基于文献计量的量子材料领域主题分析报告

2022年·第三期 基于文献计量的量子材料领域 主题分析 中国工程科技知识中心 2022年8月 知领报告 2022年第3期 本报告由机器自动生成，仅做 研究参考 审核： 刘玉琴黄颖刘佳崔成磊王雨童 目录 摘要I 1.技术概要1 2.数据源2 3.论文量与趋势分析3 4.资助项目和机构分析5 5.主题分布与演化分析5 5.1.主题分布5 5.2.主题演化13 6.学科分布与演化分析15 6.1.学科分布15 6.2.学科演化15 6.3.学科交叉18 7.期刊分布与演化分析19 7.1.期刊分布19 7.2.期刊演化20 8.国家（地区）合著关系与竞争分析22 8.1.国家（地区）论文数量22 8.2.国家（地区）论文趋势22 8.3.国家（地区）合著关系关系25 8.4.国家（地区）技术侧重与技术关联25 8.5.国家（地区）期刊交叉分析27 9.机构合著与竞争分析29 9.1.机构论文数量29 I 9.2.机构论文趋势30 9.3.机构突破32 9.4.机构合著关系33 9.5.机构技术侧重与技术关联34 9.6.机构期刊交叉分析36 10.作者合著与竞争分析39 10.1.作者论文数量39 10.2.科研团队分析41 II 1 摘要 本报告基于SCI论文数据库，针对量子材料技术进行检索、筛选与计量分析，从而剖析量子材料领域技术发展历程、技术热点、演化趋势，国家、机构、研究人员之间的合著、竞争、技术侧重点等。 本报告主要结论如下： 1.2008年1月到2021年12月，在SCI论文数据库中检索得到量子材料相关记录21615条，总体呈现递增趋势，2021年数量达到顶峰为2758件。 2.2008-2021年量子材料领域的研究热点主要分为四方面：半导体材料（主题词包括半导体、半导体III-V材料、分子束外延等）、纳米材料（主题词包括纳米材料、纳米结构、纳米颗粒等）、量子点材料（主题词包括量子点、量子点荧光、量子阱、石墨烯等）和发光材料（主题词包括光学特性、太阳能电池、有机发光二极管、热激活延迟荧光、电致发光、OLED、发光等）。 2008-2010年主题词主要为摄氏度,量子点,光学特性,X-射线衍射,外部量子效率,低温,太阳能电池,量子产额,磁场,量子效率；2011-2015年主题词主要为量子点,摄氏度,光学特性,外部量子效率,太阳能电池,X-射线衍射,薄膜,量子效率,主体材料,带隙；2016-2020年主题词主要为外部量子效率,光学特性,量子点,摄氏度,太阳能电池,薄膜,带隙,潜在应用,X-射线衍射；2021年主题词主要为光学特性,外部量子效率,量子点,密度泛函理论,光电器件,摄氏度,太阳能电池,实际应用,第一原理计算。 3.按照期刊进行数量统计，排序前5位的分别为PhysicalReviewB、JournalofPhysiaclChemistryC、JournalofMaterialsChemistryC、ACSAppliedMaterials&Interfaces、NanoLetters，数量分别达到2505篇、1235篇、1057篇、995篇、767篇。 4.按照国家（地区）进行数量统计，排序前5位的分别为中国、美国、 i 德国、韩国、印度，数量分别达到7464篇、5155篇、1978篇、1590篇、1451篇。 技术关联关系显著的国家（地区）由美国、英国、加拿大、意大利、澳大利亚、瑞士、瑞典、荷兰、巴西、比利时、以色列、捷克、丹麦；中国、韩国、日本、中国台湾地区、新加坡；德国、法国、俄罗斯、波兰、奥地利；印度、沙特阿拉伯、伊朗、土耳其、墨西哥；西班牙、葡萄牙。国家（地区）之间的合作是广泛的，中美合作是最显著的。 5.按照学科类别进行数量统计，排序前5位的分别为多学科材料科学、应用物理、纳米科学与技术、物理化学、凝聚态物理学，数量分别达到21615篇、11456篇、8944篇、7432 篇、6518篇。