敢拼敢闯、自强不息的“映山红”
——记半导体研究所老科协分会副理事长郑红军
“映山红”是代表坚定信念的花朵,象征一种永不放弃、勇往直前、不服输的精神，也用来象征着革命战争时期红军坚定不移、矢志不渝的奋斗精神。这就如同“郑红军”的名字，她一直带着这种精神在科研和成果产业化之路坚持不懈、自强不息地耕耘了三十余年，退休后的她仍然没有停止脚步，担任研究所老科协分会副理事长，曾多次获得中国科学院老科协的表彰，2024年荣获了“中国老科学技术工作者协会科学技术奖（个人）”奖项，为推进老科协的工作继续努力。
2024年，郑红军参加“中国老科学技术工作者协会科学技术奖”颁奖大会
郑红军，1977年毕业于吉林大学物理系固体物理学专业，分配到中国科学院半导体研究所工作，期间曾获得过多项专利授权；在国内学术刊物上发表论文三十余篇；她参与的科研项目曾四次获得中国科学院科技进步奖，一次获得中国材料研究学会科学技术二等奖。1982年，她获中国科学院京区直属单位“三八红旗手”称号，本人也曾多次获研究所的表彰与奖励。2002年底，她开始从事科研成果转化工作，2008年正式退休。如今，退休后的她仍然在成果转化的道路上继续发光发热、奋斗前进、耕耘不息。
一、入所工作、名师指点
初来研究所，郑红军有幸在林兰英院士、梁骏吾院士的指导下开展半导体硅材料、砷化镓材料制备及材料物理等方面的研究工作。1977年至1996年期间，在梁骏吾院士的直接指导下，她在硅材料组参加了国家六五、七五、八五、九五重大攻关等项目的研制工作。
1977年8月，郑红军加入硅单晶课题组。刚到组里两个月，绘制我国科学事业远景蓝图的“全国自然科学学科规划会议”就在北京召开。会议号召半导体科学工作者一定要把大规模集成电路搞上去。党中央的关怀和指示，又一次点燃了科学工作者心头为国争光的烈火——半导体所开展了“研制大规模集成电路”的工作。这项工作首当其冲的任务是要提高硅单晶质量。国外研究工作表明，硅单晶中尺度在微米、亚微米量级的缺陷（简称微缺陷）以及碳杂质浓度及氧浓度对集成电路的性能与成品率，有着至关重要的影响。因此，1978年，国家科委又向半导体所下达了“提高硅单晶质量”的研究任务。为了完成这项前沿性的探索研究工作，研究所重新组建了“硅单晶课题攻关”团队。经过多方努力，先后从东北工业大学、南开大学及半导体所调集一些科研人员组成新的科研团队（包括梁骏吾、林汝淦、钱家骏、于媛、邓礼生、黄大定、汪光川、郭钟光、张金福、王承运等人），开展“直拉法及悬浮区熔法生长硅单晶技术”的研究，分析硅单晶中主要微缺陷（漩涡缺陷）的本质、形成机理及消除办法等研究工作。
在课题组成员带领下，郑红军开始参与一些试验工作，如“硅原料化学腐蚀、硅单片缺陷图谱的整理及硅单晶电学性能测试”等工作。1980年，硅单晶组在完成“大规模集成电路基底硅单晶质量提高”研究工作基础上，由梁骏吾带领，郑红军与邓礼生、郭钟光、黄大定等人开始承担起“区熔硅单晶中微缺陷及P型（100）硅单晶中微缺陷和夹杂物的研究”“中子嬗变掺氮区熔硅单晶的研究”工作。课题组开始顺利地将“中子嬗变技术”和“掺氮技术”相结合的新思维，进行新的硅单晶品种的实验。郑红军和邓礼生、刘风祥、郭钟光等人重点承担了“区熔硅单晶中掺入不同氮含量的晶体生长”试验，在国产区熔单晶炉上，需要克服设备上存在不稳定因素，几十炉次，甚至上百炉次不同掺杂进行试验，然后对“氮含量区熔硅晶体进行了变温微硬度和变温位错运动速度测量”等实验。