基于PatentStrategies的石墨烯探測器專利技術分析

張 芹

（中國石油大學（北京）石油情報研究中心，北京 102249）

綜合評述

基于PatentStrategies的石墨烯探測器專利技術分析

張 芹

（中國石油大學（北京）石油情報研究中心，北京 102249）

石墨烯以其優異的光電性能，廣泛應用于傳感器、信息及能源等領域。基于PatentStrategies專利分析系統，對全球和中國石墨烯探測器專利技術進行專利授權、布局、技術來源、競爭力、IPC分類等角度的分析，在挖掘該研究領域核心專利的基礎上，進一步分析石墨烯探測器領域的核心專利情況。該分析可為石墨烯探測器研發人員提供重要參考。

石墨烯；探測器；PatentStrategies；專利分析

石墨烯是一種半金屬薄膜材料，是由單層碳原子緊密堆積而成的具有二維蜂窩狀晶格結構的一種新型碳材料，具有獨特的零帶隙能帶結構。石墨烯具有優異的力學性質、電學性質、光學性質及良好的柔韌性、穩定性和生物兼容性[1-3]。2004年英國曼徹斯特大學的Novoselov和Geim團隊[1]通過機械剝離法制備出可以在室溫下存在的單層石墨烯，掀起了石墨烯研究的熱潮。2009年美國IBM公司的Xia等[4]制備出石墨烯光電探測器，利用石墨烯晶體管實現了超快光電探測，自此石墨烯光電探測器的研究進入了盛行階段。李紹娟等[5]綜述了石墨烯光電子器件的應用研究進展，楊花等[6]綜述了石墨烯紅外光電探測器的研究進展，沙建超等[7]對石墨烯透明導電膜技術進行了專利分析，沒有針對石墨烯探測器專利的完整分析研究報道。

專利是一種特殊的文獻類型，在科技研發領域發揮著重要的作用，對相關研究領域的專利進行分析，可以深入挖掘該領域的整體發展趨勢、主要研究機構、核心技術及地域分布。專利分析可以為科技創新、知識產權保護提供重要依據。目前越來越多的研究者對相關行業的專利進行分析，研究其發展戰略和創新情況[7-11]。

1 數據來源與分析方法

本研究數據來自LexisNexis公司的全球專利大數據分析系統 PatentStrategies，該系統將全球近九千萬件專利與財務、訴訟、市場和關鍵業務數據關聯，包含了102個專利局，100多個數據來源并及時更新。采用主題檢索，檢索式為@(Abstract,claims,title) graphene AND detector，檢索日期為2017年1月11日。檢索所得關于石墨烯探測器專利906件，采用系統分析工具進行結果統計與分析。

2 結果與分析

2.1 專利發展情況

檢索所得906條專利分布在2005-2016年度范圍內，中國、美國、世界及其他專利的公開年度發展情況如圖1所示。由圖1可見，專利申請與授權情況隨年度總體呈上升趨勢，在2009年開始呈高速上升階段，并在2014年達到峰值。這也說明關于石墨烯探測器的研究熱度呈不斷上升趨勢。

圖1 石墨烯探測器專利公開年度分布情況Fig.1 Annual distribution of graphene detector related patents

2.2 專利全球布局情況

專利發明人所在地的全球分布情況如圖 2所示。石墨烯探測器專利數量排名前五位的國家分別為：美國（326件）、中國（222件）、韓國（114件）、英國（52件）、日本（37件）。由此分布可以看出，美國、中國、韓國、英國和日本的發明人主導了石墨烯探測器技術的研究領域。美國作為科技強國，處于絕對主導位置。

專利權人申請專利保護的國家或地區分布(Source Jurisdiction)情況如圖3所示。由圖3可見，中國的專利權數量比中國發明人申請的專利數量多，這說明有其他國家的發明人在中國地區申請專利，各國均加強了在華專利保護，對我國的技術發展形成了嚴重的壁壘。日本的情況與中國相同，而美國、英國和韓國的專利數量遠少于美國人、英國人與韓國人的申請人專利數量，這說明了美國、英國與韓國均注重專利在全球的技術保護。

