直拉法生长直径300 mm硅单晶过程中，直径均匀是获得高品质硅单晶的关键。在生产实践中发现，当硅晶体进入等径生长阶段，过高的提拉速度会引起晶体发生扭晶现象，导致晶线断裂随即变晶，对等径生长不利。本文采用数值模拟和理论相结合的方法分析了300 mm硅单晶生长过程中扭晶现象的成因，建立了不同提拉速度下晶体直径与熔体温度分布的关系，分析了晶体发生扭晶的影响因素。结果表明，随着提拉速度的增加，熔体自由表面产生过冷区且该过冷区随提拉速度的增加不断扩大，过冷区的产生是导致晶体发生扭晶的主要原因。提出了一种基于有限元热场数值模拟的最大稳定提拉速度的判别方法，并给出了通过改变晶体旋转速度来改善熔体自由表面温度分布的工艺措施建议，从而避免晶体扭晶现象的发生。研究结果对设计大尺寸硅单晶生长热场具有一定的指导作用。

微波加热相对于传统热传导加热具有内外加热的效果，但其在工业应用中存在加热效率低下、加热不均匀等问题。据此，提出一种基于双端口非同步旋转结构的加热方法，降低端口间的互耦；并基于 COMSOL Multiphysics建立了双端口旋转下的微波加热模型，分析了双微波源端口之间的旋转速度对端口间的互耦和加热均匀性的影响，实现了端口间低互耦、高均匀性的加热，同时极大提高了微波加热的效率。

因散射体运动而随时间变化的散斑现象称为动态散斑。研究了激光入射光束与圆锥体旋转中心线垂直情况下的动态散斑空间时间相关函数，并简化出归一化时间相关函数，表明动态散斑的统计特性与旋转速度、曲率半径、表面微观结构和光学几何结构有关。测量了圆锥体在不同旋转速度下的动态散斑统计特性图像。数值计算聚四氟乙烯和硬铝两种材料的圆锥体在不同速度下的归一化时间相关函数，表明速度越快，其归一化时间相关函数下降得越快，在相同速度下硬铝材料的归一化时间相关函数比聚四氟乙烯材料下降得要快。实验结果与理论推导比较相符。