锗单晶由于其优异的性能,在红外光学窗口和透镜、高效太阳能电池等诸多器件中得到广泛应用。在各种器件的制造和使用过程中,需要将晶体的电阻率控制在一定范围内,通常通过掺杂镓、锑调节电阻率。由于晶体生长中的溶质分凝作用,导致所生长单晶的溶质浓度在轴向存在较大差异,影响单晶轴向电阻率均匀性。传统采用浮埚法以提高电阻率均匀性,但此方法无法满足大尺寸单晶的生长要求。因此,需要研究工艺参数对单晶电阻率轴向均匀性的影响,从而优化单晶生长工艺。本文基于商用软件CG-Sim,对直拉掺锑锗单晶的生长过程进行模拟,研究工艺参数对熔体流动和单晶溶质浓度分布的影响。熔体流动模拟结果表明,通过优化坩埚转速、晶体转速,可调整熔体的流动模式。较高的坩埚转速和较低的晶体转速,可以促进熔体对流,减小速度边界层厚度,进而促进溶质传输。溶质浓度分布模拟结果表明,晶体中掺杂剂的浓度随晶体长度的增加而逐渐增加,溶质浓度在晶体上半段增长较慢,下半段剧烈增长。在所研究的工艺参数范围内,溶质浓度沿轴向增长的速度,随坩埚转速的增加而减慢,并随晶体转速和晶体拉速的增加而加快。采用较高的坩埚转速(3 rmp)、较低的晶体转速(6 rmp)和较低的晶体拉速(0.4 mm·min-1),有利于提高晶体溶质浓度和电阻率的轴向均匀性。晶体生长实验结果与模拟结果相符。利用四探针法测定单晶电阻率,并将其换算为溶质浓度。用一般凝固方程对溶质浓度数据进行拟合,得到有效分凝系数。通过对比分析数值模拟和晶体生长实验结果,并结合实际生产要求,制定出优化的工艺参数。在此条件下生长出的晶体,其轴向电阻率均匀性得到明显改善,晶体有效长度增加10%。