圖2 石墨烯探測器專利國家分布情況Fig.2 Global distribution of graphene detector patents

2.3 專利IPC分布情況

國際專利分類號（International Patent Classification, IPC）是目前全球常用的專利文獻的技術分類方法之一，也是目前唯一國際通用的專利文獻分類方法。通過統計相關領域的專利的國際專利分類號，可以了解該領域專利的技術分布情況。

圖3 專利申請地區全球分布情況Fig.3 Global distribution of patents per source jurisdiction

本次檢索所得的關于石墨烯探測器技術的 906條專利的前10位IPC分類情況如表1所示。由表1可見，關于石墨烯探測器的專利主要集中在H部（電學）、和G部（物理），H01L 31/00領域的專利數量超過了100件，可認為是石墨烯探測器的關鍵和熱點技術領域，代表著石墨烯探測器的未來發展趨勢。此IPC分布表可為科研人員確定研發方向及規劃科學研究方案提供參考。

表1 石墨烯探測器專利前十位IPC分布表Table 1 Distribution of top 10 IP classifications of graphene detector related patents

2.4 專利權人競爭力分析

專利權人的競爭力分析圖可以直觀的顯示出專利權人之間的技術和綜合實力差距，本次檢索所得專利權人競爭力分析如圖4所示。圖中的橫坐標由專利比重、專利分類及專利被引決定，表示專利的綜合技術指標，橫坐標越大說明技術水平越強；縱坐標由專利權人收入、國家分布及專利訴訟情況決定，表示了專利的綜合實力，縱坐標越大說明專利權人的綜合實力越強大；氣泡的大小表示專利的數量多少，氣泡越大則專利越多。將專利權人競爭力分析圖分為四個部分，分別為 A、B、C、D，其中A區域表示同時具有較強的技術實力和綜合實力的專利權人，B區域表示綜合實力較強但技術水平欠缺的專利權人，C區域表示技術實力較強但是綜合實力欠缺的專利權人，D區域表示技術實力和綜合實力均欠缺的專利權人。

由圖4可見，三星電子有限公司作為一枝獨秀位于A區域，且由氣泡大小可以看出，三星是專利數量最多的專利權人，這說明在石墨烯探測器的技術創新領域，三星起到了領頭羊的作用，IBM公司位于BC區域。我國的南昌歐飛生物識別技術有限公司、浙江大學、中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所及合肥工業大學均位于D區域，這也說明我國的石墨烯探測器領域的專利技術水平及綜合實力相對較弱，我國的企業和科研單位及個人均應引起足夠的重視，致力于更高技術水平和綜合實力的專利開發工作，力爭改變現在的技術弱后的局面，這樣才能真正做到科技強國。

圖4 石墨烯探測器專利權人競爭力分析圖Fig.4 Competitineness analysis of graphene detector related patents

2.5 專利技術點分析

圖5 石墨烯探測器專利文本聚類圖Fig.5 Text clusters of patents related to graphene detector

通過對檢索所得的專利進行文本聚類，可以獲得專利的核心技術點。文本聚類是基于文件間的某種聯系或者相關性對文件進行有效組織、摘要和導航，從而使得相近的對象盡可能的聚合在一類的分析方法。本次檢索所得專利的文本聚類圖如圖5所示。由圖5可見，關于石墨烯探測器的906條專利分布于199個文本聚類模塊，主要分布于以下幾方面：石墨烯層狀結構（紫外探測器、絕緣層、介質層、光探測器、導電層、金屬層）、輻射探測器（電磁輻射、太赫茲輻射、石墨片層、紫外探測器、陣列探測器、碳納米管）、光探測器（像素電路、金屬電極、雪崩光電檢測器、石墨烯薄膜、偏壓、氧化石墨烯）、光電探測器（金屬電極、石墨烯薄膜、絕緣層、石墨烯量子）、薄膜（薄膜材料、光薄膜、聚合物層、電子信號、金屬電極、納米顆粒）、納米結構（石墨烯、波長范圍、襯底、單層膜）。