实验分析表明，氧可以钉扎硅中的位错，因而改进了硅材料的机械性能，而掺氮和中子辐照相结合的新型硅材料，其N型载流子浓度均匀的优点之外还必将减少在制作器件过程中的崩边率，减少硅片在烧结工艺过程中的弯曲率，提高了硅片的利用率，会受到器件厂家的欢迎。为了检验该材料适用结果，郑红军和同事亲自到北京椿树整流器厂、北京前门器件厂、北京可控硅元件厂等进行验证，努力使科研成果转变为生产力。验证结果显示，用该材料制作闸流管，崩边率由33%下降到了12%，因崩边造成的废品率，由3%降到了2%，在烧结中不再有硅片变形，器件成品率由23%提高到了40%；用该材科制作NPN（N型P型N型）高反压大功率晶体管，成品率提高了一倍，经济效益提高了10%；用该材料制作高压大直径闸流管，工艺流程中造成的崩边损坏率下降50%至60%，器件合格率提高20%，成品率增加了10%左右。“掺N中子嬗变掺氮区熔硅单晶的研制”这一重大科研成果，因具有明显的经济效益和重要学术意义，荣获1988年中国科学院科技进步一等奖（梁骏吾、邓礼生、郑红军、郭钟光等）。
在六五期间（1981-1985年），郑红军重点参与的“掺氮区熔硅单晶” “区熔硅中的微缺陷” “掺氮对区熔硅单晶电学性质及位错运动性能的影响”等研究工作，承担了“掺氮中子辐照区熔硅晶体生长”的制备，工艺试验及工艺改进等工作，1989年“掺氮中子辐照区熔硅单晶的研制”获中国科学院科技进步一等奖。
在七五期间（1986年-1990年），郑红军参与了“碳对硅单晶质量的影响”“掺氧半绝缘多晶硅中氧浓度的测定及其性质”的研究，独立承担国家自然科学基金的任务，完成“掺氧半绝缘多晶硅多层膜的PECVD（等离体化学气相沉积）”生长工作；“掺氧多晶硅吸杂技术”研究，在国内相关会议发表多篇文章。1991年“硅中碳的研究”获中国科学院科技进步二等奖。
1986年，郑红军在实验室的区熔硅单晶炉前拉单晶
在八五期间（1991-1995年）的攻关项目中，郑红军参与了“微机控制光加热外延炉的研制和硅外延技术研究”项目，当时课题组主要是在梁骏吾带领下，邓礼生、郭钟光、黄大定、汪光川、杨辉、郑红军、刘素英等人参与。她重点承担了“硅同质结外延工艺技术的研究”及“参与外延片检测分析”工作。
1993年，访问莫斯科科学院冶金所与材料实验室科研人员合影 （后排右三为郑红军）
在梁骏吾的带领下，课题组还重点解决了“外延中必须解决的气体动力学与热力学耦合计算”问题，研制出国内新一代“微机控制光加热外延炉”。其加热技术为国内首创，国际先进，打破了外商的垄断；“CMOS（互补金属氧化物半导体）外延技术”的研究，使外延本底电阻率、过渡区宽、掺杂电阻率径向不均匀度等参数，已超过攻关任务指标，均达到国际先进水平。1992年，“微机控制光加热硅外延炉的研制和硅外延技术研究”获中国科学院科技进步二等奖。
在九五攻关项目中，她参加了“减压薄层硅外延片研制”，在项目中主要负责“硅外延片工艺技术的研究”工作。1996年“减压薄层硅外延片的研究”项目获中国科学院科技进步三等奖。
