不论是研制出高可靠性高导热基板还是“养出”“最难晶体”弛豫铁电单晶，不论是从事陶瓷专业还是“跨界”到人工晶体，从事材料领域研究十余载，郑彧与材料之间，互相突破，彼此成就。她笑言：“这一路，无数个白天黑夜，不是在研制材料的实验室里，就是在破解材料密码的路上，一路走来，发现不同的材料，破解‘卡脖子’难题，是她的成‘材’之路，亦是成长之路。”

    一股牛劲  攻克材料“升级”难关

    “小孩子才做选择题，在半导体器件的研究上，我要做到既要又要。”在一个阳光满屋的上午，郑彧坐在办公室讲起她和材料的故事。

    “很多人都知道芯片的重要性，其实，封装中高导热陶瓷绝缘基板是半导体封装中仅次于芯片的核心元件。”郑彧介绍，近年来，半导体行业备受国民关注，其应用范围涉及高铁、电动汽车等，北京作为全国科技创新高地，围绕第三代半导体上下游进行了全产业链战略布局，事实上影响大功率半导体器件封装寿命的关键是散热，如何在保持材料很好的力学性能下，进一步提高材料的散热功能，保证材料的高导热率，一时成了亟待解决的问题。

    作为陶瓷技术专业的博士，郑彧毅然承担起这个“既要又要”的任务。从2016年开始，郑彧带领团队开始进行研发。目标明确，接下来是怎么做的问题，郑彧和团队“摸着石头过河”，在成百上千次的实验中寻找答案，穿着防护服，在万级超净间一待就是一整天。同步要解决的还有材料如何成型的问题，基板约0.3毫米左右的厚度，如何在压制过程中不弯、不变形？一个个难题萦绕在郑彧的脑中。“那段时间，不是在研究室，就是在去研究室的路上。”郑彧回忆。

    功夫不负有心人，经过成百上千次的实验，郑彧发现需要改进“配方”才能使材料达到理想状态，为此她和团队研制出了流延配方，导热率也从20-80W/mK提升到80-120W/mK，使材料具有优异的机械强度和化学稳定性。

    最终，郑彧带领团队成员突破了高可靠性高导热氮化硅陶瓷材料研制、氮化物可控流延成型、基板覆铜板制备等一系列关键技术，并于2018年在国内率先建成年产万片氮化硅基板工程化示范线，基板产品各项性能经第三方机构及用户测评，与国际商用产品相当，目前该成果已扩产为年产70万片规模生产线，助力我国半导体行业关键核心材料自主可控。

    跨专业  在60℃实验室生长出“最难晶体”

    “我能行吗？这太难了。”2021年，学陶瓷专业出身的郑彧，得知要从事“最难晶体”——PIMNT弛豫铁电单晶的研究时，内心很是忐忑，“陶瓷和人工晶体是两个学科，刚开始时，完全没有把握。”

    PIMNT弛豫铁电单晶在高清医用B超、海洋声呐领域具有重要应用价值，在半导体加工用压电位移计等场景亦有重大应用前景。当前国内对弛豫铁电单晶需求迫切，但处于完全依赖美国进口的“卡脖子”局面。国内在晶体的均匀性、晶体的低成本工程化生产、高质量压电元件加工制备及应用方面与国际存在巨大差距。此外由于该晶体组分复杂，制作工序近百道，被业内誉为最难生长的晶体之一。

    晶体及元件制作总计至少需要82道工序。由于人工晶体领域的特殊性，铂金坩埚的设计、制作、晶体生长炉及温场设计、原料合成、材料应用都没有现成的成熟解决方案。郑彧和团队所面临的局面，可谓难关重重，一个难题解决不了，整个项目就面临失败风险。

    “在晶体生长过程中，常常要在60℃高温炙烤的晶体生长实验室里完成装炉、数据记录等工作。”郑彧介绍，“晶体生长温度达到1400℃以上，厚度只有0.7mm的铂金坩埚要承受密度达到8.1g/cm3高温熔体持续超过30天，这已经接近铂金的使用极限。在项目研制初期，铂金坩埚的焊缝处特别容易成为薄弱环节，从而造成严重漏料导致晶体生长失败。”面对一次次失败，郑彧带领团队没有气馁，创新性地提出了铂金坩埚采用旋压成型代替传统焊接成型的新思路，并积极与晶体院有经验的老专家、老师傅进行反复沟通学习，最终在国内率先研发了铂金坩埚的无缝旋压成型技术，攻克了难关。

    如今，郑彧和团队不仅自主开发了PIMNT坩埚下降晶体生长炉，还在朝阳区建立了国内规模最大的PIMNT弛豫铁电单晶工程化示范线，解决了高纯钙钛矿相PIMNT晶体原料稳定批量化合成，国内首次实现了铂金坩埚无缝旋压成型新工艺，提出了陶瓷块体原料填装生长PIMNT晶体的新技术路线，通过合理使用相变材料实现了生长室环境无扰动控制，实现了方向高质量PIMNT单晶性高效生长技术，晶体性能及均匀性达到国际先进水平，形成原料、生长、加工全链条生产能力。

    “人工晶体和陶瓷，虽然是两个不同的学科，但是它们的底层逻辑是相通的。项目最终能成功，借鉴了一些陶瓷实践形成的经验，同时也帮助我运用多角度思考问题，或许这就是‘跨界’的魅力吧。”郑彧笑言。

    化繁为简　把科学讲给更多人听

    郑彧深知，科学知识的普及对于培养下一代科技人才至关重要。她不仅在科研领域取得了卓越成就，更在科普传播上做出了突出贡献。

    在环球网中建材材料江湖科普直播活动中，郑彧以她深厚的专业知识和亲和力，将复杂的科学知识转化为公众易于理解的语言，通过生动的比喻和形象的描述，让观众们对材料科学产生了浓厚的兴趣。她讲述的每一个科学故事都充满了趣味和启发性，让科学不再是高高在上的象牙塔，而是触手可及，与生活息息相关的有趣知识。

    在云南昭通的对口援建小学，郑彧作为科技工作者代表，和同事们一起参与了科普课堂的讲授。她们用简单易懂的语言，向孩子们介绍了晶体材料的奇妙世界，激发了学生对科学的好奇心和探索欲。学生们聚精会神地听着，眼中闪烁着对知识的渴望和对未来的憧憬。

    “一个小小的材料，就能发挥大大的作用，这太神奇了。”从业十余载，郑彧对材料学的研究热情不减，在她看来，在材料、在晶体的世界里，充满魅力，吸引她沉下心来，不断探索、钻研，去揭秘一个又一个奥秘。她的热爱和专业也激励着她的团队在科研道路上不断前行。

    （赵慧慧）