圖6 石墨烯探測器石墨烯層狀結構專利文本聚類圖Fig.6 Text clusters of the graphene detector patents ranged in grapheme layer

針對文本聚類的第一大分類石墨烯層狀結構的218條專利，進行文本聚類分析，所得結果如圖 6所示。由圖6可見，第一大類的專利的文本聚類主要集中在光探測器、光電探測器、金屬層、導電層及絕緣層等方面。

3 石墨烯探測器核心專利分析

專利強度是專利價值分析的綜合指標之一，專利強度由專利權利要求數量、引用與被引次數、訴訟次數、時間跨度及同族專利數量等因素決定，專利強度的大小可以直接映射該專利的價值。通常將專利強度為 8～10的專利劃分為核心專利，本次檢索專利中關于石墨烯探測器的核心專利共有20件，按照專利強度由高到低排序，列于表2。由表2可見，石墨烯探測器核心專利中除兩條為中國專利外，其他均為美國專利，且兩條中國專利的專利權人也分別為美國密歇根大學和德國的普朗克協會。這說明我國的科技工作者在石墨烯探測器的尖端領域并沒有占據一席之地。

表2 石墨烯探測器核心專利列表Table 2 Tables of core patents related to graphene detector

4 中國石墨烯探測器專利分析

根據專利地區劃分，選擇來源地區為中國的專利進行分析，其中申請專利 193件，授權專利 55件，合計248件。248件中國專利的專利權人競爭力分析圖如圖7所示，由圖7可見，中國石墨烯探測器專利技術實力較強的專利權人為南昌歐飛生物識別技術有限公司和浙江大學，而綜合實力較強的專利權人三星電子有限公司。其他企業和科研院校則位于實力相對較弱的區域。

對中國石墨烯探測器專利進行文本聚類分析，得到的文本聚類圖如圖8所示。由圖8可見，專利的文本聚類主要集中在光電探測器、金屬電極、氧 化石墨烯、絕緣層、薄膜及電場。

圖7 中國石墨烯探測器專利權人競爭力分析圖Fig.7 Competitineness analysis of patentees of Chinese patents related to graphene detector

圖8 中國石墨烯探測器專利文本聚類圖Fig.8 Text clusters of Chinese patents related to graphene detector ranged in grapheme layer

5 結 論

本文基于 LexisNexis公司的全球專利大數據分析系統PatentStrategies，對全球和中國石墨烯探測器專利技術進行專利授權、布局、技術來源、競爭力及 IPC分類等角度的全面分析，并針對石墨烯探測器領域的核心專利進行了深入分析。分析結果表明：

（1）關于石墨烯探測器的 906條專利分布在2005-2016年，專利申請與授權情況隨年度總體呈上升趨勢，美國、中國、韓國、英國和日本是專利數量較多的國家。通過對專利權人申請專利保護的國家或地區分布分析，發現各國均注重在華專利保護，美國、英國與韓國均注重專利在全球的技術保護，這也是我國企業和研發人員需要注意的一點。

（2）通過對專利的國際專利分類號的分析得出，關于石墨烯探測器的專利主要集中在 A H01L 31/00（對紅外輻射、光、較短波長的電磁輻射，或微粒輻射敏感的，并且專門適用于把這樣的輻射能轉換為電能的，或者專門適用于通過這樣的輻射進行電能控制的半導體器件；專門適用于制造或處理這些半導體器件或其部件的方法或設備；其零部件）、G01N 27/00（用電、電化學或磁的方法測試或分析材料）、G01N 21/00（利用光學手段，即利用紅外光、可見光或紫外光來測試或分析材料）等領域，IPC分析可以為科研人員提供研發方向和研究方案參考。