1995年下半年，因砷化镓材料研发需要，郑红军由硅材料课题组调到砷化镓组，主要在林兰英院士的指导下，她参加了砷化镓军工、型谱、型号等多项半绝缘砷化镓材料的晶体生长、晶片抛光清洗的应用研究开发工作。参与研制SI-GaAs（半绝缘砷化镓）材料，解决如何获得高质量的抛光晶片的难题。当时的课题组在“六五” “七五”期间，已经获得一套抛光工艺，摸索找出了化学抛光GaAs（砷化镓）晶片的最佳化学腐蚀方法，完成了小批量提供φ2”SI-GaAs（2英寸半绝缘砷化镓）抛光晶片的各项任务。“八五”期间，在科研经费逐渐充裕情况下，课题组逐渐添置了小型的磨片机和抛光机，晶片的平整度和平行度得到了改善，为各用户单位提供了需要的φ2”和φ3” SI-GaAs（2英寸和3英寸半绝缘砷化镓）材料。到“九五”期间，开盒即用的SI-GaAs（半绝缘砷化镓）抛光晶片成为广大用户的迫切需求，也成为我国高质量抛光晶片生产的瓶颈。开盒即用抛光晶片的“三个要素”是：首先，必须具有高的晶片平行度和平整度；其次，抛光晶片的亚表面损伤层厚度必须很低；第三，晶片表面的灰尘颗粒和金属微粒子必须很少。要达到上述需求，必须有一整套的高精度磨片机和清洗机；必须要有洁净度1级或10级的洁净室；还需有高纯水和高纯气体的净化系统。这只有相当数额专项经费的投入才能实现。此时期，在国家科研经费支持下，课题组又添置相应设备和10级超净室。当时，郑红军与课题组的吴让元、卜俊鹏、尹玉华等人负责“研究化学机械抛光机理及降低亚表面损伤层的晶片加工工艺”，郑红军为了定性掌握晶片切割，研磨、抛光不同工序加工所产生的损伤层、亚表面损伤层，在何宏家老师的支持下，课题组吴让元、曹福年等人的帮助下，反复做过几十次化学机械抛光工艺试验并准备样片，请课题组陈诺夫博士协助，多次采用X射线双晶衍射技术测量砷化镓晶片切割，研磨损伤层深度，化学机械抛光晶片亚表面损伤层厚度等，在获得上述数据的基础上，与卜俊鹏共同分析最终化学机械抛光工艺对降低亚表面损伤层的影响；研究氧化、腐蚀、溶解的化学反应力与机械力平衡的关系，研究二氧化硅胶体溶液聚集对表面粗糙度的影响等，并提供多次试验样品，由材料物理室吴巨博士帮助，制样后采用透射电镜定量分析砷化镓晶片亚表面损伤层深度，获得了最终化学机械抛光亚表面损伤层约10nm数据，此成果在1999年“广西柳州砷化镓及有关化合物会议”发表“TEM观测GaAs晶片损伤层结构”文章，得到同行认可，先后多次在《固态电子》《稀有金属》杂志发表文章，由此指导“砷化镓晶片加工工艺”。
通过优化化学机械抛光工艺，可研制出小批量的φ2”、φ3”、φ4”的低亚表面损伤层的抛光晶片，初步满足了“器件研制、分子束外延和有机金属气相淀积生长”对SI-GaAs晶片的需求。在此期间，郑红军与卜俊鹏、朱荣辉、赵冀等人承担国防科工委下达“开盒即用的SI-GaAs抛光晶片”项目，经过大家努力，顺利的完成任务，项目验收得到了好评。2003年在半导体学报（Apr.,2003, V01.24.No.4，）发表了“超低亚表面损伤层GaAs抛光晶片的工艺”的文章。
由于“半绝缘砷化镓课题组”出色完成“九五”的各项任务，并在SI-GaAs材料生长、低亚表面损伤层抛光晶片制备、材料物理及材料器件关系研究中成绩优异，因此在当时国防科工委“半绝缘GaAs材料及开盒即用GaAs抛光晶片小批量生产”的公开招标中，半导体所一举中标，获得5000万元的专项经费支持，用于购置生产开盒即用抛光晶片的专项设备。
多年来，课题组在林兰英院士直接领导和关怀下，经过几十名科研人员的刻苦钻研和辛勤努力，取得了一系列成果，为我国“砷化镓材料”事业的发展做出了贡献。直至今日，由于SI-GaAs单晶固有的纯度低和缺陷密度高的缺点，在研制高性能GaAs电路和器件时，“砷化镓单晶”已逐步为“薄膜微结构材料”所取代。但作为研制微电子、光电子电路器件的微结构材料的衬底，作为用直接离子注入工艺研制生产GaAs电路器件的基体材料，“半绝缘砷化镓单晶和低阻砷化镓单晶”仍具有广阔的应用前景。2007年，课题组的项目“直径6英寸半绝缘GaAs单晶生长技术”获得“中国材料研究会科学技术二等奖”。
