摘 要：以SCI-Expanded數(shù)據(jù)庫為來源，對國家核心電子器件重要研究領(lǐng)域之一--光電子器件2000-2011年間科研論文的國家/地區(qū)分布情況作出分析，同時采用動態(tài)圖譜可視化方式，對最近12年來國際光電子學(xué)領(lǐng)域的主要研究方向做一個歸納總結(jié)，并對每個研究方向中的研究熱點(diǎn)趨勢變化逐一進(jìn)行分析，得到該領(lǐng)域當(dāng)前階段的“研究熱點(diǎn)主題”、“逐漸過時的主題”和“快速發(fā)展的主題”，并依此對該學(xué)科研究提出相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：光電子器件；動態(tài)圖譜；可視化

1 引言

光電子學(xué)是由光學(xué)技術(shù)和電子學(xué)技術(shù)結(jié)合而成的技術(shù)學(xué)科，是繼微電子技術(shù)之后迅速興起的一個高科技領(lǐng)域，將在當(dāng)今信息時代占據(jù)越來越為重要的位置。全面深刻了解該領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢對于科技管理、科研選題和國際合作具有重要意義。本文以預(yù)測光電子學(xué)領(lǐng)域未來發(fā)展趨勢為目的，利用知識圖譜可視化工具，以固定時長隨時間逐步推移為窗口，繪制動態(tài)知識圖譜，連續(xù)觀察其研究熱點(diǎn)變化趨勢，形成一套新的技術(shù)情報(bào)監(jiān)測方法。

2 樣本與方法

以SCI-Expanded數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源，檢索策略為：“（主題=（opto-electronic device*）OR（optoelectronic device*））AND文獻(xiàn)類型=（Article）”，時間確定為2000-2011年，經(jīng)檢索和清洗，最終得到6266條論文記錄。運(yùn)用科學(xué)計(jì)量學(xué)的方法及CiteSpace II可視化工具，對光電子學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)論文作國家/地區(qū)分布及研究熱點(diǎn)趨勢的分析。

3 光電子學(xué)領(lǐng)域研究國家/地區(qū)分布

6266篇論文記錄共分布于78個國家/地區(qū)，其中美國、中國和日本分別位列SCI論文量世界前三甲。值得注意的是，中國臺灣躍居前5，可見在近12年間，其對光電子器件領(lǐng)域的研究較為活躍（見表1）。

而要確定核心國家/地區(qū)，僅憑論文發(fā)表量來判定有失偏頗。篇均被引頻次（Average Citations Per Paper）是在給定時間內(nèi)，某期刊（科學(xué)家、機(jī)構(gòu)和國家/地區(qū)）所發(fā)表文獻(xiàn)的總被引頻次除以該刊（科學(xué)家、機(jī)構(gòu)和國家/地區(qū)）全部論文數(shù)。以國家為例，它表示某國家所發(fā)表論文被引用的平均水平，若其值高，代表該國家在本學(xué)科和學(xué)科共同體中的影響程度高。篇均被引頻次是一個相對數(shù)量指標(biāo)，它彌補(bǔ)了絕對數(shù)量指標(biāo)中馬太效應(yīng)導(dǎo)致的偏差。因此，該指標(biāo)可消除國家/地區(qū)科研規(guī)模大小的差別，更強(qiáng)調(diào)科學(xué)研究的質(zhì)量。

統(tǒng)計(jì)SCI論文量TOP20國家/地區(qū)2000-2011年的篇均被引頻次，并與世界平均水平相比較，如圖1所示。其中世界平均水平為18.95。在SCI論文量TOP20國家/地區(qū)中，有6個國家的篇均被引頻次超過了世界平均水平，分別為：美國（37.50）、瑞典（37.01）、荷蘭（34.41）、以色列（26.77）、英國（24.62）、瑞士（21.25）；有4個國家較為接近世界平均水平，分別為：意大利（17.71）、日本（17.48）、加拿大（16.33）、德國（16.10）；包括中國在內(nèi)的其余10個國家/地區(qū)的篇均被引頻次均小于15。從圖2中可以看出，以世界平均水平為分界線，世界上不同國家/地區(qū)對光電子器件研究的篇均被引頻次存在較為明顯的分化現(xiàn)象。各國在該領(lǐng)域的科研實(shí)力參差不齊，存在較大差距。

