從1998年至2018年寬禁帶半導(dǎo)體材料研究報(bào)告

　　寬禁帶半導(dǎo)體材料也被稱為第三代半導(dǎo)體材料(一代和二代分別為硅、鍺)，其帶隙大于或等于2.3 eV。寬禁帶半導(dǎo)體材料一般具有電子漂移飽和速度高、介電常數(shù)小、導(dǎo)電性能好等特點(diǎn)，受到了研究者廣泛研究。傳統(tǒng)的寬禁帶半導(dǎo)體有SiC、GaN、ZnO和Ga2O3等，以及其他II-VI組化合物材料。這類寬禁帶材料具有短波吸收、高擊穿電壓等特點(diǎn)，因此在發(fā)光二極管(LEDs)與激光二極管(LDs)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。此外，隨著近些年太陽(yáng)能電池(SCs)的迅猛發(fā)展，寬禁帶半導(dǎo)體材料開始在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。比如研究者開發(fā)了許多寬禁帶有機(jī)聚合物半導(dǎo)體材料廣泛應(yīng)用于聚合物太陽(yáng)能電池，也有研究者將許多寬禁帶材料(如ZnO、NiO和MoO3等)薄膜應(yīng)用于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池充當(dāng)電子/空穴傳輸層。寬禁帶材料除了在LEDs、LDs和SCs上具有廣泛的應(yīng)用前景外，在光電探測(cè)器領(lǐng)域(PDs)也發(fā)揮著重要的作用，比如ZnO納米陣列的紫外探測(cè)?？傊S著納米領(lǐng)域與半導(dǎo)體領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，一系列寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料為新能源、新電子器件的發(fā)展帶來(lái)了無(wú)限的潛力。這里，我們系統(tǒng)的調(diào)查研究了寬禁帶半導(dǎo)體材料的研究現(xiàn)狀。

　　本次調(diào)查報(bào)告以Web of Science為檢索工具，以wide-bandgap為關(guān)鍵詞檢索得到以下數(shù)據(jù)，從1998年至2018年。SCI共收錄關(guān)于寬禁帶半導(dǎo)體材料的研究文章共3821篇，下面是發(fā)文情況的具體分析：

　　1.年度發(fā)文統(tǒng)計(jì)

　　圖1 不同年份發(fā)表的論文數(shù)

　　從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中可以看出關(guān)于寬禁帶半導(dǎo)體的相關(guān)論文發(fā)表數(shù)呈上升趨勢(shì)，從2000年的不到100篇突破到2017年的近600篇。這說(shuō)明寬禁帶材料的研究越來(lái)越熱門，研究者對(duì)于寬禁帶材料的熱情也越來(lái)越高。

　　2.發(fā)文類型的統(tǒng)計(jì)

　　圖2 發(fā)表文章類型統(tǒng)計(jì)

　　關(guān)于寬禁帶半導(dǎo)體材料研究方面，歷年發(fā)表的文章包括論文、會(huì)議論文、綜述社論和其他等，其中論文和會(huì)議論文占總數(shù)量的絕大多數(shù)。

　　3.不同研究方向發(fā)文統(tǒng)計(jì)

　　圖3 不同研究方向論文數(shù)量統(tǒng)計(jì)

　　以上為歷年不同研究方向論文數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖。從發(fā)文方向可以看出，寬禁帶半導(dǎo)體材料的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。其中，工程、物理、材料科學(xué)、光學(xué)和化學(xué)類方向是研究的主流。此外，該類材料涉及的研究領(lǐng)域跨度也十分大，從物理到化學(xué)再到能源都有非常多的研究，說(shuō)明該類材料應(yīng)用前景十分良好。

　　4.發(fā)文量居前十位的期刊以及發(fā)文數(shù)量

　　表1 發(fā)表文章數(shù)排名前10的主要期刊

　　寬禁帶半導(dǎo)體材料的文章發(fā)文數(shù)量巨大，從表1可以看出APL占據(jù)發(fā)文數(shù)量第一，多達(dá)114篇。此外像AM，AEM和AFM等三大頂級(jí)期刊也報(bào)道了許多關(guān)于寬禁帶半導(dǎo)材料的相關(guān)文章。

　　5.發(fā)表論文最多的機(jī)構(gòu)

　　表2 發(fā)表文章數(shù)排名前10的研究機(jī)構(gòu)

　　隨著寬禁帶半導(dǎo)體材料的研究越來(lái)越熱門，全球的科研機(jī)構(gòu)都在積極的投入相關(guān)研究。從表3可以看出中國(guó)科學(xué)院高居發(fā)文榜第一，數(shù)量高達(dá)2841篇，美國(guó)能源部和法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究院緊跟其后。

　　6.最具影響力的研究人員

　　寬禁帶半導(dǎo)體材料研究的高被引文章一共79篇，熱點(diǎn)文章8篇。下表是高被引文章中被引次數(shù)排名前10的文章與研究人員的統(tǒng)計(jì)情況。

　　表3 高被引文章中被引次數(shù)排名前10的文章與研究人員

　　6.國(guó)際公開專利年度發(fā)表情況

　　根據(jù)WIPO數(shù)據(jù)對(duì)“wide-bandgap” 材料的相關(guān)專利發(fā)表情況進(jìn)行了檢索并統(tǒng)計(jì)，截止2018年發(fā)表專利總數(shù)達(dá)到32110篇，下面是2008至2018年十年內(nèi)專利發(fā)表的統(tǒng)計(jì)圖表。從圖表可以看出，近十年對(duì)于寬帶隙半導(dǎo)體材料的專利數(shù)量每年都到達(dá)1500篇以上，這說(shuō)明寬帶隙半導(dǎo)材料的研究熱度經(jīng)久不衰。