量子材料是凝聚态物理、粒子物理、材料科学、量子信息科学等多学科交叉融合的基础。 2008-2010年主要为多学科材料科学,应用物理,凝聚态物理学,物理化学,纳米科学与技术,多学科化学,结晶学,冶金与冶金工程,工程学-电子电气工程,光学；2011-2015年主要为多学科材料科学,应用物理,纳米科学与技术,物理化学,凝聚态物理学,多学 科化学,结晶学,能源和燃料,光学,冶金与冶金工程；2016-2020年主要为多学科材料科学,应用物理,纳米科学与技术,物理化学,凝聚态物理学,多学科化学,光学,能源和燃料,冶金与冶金工程,工程学-电子电气工程；2021年以后主要为多学科材料科学,应用物理,纳米科学与技术,物理化学,凝聚态物理学,多学科化学,光学,冶金与冶金工程,能源和燃料,工程学-电子电气工程。 6.按照机构进行数量统计，排序前5位的分别为中国科学院、中国科学院大学、吉林大学、苏州大学、成均馆大学，数量分别达到1434篇、445篇、385篇、299篇、298篇。 2008-2021年机构突现情况可分为强度最强的机构，如中国科学院和庆熙大学，这两个机构的发文热度最高，在量子材料领域取得了显著成就；持续时间较长的突现机构，如东华大学、南京工业大学、南京理工大学等机构，这些机构开展的科研项目为量子材料的发展注入活力；持续时间较短的突现机构，如斯克利普斯研究所、华南师范大学、圆周理论物理研究所、雷恩大学、嵩山湖材料实验室、洛桑理工学院、台湾阳明交通大学等机构。 ii 中国科学院、中国科学院大学、北京大学、中国科技大学、清华大学、南京大学、华中科技大学、复旦大学、新加坡国立大学、浙江大学、首尔国立大学、香港城市大学、深圳大学、北京理工大学、印度理工大学、上海交通大学、中山大学、郑州大学、天津大学、山东大学主题词侧重于外部量子效率、摄氏度、潜在应用；麻省理工学院、南洋理工大学、剑桥大学、奈尔科学研究所、阿贡国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室、法国国家科学研究中心、俄罗斯科学院、美国西北大学、CNR、伊利诺伊大学主题 词侧重于薄膜、光电应用、石墨烯量 子点、发光二极管；橡树岭国家实验室、东京大学、多伦多大学、加利福尼亚大学伯克利分校、斯坦福大学、德累斯顿科技大学、劳伦斯伯克利国家实验室、华盛顿大学、英国牛津大 学、加利福尼亚大学圣巴巴拉分校主题词侧重于胶体量子点、光学特性、磁场、外部量子效率、低温；吉林大学、苏州大学、成均馆大学、台湾大学、华南理工大学、武汉大学、台湾清华大学、香港科技大学、中国科学院主题词侧重于外部量子效率、功率效率、发光效率、最大外部量子效率、主体材料。 7.按照作者角度进行统计，排序 前5位的分别为Kim,YoungKwan[香港大学信息显示系][韩国]、Yoon,SeungSoo[成均馆大学化学系][韩国]、Lee,JunYeob[成均湾大学化学工程学院][韩国]、Lee,JunYeob[丹麦大学高分子科学与工程系][韩国]、Sargent,EdwardH[多伦多大学选举与薪酬工程系][加拿大]，数量分别达到95篇、85篇、82篇、81篇、71篇。 iii 1.技术概要 “量子材料”（quantummaterials）是当今材料领域中非常重要的研究热点和科学前沿之一，是凝聚态物理、粒子物理、材料科学、量子信息科学等多学科交叉融合的桥梁和基础[1]。2020年10月，在中共中央政治局集体学习中，习近平总书记强调提倡发展量子科技，量子材料作为量子科技重要的组成部分，引起了研究学者的广泛关注和研究热潮。 “量子材料”作为专业术语首次见于北京大学物理学院量子材料科学中心王恩哥院士1996年发表的论文《新奇量子材料中的激子：一项蒙特卡洛研究》。“量子材料”概念的演化，可大致归结为上世纪80年代末90年代初“关联电 子材料”概念的引入，以及本世纪人们对拓扑、新型磁性等现象的持续关注，进 而将关联电子材料扩展为量子材料这两个阶段[2]。 