4 光電子學(xué)領(lǐng)域研究趨勢動態(tài)圖譜分析

為了清晰展示和準(zhǔn)確分析光電子器件領(lǐng)域研究論文的研究熱點(diǎn)，本文利用CiteSpaceⅡ軟件，生成關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜。在關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜中，節(jié)點(diǎn)的中心性是一個用以量化點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中地位重要性的圖論概念，中心性越大，表明該節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中越為重要[1]。本文提出一種動態(tài)監(jiān)測方法，即以3年為時間窗，以1年為一個單位時間差依次向后推移，將2000-2011年12年劃分為10個時間段，得到隨著時間連續(xù)變化的研究熱點(diǎn)動態(tài)圖譜，見圖2。在圖譜的繪制過程中，選擇“節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽的字體大小與節(jié)點(diǎn)中心性大小成正比例顯示”；為保證在分析動態(tài)圖譜中研究熱點(diǎn)詞的中心性隨時間變化情況時的準(zhǔn)確性，所有圖譜的相關(guān)參數(shù)均做相同設(shè)置，如：Node Size：30，F(xiàn)ont Size：10，Threshold：8。圖中共呈現(xiàn)出36個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，即研究熱點(diǎn)關(guān)鍵詞，其中心性均不小于0.05，見表2。利用詞頻分析法和共詞分析法，分析光電子學(xué)領(lǐng)域研究論文的研究熱點(diǎn)。

在表2中，序號4的關(guān)鍵詞在本研究中與檢索詞重合，不具有實(shí)際意義，因此對其不再做具體分析。結(jié)合以上圖表并征求電子學(xué)相關(guān)專家意見，光電子器件領(lǐng)域的研究基本上是圍繞以下3個研究方向而展開，主要?dú)w納如下：

⑴納米光電子器件及技術(shù)：light-emitting-diodes、nanowires、diodes、lasers、photodetectors、nanostructures、nanorods、nanocrystals、nanotubes、nanoparticles、room-temperature、optical-properties；

⑵薄膜器件及技術(shù)：thin-films、growth、molecular-beam epitaxy、layers、chemical-vapor-deposition、deposition 、emission 、luminescence 、electroluminescence 、photoluminescence、thin-film transistors；

⑶聚合物與光伏器件：polymers、alloys、conjugated polymers、morphology、GaAs、silicon、arrays、photovoltaic cells、solar-cells、efficiency。

4.1 研究熱點(diǎn)一：納米光電子器件及技術(shù)

納米光電子器件是納米半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域中的一個主要分支，旨在研究各種納米光電子器件的制作方法、工作原理及其在光通信和光信息處理中的應(yīng)用等[2]。近年來國際上的研究熱點(diǎn)主要集中在：發(fā)光二極管，其近年來的成就使有色光二極管尤其是白色發(fā)光二極管成功應(yīng)用于便攜式和特殊照明；納米激光器，包括量子阱、量子線和量子點(diǎn)激光器等；光電探測器，主要是紅外光電探測器、諧振腔增強(qiáng)型光電探測器等的研究；納米線、納米棒、納米晶體及納米粒子等在室溫下的結(jié)構(gòu)特征及光學(xué)性能[3-4]等。統(tǒng)計(jì)動態(tài)圖譜10個時間段中各熱點(diǎn)詞的中心性值變化情況，得出結(jié)果為：發(fā)光二極管的研究在2001-2003年度達(dá)到最高點(diǎn)，此后稍有下降，并在2007-2009年度達(dá)到第二個高潮，對其的研究關(guān)注度具有一定的間斷性；激光器的研究在早期較為突出，在后期關(guān)注熱度一般；光電探測器在早期和后期均有一定的研究，但在中間時段出現(xiàn)空缺；光電子納米線、納米結(jié)構(gòu)、納米棒、納米晶體和納米粒子器件等的研究基本呈現(xiàn)出一致的狀態(tài)，均是在近5年出現(xiàn)較高的研究熱度。

4.2 研究熱點(diǎn)二：薄膜器件及技術(shù)

薄膜技術(shù)是研制新材料、新結(jié)構(gòu)的重要方法之一，用該技術(shù)制作的材料具有優(yōu)良的光電性能、鈍化性能以及抗水滲透性能等，主要用來充當(dāng)絕緣層、各種敏感膜層，具有很高的硬度和較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性。在光電子器件中，薄膜的使用非常普遍，因此對其的研究進(jìn)展也是學(xué)者們關(guān)注的熱點(diǎn)。近年來國際上在薄膜器件及技術(shù)方面的研究主要集中在：薄膜的制備與生長，尤其是利用分子束外延技術(shù)和化學(xué)氣相沉積技術(shù)制作薄膜；薄膜的光致發(fā)光、電致發(fā)光特性、光電發(fā)射特性等；有機(jī)薄膜晶體管的制作和應(yīng)用等[5]。在12年間，薄膜的生長特性研究一直具有較高的關(guān)注度；分子束外延技術(shù)比化學(xué)氣相沉積技術(shù)具有更高的關(guān)注度；光電子薄膜中光致發(fā)光的研究呈現(xiàn)出下降的趨勢，而電致發(fā)光的研究在近5年重新復(fù)燃；薄膜光電發(fā)射特性的研究呈現(xiàn)出波浪式趨勢；薄膜晶體管為近3年的研究熱點(diǎn)。