（3）通過對專利權人競爭力分析得出三星電子有限公司是石墨烯探測器領域專利數量最多、技術實力和綜合實力均最強的專利權人，IBM公司位于第二位。我國研究機構的技術水平及綜合實力相對較弱，我國的企業和科研單位及個人均應引起足夠的重視，致力于更高技術水平和綜合實力的專利開發工作，力爭改變現在的技術弱后的局面，這樣才能真正做到科技強國。

（4）通過對專利的文本聚類進行分析得出，石墨烯探測器專利技術主要分布于石墨烯層狀結構、輻射探測器、光探測器、光電探測器、薄膜、納米結構。對第一大類石墨烯層狀結構的專利進行文本聚類分析，得出其主要集中于光探測器、光電探測器、金屬層、導電層及絕緣層等方面。

（5）通過對石墨烯探測器專利進行強度分析，得出20件核心專利，除兩條為中國專利外，其他均為美國專利，且兩條中國專利的專利權人也分別為美國密歇根大學和德國的普朗克協會。這說明我國的科技工作者在石墨烯探測器的尖端領域并沒有占據一席之地。

（6）通過對專利地區進行劃分，選擇來源地為中國的專利進行分析，得出248件專利。其中專利技術力較強的為南昌歐飛生物識別技術有限公司和浙江大學，綜合實力較強的專利權人三星電子有限公司。對中國石墨烯探測器專利進行文本聚類分析，主要集中在光電探測器、金屬電極、氧化石墨烯、絕緣層、薄膜及電場等領域。

參考文獻：

［1］ Novoselov K S, Geim A K, Morozov, S et al. Electric field effect in atomically thin carbon films[J]. Science, 2004, 306(5696):666-669.

［2］ Lee C, Wei X, Kysar J W, et al. Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene[J]. Science, 2008, 321(5887):385-388．

［3］ Nair R, Blake P, Grigorenko A, et al. Fine structure constant defines visual transparency of graphene[J]. Science, 2004, 306(5696):666-669．

［4］ Xia F, Mueller T, Lin Y M, et al. Ultrafast graphene photodetector[J]. Nat Nanotechnol, 2009, 4(12): 839-843.

［5］ 李紹娟, 甘勝, 沐浩然, 等. 石墨烯光電子器件的應用研究進展[J].新型炭材料，2014,29(5):329-356．

［6］ 楊花, 曹陽, 賀軍輝, 等. 石墨烯紅外光電探測器研究進展[J]. 激光與光電子學進展，2015,52(11):23-35．

［7］ 沙建超, 羅勇, 趙蘊華, 等. 石墨烯透明導電薄膜技術的專利分析[J]. 化工新型材料, 2014, 42(9):16-18．

［8］ 李志瑞, 張忠營, 張全, 等. 我國纖維素乙醇生產技術的專利研究近況[J]. 當代化工，2016,45(9):2256-2259．

［9］ 黎東維. 國內頁巖氣開采裝備專利發展趨勢分析[J]. 當代化工，2016,45(6):1308-1311．

［10］ 張秀妮, 張薇, 李鵬, 等. 三星集團在華專利布局分析[J]. 競爭情報，2016,12(4):38-44．

［11］陳雅清. 三組分可逆熱致變色材料的專利綜述[J]. 當代化工，2015,44(4):752-753．

尿素持續走低 夏季肥如何是好

從年后開始，尿素行情開啟了下跌模式，4月初開始，部分地區跌幅加大。據金聯創數據顯示，4月19日，山東小顆粒成交在1370-1460元/噸，均價較4月初下跌10.44%，較2017年以來高點下跌17.25%;不過與去年同期相比，價格仍高五個百分點。尿素的持續性走低，加重了復合肥市場觀望情緒，更增加了夏季肥的操作難度。

尿素跌勢何時了?

