用高。依据激光晶体生长的工艺要求,完成了低速运动装置的系统设计,针对装置低速运行时摩擦转矩的不确定性带来的速度不稳定问题,采用具有预紧力的精密滚珠丝杆副和导轨副;通过负载转矩和转动惯量的计算,合理选择伺服电机,速度控制回路采用变增益的控制方案以抵消各种干扰因素。在分析了上称重法自动直径控制技术工作原理的基础上,研究了上称重法自动直径控制的机械结构、电气控制、系统标定等关键技术,实现了晶体瞬时生长速率精确而平稳的自动控制,解决了激光晶体生长中自动直径控制的难题。建立了晶体生长过程实时数据采集系统,实现了过程数据的备份、查询及分析。对提拉法生长晶体的工艺流程进行详细的分析,结合对结晶过程产生主要影响的因素,建立描绘晶体生长的物理模型,并对晶体的生长过程进行仿真建模,采用OpenGL编写计算机仿真软件,实现提拉法生长晶体的数据可视化。超低速控制技术系统设计方案确保了提拉装置的速度跟踪精度,提拉装置实时运行数据表明,速度跟踪误差小于1%,性能满足生产要求;该上称重法自动直径控制系统能够大大减少晶体在直径方向上的波动,波动偏差小于0.5mm,直径误差在±1%以内,提高了晶体的内在品质及晶体生长设备的自动化水平;晶体生长系统可视化研究在一定程度上解决了晶体生长的工艺试验难题,生长过程数据库实现了晶体生长过程的复现,数据表明晶体生长稳定。