基于CiteSpace的中國銦產業研究知識圖譜分析

陳 建，熊 偉，曾淑琴，王私富

（1.文山學院 化學與工程學院，云南 文山 663099；2.云南華聯鋅銦股份有限公司，云南 馬關 663701）

銦是一種稀散金屬，具有獨特的物理和化學性能，是現代電子工業最重要的支撐材料之一。銦于1863年被德國科學家Freiberg和H.T.Richter共同發現并命名。最初的工業化應用是在1932年被用作發動機軸承的表面鍍層，并在1938年實現大規模的工業化生產[1]。經過國內外幾十年的探索與研究，銦的作用已經由普通工業材料轉變為現代高科技產業不可或缺的戰略性金屬，廣泛應用于航空、電子、通訊、計算機、國防軍事等高科技領域，一個國家的銦用量可以直接反應該國家的科技水平[2]。在這樣的背景下，銦的價格也隨之暴漲，刺激了世界各國對銦的冶煉、回收和應用研究的展開。

一直以來，中國的銦產業都被貼有：儲量與產量世界第一、偏重初級產品生產、高新技術研發與深加工不足、市場占有率低等標簽[3]。很多學者也針對中國銦產業的現狀開展過研究，但大多集中在國內銦資源與產業特點、銦冶煉與應用技術的進展等方面，研究點比較集中，對銦產業研究現狀的整體把握不足；偶有對銦產業研究熱點的研究，也大都在總結和歸納文獻資料的基礎上展開，主觀性較強。本文嘗試運用文獻計量工具CiteSpace進行量化分析，借助相關知識圖譜梳理并分析我國銦產業的相關研究現狀，以期得到更客觀、整體的結論，便于后續深入研究的展開。

1 研究方法

1.1 CiteSpace

CiteSpace是由陳超美教授開發，用于分析、挖掘和可視化科研文獻數據的應用軟件。其著眼于科學分析中蘊含的潛在知識，在科學計量學、數據可視化背景下逐漸發展起來，由于是通過可視化的手段來呈現科學知識的結構、規律和分布情況，因此也將通過此類方法分析得到的可視化圖形稱為“科學知識圖譜”[4]。

科學知識圖譜是通過對大量文獻的數據深度挖掘、信息分析、科學計量和圖形繪制等一系列處理而得到的某一科學領域知識的直觀展示，其具有知識導航的作用，屬于科學計量的范疇。近年來，應用知識圖譜分析來對研究現狀與熱點進行分析，開始在越來越多的領域中得到應用[5]。本文的數據處理是采用CiteSpace5.1.R8 SE版本的軟件，應用其CNKI與CSSCI數據分析版塊。

1.2 文獻來源

本文的研究范圍涵蓋整個銦產業的上下游部分，以及與金屬銦相關的各個領域，以期對國內目前金屬銦相關研究的整體狀況進行把握。所以本文的數據通過對中國期刊全文數據庫（CNKI總庫）收錄的全部期刊進行檢索、甄別得到，以保證研究數據的全面與廣泛。本文獲取研究數據的具體步驟如下：

（1）進入CNKI總庫，選擇SCI來源期刊、EI來源期刊、核心期刊、CSSCI來源期刊，時間選擇為1992年至2017年，以“銦”為主題進行檢索，共得到相關文獻3 613篇；

（2）并對檢索結果進行整理、去重、刪除不相關條目；

（3）將所得文件進行逐條閱讀，刪除與本文研究方向相關度低的文獻；

（4）最終得到文獻2 542篇，將文獻信息以CiteSpace目標格式保存，便于下一步分析及研究的展開。

2 結果分析

2.1 文獻發表的時間分析

根據數據文獻發表的年份與數量，繪制文獻發表分布曲線，如圖1所示：

通過圖1，可以看出國內關于金屬銦的研究發展可以分為三個時期：初始期（1992-2003年）、發展期（2004-2007年）、平穩期（2008-2017年）。在初始期，每年發表的文獻數量在30～50篇之間徘徊；發展期中，每年發表的文獻數量持續上升，在2007年達到153篇；進入穩定期后，每年發表的文獻數量開始在起伏中緩慢增加，而在最近的2017年下降至142篇。

圖1 1992-2017年國內銦產業相關文獻發表分布曲線

由圖1所示的三個時期，與國內金屬銦市場的發展是高度吻合的。國內銦市場大體可以劃分為如下幾個階段：

階段一，20世紀90年代以前，國內對于金屬銦的需求和生產都很少，基本未形成規模市場，這也不能有效地推動銦相關研究的展開。

階段二，從20世紀90年代初開始，國內對于銦的應用領域開始拓展，銦的產量也開始增加，但總體上呈現供不應求的局面。在這一階段，國內銦的相關研究圍繞著銦的生產領域開始逐漸發展。

階段三，進入21世紀之后，銦的應用領域不斷拓展，市場上對銦的需求量激增，銦的產量也逐年增加，銦市場的發展也有效地推動了關于銦的研究的展開。這一階段即對應了金屬銦研究的發展期。

階段四，在2006年之后，中國憑借銦儲量優勢，原生銦與再生銦的產量均達到較高的水平，但國內對于銦的中下游應用技術處于瓶頸期，只能生產低端產品，高端產品基本依靠進口，這就造成了銦市場供大于求的局面，銦價格開始了長達十余年的下跌。相應的，國內的銦產業研究也進入了平穩期[6]。