经过科研人员的不懈的努力，半导体所的砷化镓事业迈出了坚实的步伐，年产开盒即用的GaAs抛光晶片超过十万片，打破了我国GaAs材料不能生产高质量抛光晶片的瓶颈。期间，郑红军也与同事们在国内的《半导体学报》《固态电子》《稀有金属》及国内相关会议上发表了多篇关于“砷化镓化学机械抛光机理对晶片亚表面损伤层形成”的文章。
在行政和党务工作方面，1995年至2001年，郑红军曾担任半导体所材料中心副主任；从1990至2003年，连续三届担任半导体所材料室党支部书记。在此期间，她领导的党支部先后发展党员三十余人，曾多次受到研究所党委的表彰，1992年获得“中国科学院京区先进基层党组织”的表彰，并在表彰大会上她做了工作报告。1990年，郑红军获提为副高级职称。
1993年，半导体材料中心党支部组织的活动合影（二排左一为郑红军）
二、顺势而为、成果转化
2002底，当时研究所材料中心的“砷化镓课题”组承担了“国家4096砷化镓工程”项目，为了实现砷化镓材料研发成果转化，更好地将科技成果转化为产业化，2003年在所里大力支持下，成立了“中科镓英半导体材料有限责任公司”（以下简称“中科镓英公司”）。郑红军作为公司生产运行及品质管控负责人，深感自己责任重大，并且工作期间得到了公司总经理李晋闽、副总经理曾一平的支持与帮助。由于新的公司刚刚成立，很多新员工专业技能尚需要提高，她在公司产业化运行中得到了锻炼，继而获得了公司上下的认可。从研究所到公司，从小批量生产到大批量稳定生产，都需要学习并适应的过程。由于公司距离较远，她为了做好工作，每天往返，风雨无阻——经常吃住在公司，亲力亲为，工作在生产一线，与大家一起讨论解决工艺上问题并尽快打产、提产。在公司初期的生产方面，公司在提产、扩产中会发生产品质量问题，如出现晶片基准面做错，晶片腐蚀位错长短轴失误，造成几百片晶片主副定位边做错等事故。为了尽快查出问题，她有时晚上工作到后半夜三点多，将问题搞清，避免错误晶片流失到下道工序。当时，公司副总曾一平要求“公司如果受到客诉必须24小时内到达客户厂家，并尽快解决问题，给与满意的答复”。为了解决山东华光外延片表面出现多缺陷的客户问题，郑红军和市场部同志连夜赶到济南，双方现场检查衬底及外延片表面缺陷，认真分析缺陷形貌及产生原因，经过讨论，厂家提出他们公司外延工艺不成熟，需要改进，最终双方得到理解，与客户建立了互相信任。
2005年，她被提拔为公司总经理助理，负责公司的生产运营、“砷化镓项目成果”转化落地工作。在此阶段，她全力组织带领大家投入“砷化镓产线”建设，设备通线，产品认证，产量提产，产量扩产，实现了逐年提升。至2006年，公司“2-4英寸砷化镓晶片”年产达到几万片的产量，获得了一定经济效益，顺利通过了“4096项目”的验收，完成了“砷化镓科技成果转化为产业化”工作。公司副总曾一平曾说过，“郑红军在企业里可是发挥作用了”，经过几年历练，她成长了，公司也给予了她很多荣誉，如“先进员工，奖励表彰”等。
2005年，中科镓英半导体材料公司通过质量体系认证公司人员合影（一排左一为郑红军）