4.3 研究熱點(diǎn)三：聚合物與光伏器件

有機(jī)聚合物材料由于其具有快速響應(yīng)的性能和容易加工等優(yōu)點(diǎn)，對于集成光電子器件的制備來說是非常有吸引力的。近年來國際上在此方向上的研究熱點(diǎn)主要集中在：聚合物電光調(diào)制器陣列、含金屬（合金）共軛聚合物、聚合物的形貌優(yōu)化以及共軛聚合物光伏材料研究等。近年來由于能源危機(jī)的日趨嚴(yán)重，其中聚合物光伏材料已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的重中之重，主要包括光伏電池和太陽能電池，目前研究和開發(fā)的太陽能電池有單晶硅、多晶硅、無定型硅、單晶GaAs等[6-8]。統(tǒng)計(jì)動態(tài)圖譜中各熱點(diǎn)詞的中心性值變化情況，得出結(jié)果為：2003-2005年間是光電子器件領(lǐng)域研究的低潮。對于聚合物器件來說，共軛聚合物和聚合物電光調(diào)制器陣列在后期一直處于較高的研究熱度；聚合物形貌優(yōu)化研究在2005-2007年間達(dá)到最高點(diǎn)；合金共軛聚合物的研究熱度稍有起伏；對于聚合物光伏材料來說，光伏電池和太陽能電池及其光電轉(zhuǎn)化效率的研究基本同步，同時在2006-2010年間達(dá)到較高的研究熱度；硅材料與砷化鎵材料相對來說，研究熱度處于較低水平。

參照Erten等人的做法，將以上研究熱點(diǎn)的發(fā)展趨勢分為三類：研究熱點(diǎn)主題、逐漸過時的主題和快速發(fā)展的主題[9]，見表3。

5 結(jié)論與建議

本文提出一種動態(tài)觀測技術(shù)科學(xué)研究方法，較好地展示了技術(shù)熱點(diǎn)演變過程，得到了相關(guān)電子領(lǐng)域?qū)＜业幕菊J(rèn)可，對光電子器件領(lǐng)域研究趨勢的觀測結(jié)論和建議如下：

⑴在光電子器件領(lǐng)域的研究中，從國家/地區(qū)層面上可以看出，中國雖然SCI論文發(fā)表總量排名位于前3名，但其論文篇均被引頻次卻低于世界平均水平，中國在國家層面上未能在核心電子器件研究領(lǐng)域起到核心作用。其主要原因是起步基礎(chǔ)較為薄弱。目前，中國正處于國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要實(shí)施的初步階段，我們需要從現(xiàn)有基礎(chǔ)出發(fā)，進(jìn)一步增強(qiáng)自身科研實(shí)力，重視原始創(chuàng)新，提高論文影響力。論文“量不在多，重在核心”。

⑵光電子器件領(lǐng)域的主要研究方向有3個，分別為：納米光電子器件及技術(shù)、薄膜器件及技術(shù)、聚合物與光伏器件。每個研究方向中研究熱點(diǎn)的發(fā)展趨勢又分為三類：研究熱點(diǎn)主題、逐漸過時的主題和快速發(fā)展的主題?！把芯繜狳c(diǎn)主題”依然是目前階段研究熱點(diǎn)，需國家科研機(jī)構(gòu)和相關(guān)學(xué)者持續(xù)關(guān)注與研究其相關(guān)技術(shù)；“逐漸過時的主題”經(jīng)歷了一個由熱到冷的發(fā)展階段，說明其技術(shù)已發(fā)展成熟或被其他技術(shù)所取代，已不再是目前的研究熱點(diǎn)，可不再繼續(xù)關(guān)注；“快速發(fā)展的主題”是目前和今后階段的研究熱點(diǎn)與前沿，能夠引領(lǐng)該領(lǐng)域的研究熱潮，需重點(diǎn)關(guān)注。

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