量子材料最初作为强关联电子材料的新术语,2012年,约瑟夫·奥伦斯在物理学杂志中写道：“量子材料是一个象征凝聚态物理领域的标签，以前被称为强 关联电子系统，目的是发现和研究那些电子特性用传统的凝聚态物理教科书框架难以阐明的材料体系[4]。”在量子凝聚态领域，强关联电子体系在三十年的发展历程中占据了重要地位。这类材料的典型特征是各种有序的共存,包括电荷有序、 轨道有序、电荷密度波、超导序和磁有序。高温超导、巨磁电阻和重费米子材料 都是典型的强关联电子材料。2016年，《NaturePhysics》发表的一篇文章中提出：涌现现象在凝聚态物质中很常见，对这种现象的研究，已经超越了强关联电子体系，从而产生了更广泛的量子材料概念[5]。2017年Y.Tokura在《NaturePhysics》上发表热点综述文章，其中总结了量子材料研究发展历程：20世纪80年代的高温超导和庞磁电组材料、20世纪90年代的重费米子体系、21世纪的 [1]“量子材料”概念溯源[EB/OL].(2021-08-04)[2022-07-09].https://www.phy.pku.edu.cn/info/1 179/6794.htm. [2]Cheong,SW.5thAnniversaryofnpjQuantumMaterials.npjQuantumMater.6,68(2021).https: //doi.org/10.1038/s41535-021-00366-x. [4]Orenstein,Joseph.Ultrafastspectroscopyofquantummaterials[J].PhysicsToday,2012,65(9):44-50. [5]Theriseofquantummaterials[J].NaturePhysics,2016,12,(2):105. 1 中国工程科技知识中心 二维材料和拓扑量子物质等是量子材料的典型代表[6]。 量子材料主要是透过材料之间的作用力，也就是电子之间的相互作用，产生多元的物理效应，由于是人造材料，所以可以进行调控，展现不同的物理特性，在量子传感、量子计算及量子通讯方面，应用前景非常可观。其中超导电性、拓扑铁磁性可开发用于储存的磁性记忆体，在低温条件下，能极大地降低能量的消耗。此类材料亦能制成量子电脑的关键部件，即是量子芯片大大提升运算能力和存储能力；亦能制作高敏感的量子信号传感器，在低温的太空环境中发挥功用 [7]。 材料是制造业核心器件的基础和高技术的支撑，从超越摩尔定律的下一代人工智能计算芯片，到高速磁悬浮列车和量子计算机的拓扑单元，都需要量子材料领域的新研究。新型量子材料的发现推动着凝聚态物理学和材料科学的发展，对量子材料的研究和应用也将推动未来科学技术的发展，改善人民的生活。 2.数据源 数据来源：SCI论文数据库 检索时间：2008-1-1截止到2021-12-31 检索策略：TS=QuantummaterialsORTS=quantumdotmaterialORTS=QuantumWellMaterialOR((TS=quantumdotORTS=CarbonQuantumdotsORTS=quantumwellORTS=MultiplequantumwellORTS=multi-quantumwellORTS=Graphenequantumdots)ANDTS=materials)andWC=materialsscience 检索结果：仅保留期刊论文和会议论文，并去除综述性论文后，共计21615 篇文献 [6]TokuraY,KawasakiM,NagaosaN.Emergentfunctionsofquantummaterials[J].NaturePhysics,2017,13(11):1056-1068. [7]郭虹宇.探索量子材料助力祖国科研[EB/OL].（2021-02-01）[2022-07-19]http://cj.takungpao.c