为了进一步推进砷化镓产业化生产，2007年4月，她来到“中科晶电北京信息材料公司”，作为当时公司生产总监及总经理助理，她全面负责“砷化镓晶体生长和晶片加工检测的产业化”生产运营工作，直接指挥两个生产调度，六个部门主管，200多人的队伍，负责组织完成公司要求的产量逐月上升的指标。面对很多新的挑战，但她克服了重重困难，在不断解决工艺技术问题中，稳定工艺快速提产，一年内，砷化镓晶片从初始月产几百片达到月产5000片，一路直线上升，得到领导认可并获得了公司嘉奖。
2008年，郑红军因工作需要调到“中科晶电山西子公司”担任常务副总兼总工程师，当时负责公司运营及大直径4英寸VGF（垂直梯度凝固法）砷化镓晶体的研发工作，当年圆满完成了子公司建设，投产及公司下达生产任务。她在“中科晶电”任职两年期间，2-4英寸的砷化镓衬底年产逐年上升，并取得一定经济效益，2007-2008年连续两年，2-4英寸的砷化镓衬底年产达到10万片以上，取得一定经济效益，公司领导认可她的贡献，给与嘉奖和鼓励。回顾这些，她深感自己能为我们国家光电子材料产业发展做出一点工作，也是很欣慰的！
三、 退休生活、继续耕耘
郑红军退休后继续投入到“碳化硅材料研发生产”中。2009年以来，转型到“第三代半导体碳化硅材料”的研发生产，在国内碳化硅领军企业“天科合达”公司担任生产运营总监等职务。她刚到“天科合达”时，公司单晶炉不多，晶体直径在2-4英寸，晶体厚度不到20mm，晶体缺陷比较多，主要是相变及微管，晶体处于研发向生产迈进的阶段。面临这些难度，郑红军在公司陈小龙老师的指导下，注重自身学习，抽时间参加北京研发基地多个研发项目(晶体表面缺陷，多线切割，清洗颗粒等),她还特意安排时间到生产基地检查落实产品转化，加快扩产等工作。当时“天科合达”公司生产晶体与晶片的地点都不在北京，晶体生长在新疆石河子市，晶片加工在苏州高新区。她为了帮助公司改进优化单晶炉设备，组织分析晶体表观缺陷，每年都要到新疆晶体生长基地，一去就两到三个月时间，与工程师一起逐炉制定工艺方案，新疆冬天零下20多度，但她不感觉冷，因为当看到新的晶体出炉时，大家心里暖暖的。每年郑老师也都要到苏州的晶片加工基地，那里夏天比较热，7-8月份温度都在30多度，一次在苏州所住房间内空调坏了，热的无法入睡，她只好躺在地上度过酷暑之夜；在加工基地，她还要帮助解决晶片加工产率问题及完成订单存在困难等，比较辛苦，但在良师益友陈小龙老师鼓励下，她不计较付出，并深深的感谢公司给予她这么好的平台，一次年终大会上陈老师说，“我们公司晚上灯光最后关的一定是郑老师，大家都这样努力，我们公司一定会发展得更快！”。在大家连续多年的努力下，“天科合达”公司的碳化硅衬底产能、产量逐年提升，碳化硅衬底材料直径、晶体厚度、晶体质量、晶片产率都在提高，碳化硅产量从月产几千片到上万片，2023年已经突破30万片，创造产值超过十个亿，成为国内最大的碳化硅衬底生产企业。在此期间，她参与四项专利编写，主编碳化硅国家标准三项。2015年，郑红军获得了国内碳化硅知名企业“天科合达”公司授予的“杰出贡献”称号，至今仍是天科合达“终身荣誉员工”。
2013年，郑红军在新疆“天科合达公司”碳化硅晶体生长车间指导工作
为了进一步提高第三代半导体碳化硅材料的质量、降低材料成本，2020年以来，郑红军作为“常州臻晶半导体材料有限公司”的原创技术股东，全力投入熔体碳化硅晶体的研发生产中，现已完成了碳化硅年产三万片的晶体加工、晶片加工、抛光清洗检测生产线，通过了多家产品认证，开始进入批量晶片加工服务阶段，郑老师至今还在继续利用发挥她的经验。目前，该公司已成为“国内熔体碳化硅研发生产”第二大企业。在此期间，她主笔及参与的“熔体碳化硅晶体生长及晶片加工”的发明专利累计11项。