尿素層層跌破市場預期，以山東小顆粒尿素來講，由起初的1480-1500元/噸，下降至1450元/噸，再到1400元/噸，現低端已破此線，對于尿素究竟還有跌多少?更多人是持觀望態度。從目前影響的尿素走勢因素來看，利好方面主要體現在減產。據悉從本周開始，山東、河南、山西等地部分尿素企業開始限產，據金聯創統計，4月18日尿素的裝置開工率在59%，較上周下滑4.64%，預計近期還將有部分企業限產。不過從企業限產的時間來看，部分在15-20天，部分還處于待定狀態。利空方面主要體現在需求面欠佳，包括復合肥行業開工不足，原料采購分散、量小。據金聯創統計，目前主要復合肥企業的裝置平均開工率不足五成，較去年同期低近十個百分點;同時從原料采購進度來看，多以銷定料，部分采購頻率降低至一周一采，甚至更短。不過夏季肥走貨多不及去年同期的一半，局部甚至才三分之一，雖玉米種植面積有所減少，需求量有一定下滑，但還是尚有一定剛性需求，預計后期部分企業的裝置開工率將會有所回升。后期尿素的關注點是裝置的開工負荷和下游的需求進展。

夏季肥該如何是好?

眾所周知，夏季肥以高氮類為主，氮肥的風吹草動對其影響較大，尤其是其行情的不斷下跌，不僅加大了復合肥企業的定價難度，也打壓了經銷商備貨積極性。雖從2月底開始，陸續有企業出臺夏季肥預收政策、價格，召開訂貨會等，但推進普遍欠佳，部分雖表示收款尚可，但發貨也多不及往年。原料價格的下跌，不斷推動市場價格重心的下移，但主要企業在前期高成本原料及為保障客戶利益背景下，價格調整相對謹慎，而小企業多跟隨原料走勢調整，現大、小企業在高氮肥方面價格差拉大明顯。

那在原料不穩定背景下，高氮肥該如何是好呢?現已進入了4月下旬，距離基層玉米用肥僅1個多月，經銷商備貨意向已明顯增強，對于前期收款較好的企業來講，也許維持保底、聯儲聯銷政策仍為不錯的選擇，但需要指明的是這個保底不是指自己企業的價格，而是指市場的大趨勢、主流價格或者是公正第三方提供的價格。而對于預收欠佳的企業為市場份額、為資金，就需根據原料、市場行情適時出臺新價了，因為農產品價格欠佳、肥料價格競爭激烈，經銷商及下游對高端的價格接受還是比較有限，畢竟原料已下滑較多，行業利潤低已是常態。

目前，尿素跌勢有減緩跡象，局部還有所反彈，但能否就此反轉，還待觀察。復合肥市場觀望氣氛不減，預計行情或穩中局部走軟概率大，尤其是對于部分偏離市場較多的產品仍有走低的風險，但多數產品或將企穩運行;另因夏季肥前期走貨不多，隨著備肥時間的縮短，預計近期開始走貨將逐步改善。

Patent Analysis of Graphene Detector Technology based on PatentStrategies

ZHANG Qin

(Petroleum Intelligence Research Center, China University of Petroleum, Beijing 102249, China)

More and more researchers focus on graphene detector study. The patent licensing, inventor location, source jurisdiction, competitiveness, IP classification of patents related to the graphene detector at home and abroad were analyzed based on the PatentStrategies system. The core patents were further studied to seek the intelligence reference for development of the graphene detector.

Graphene; Detector; PatentStrategies; Patent analysis

TM910；G255.53

A

1671-0460（2017）04-0742-06

中國石油大學（北京）研究生教育質量與創新工程項目，項目號：YJS2016044大數據環境下面向科研創新全過程的專利信息服務模式研究。

2017-02-28

張芹（1981-），女，江蘇鹽城人，博士，研究方向：化工情報。E-mail：zhangqin_cup@cup.edu.cn。