退休的十几年来，郑红军在从事“砷化镓，碳化硅半导体材料”的研发、生产和成果转化工作的同时，还参与了其它科技成果转化的四个方面工作：
在科技项目转化方面，她积极参与“北京天合宽禁带联盟”组织发起的“科创中国”技术路演，组织了“硬科技路演”等多场活动，为“宽禁带半导体产业领域的创新创业”项目提供了广阔的交流平台，同时也有利于促进创新项目充分对接市场与融资机会，推动相关单位的科技成果转化、拓宽市场、高效发展。
在人才交流与培训，她为了给初创企业构建多层次人才队伍，作为“宽禁带联盟”副秘书长，自2018年起，她积极参与并举办了四场“宽禁带半导体技能”研修班，帮助企业培养了具备核心技术同时兼备国际视野的宽禁带半导体行业领军人才，为初创企业发展提供坚实的人才支撑。
在国际交流方面，她作为会议程序委员会副主席，组织多次“亚太碳化硅及相关材料”方面的国际会议，该会议是“宽禁带半导体领域”产业与学术并重的高水平论坛，目前已经成功举办五届。每届会议均会吸引来自欧美日韩等十余个国家或地区代表参会，通过国际会议，国内创新创业项目得到更广阔的展示平台，进一步加强国内外技术的交流与沟通，促进科技成果转化。
在标准推广方面，她担任“全国半导体材料分标委会委员及宽禁带半导体技术创新联盟”标准化委员，参与国标及团标标准制定、评审等，截至目前她参与制定的“碳化硅国标及锑化镓”GJB（国军标）共5项，“宽禁带半导体团体”标准累计近20项，“中关村”标准3项，这些标准的建立，能够进一步统一半导体材料在研发、生产和应用过程中相关规范，建立半导体标准体系，促进产业发展。2020年，她被“全国半导体材料与设备标委会”授予“特殊贡献奖”。
郑红军从2016年开始一直担任中国科学院半导体所老科协副理事长，2021年又担任“北京市海淀高新技术老科技工作者协会”监事，积极地组织并参与各项科技沙龙、科技论坛活动。2017年和2023年先后获“中国科学院老科协”的表彰，为推进老科协的工作做出了不懈努力。2024年重阳节，“中国老科学技术工作者协会”在北京科技会堂举办了“2024年全国老科技工作者日”北京主会场活动。原国务委员、十一届全国人大常委会副委员长、中国老科协荣誉会长陈至立，中国科协主席、十三届全国政协副主席万刚出席了本次大会，中国科协党组书记贺军科主持了会议，中国老科协会长李学勇和民政部（全国老龄办）老龄工作司副司长张晓峰先后致辞。郑红军荣幸受邀参加了会议，并荣获了“老科学技术工作者协会科学技术奖（个人）”，当她接过沉甸甸“奖章”时感慨万千并表示“非常感谢半导所、感谢产业化路上支持帮助和鼓励过我的老师和同事！”
2024年，郑红军荣获中国老科学技术工作者协会科学技术奖（个人）（左五为郑红军）
在大会上，她听取了国家最高科技奖获得者，中国科学院院士李德仁的“论天地互联的智能遥感卫星与应用--从珞珈卫星到东方慧眼星座”报告，李院士虽已八十五岁高龄，但一直带领科研团队为实现中国遥感卫星系统自主可控，提高卫星光学分辨率，引领“中国测绘遥感学”努力，他表示还要干十年。这番话让郑老师感悟到：年龄不重要，重要的责任与担当！当下，应该继续弘扬敢拼敢闯、自强不息的“映山红”精神，老有所为，积极作为，自觉把个人追求和人生价值观同国家发展、半导体科技发展连接在一起，在科技创新、科学普及、成果转化方面多做贡献。
离退休办公室
2024.12.17