2.2 文獻關鍵詞分析

文獻的關鍵詞是對文獻內容的高度概括和濃縮，如果某些關鍵詞在某個時期的某個研究領域多次出現，那這些關鍵詞顯然可以代表這一領域的研究熱點。圖2所示是對數據文獻進行分析后得到的科學知識圖譜，圖中共有470個節點，980條連線，網絡密度為0.0089。在圖2的科學知識圖譜中，可以看到每個高頻關鍵詞對應一個節點，節點的大小與關鍵詞出現的頻次成正比，節點之間的連線表示其共現關系；每個節點外都存在多個年輪，每個年輪代表關鍵詞出現的時間，由內而外的年輪表示的時間由遠及近。圖2中的某些關鍵詞，比如“薄膜”“氧化銦錫”“銦錫氧化物”“磁控濺射”“銅銦鎵硒”等，這些關鍵詞對應的節點存在清晰而突出的紫色外環，說明這些關鍵詞具有較高的“中介中心度”，中介中心度是反映關鍵詞重要性的指標，一個關鍵詞的中介中心度越高，表示其控制的關鍵詞之間的信息流越多，該關鍵詞即為該領域的研究熱點。

表1 1992-2017年國內銦產業相關文獻高頻關鍵詞

圖2 1992-2017年國內銦產業相關文獻高頻關鍵詞圖譜

通過表1與圖2，可以得到出現頻率最高的20個高頻關鍵詞。根據科學知識圖譜的分析，以及各高頻關鍵詞所屬的領域不同，可以將其劃分為幾個組合，結合圖譜分析各個組合下的高頻關鍵詞，可以得到銦產業相關研究的熱點領域。

（1）薄膜、氧化銦錫、ITO、ITO薄膜、銦錫氧化物、氧化銦、薄膜晶體管。這一組的關鍵詞代表的是ITO靶材研究領域，ITO是金屬銦消耗最大的領域，其主要成分是氧化銦錫。ITO可制成的 ITO導電玻璃被大量地應用于液晶顯示器（LCD）、觸摸屏、等離子體顯示器（PDP）、有機發光平面顯示器（OLED）等。ITO靶材技術一直掌握在日本、韓國等少數企業手中，而中國過去的ITO靶材技術自主研發進展緩慢，造成技術限制，導致中國生產的ITO靶材主要供應低端市場[7]。鑒于此，近年來中國企業加快了ITO靶材技術的研發和引進，國內ITO靶材生產企業從2014年開始相繼突破瓶頸，中低端靶材開始大規模的生產，目前已經突破200噸/年，隨著各靶材生產企業技術的不斷提升，突破高端靶材的生產技術已經是可以預期的，通過科學知識圖譜的分析也可以看出國內對于ITO高端靶材的研究在不斷推進。

（2）磁控濺射、銅銦鎵硒、電沉積、太陽能電池、透明導電薄膜。這一組的關鍵詞代表的是第三代太陽能電池研究領域。第三代太陽能電池就是銅銦鎵硒（CIGS）等化合物薄膜太陽能電池及薄膜Si系太陽能電池。CIGS電池具有性能穩定、抗輻射能力強的特點，光電轉換效率目前是各種薄膜太陽電池之首，CIGS電池具有與多晶硅太陽能電池接近的效率，并具有低成本和高穩定性的優勢，并且產業化瓶頸已經突破，呈現出蓬勃發展的態勢。根據科學知識圖譜分析，銅銦鎵硒（CIGS）太陽能的研究熱度已經超過ITO靶材，成為當前國內研究熱點。在2017年，全球銦需求穩定增長，消費正重點向中國轉移，引發銦價上漲的直接原因很可能來自第三代太陽能電池（銅銦鎵硒CIGS）的技術革新。有學者認為CIGS薄膜太陽能電池對銦的需求正在追趕ITO靶材，成為銦需求的主要新市場，產能的增加將有效拉動銦市場發展[8]。

（3）在前20位的高頻關鍵詞中，與銦冶煉相關的關鍵詞僅有兩個，即浸出、萃取，都為原生銦冶煉領域。且關鍵詞對應的節點外環也并不突出，說明目前銦冶煉技術相關的研究已經不再是國內研究的熱點，國內的銦產業相關研究熱點已經轉向高新技術研究。

（4）磷化銦和銻化銦都是半導體領域的關鍵詞，是重要的電子動能材料，中國作為5G技術的領跑者，在2018年將進入5G預商用階段，含銦半導體作為5G通信設備不可缺少的材料，隨著5G時代的到來，銦的需求將會飛速增加，這將有力地帶動國內的銦的需求，也對國內銦的研究發展起到推動作用。

（5）電感耦合等離子體質譜法、微波消解、摻雜、光致發光等關鍵詞，分別屬于銦檢測與含銦新材料開發領域，雖然屬于高頻關鍵詞，但通過科學知識圖譜分析，其并不屬于研究熱點，但也表現出國內銦產業相關研究正向著多元化、新技術方向發展。

2.3 發文機構分析

表2與圖3是對國內銦產業相關文獻高產研究機構的分析結果。在圖3所示的科學知識圖譜中，每個機構名稱都對應一個節點，節點越大即該機構發文數量越多；節點間的連線表示研究機構之間的合作，連線越粗，則各機構在文獻中的共現就越頻繁。圖中共有2 258個節點，1 564條連線，網絡密度僅為0.0006，各研究機構之間節點連線較少。說明各研究機構間聯系并不緊密，機構間缺少合作與聯系，學術交流有待加強。

結合表2與圖3，可以得出在銦相關研究領域重要的機構有：廣西大學化學化工學院、昆明理工大學冶金與能源工程學院、中南大學化學化工學院、中國科學院半導體研究所、中南大學冶金科學與工程學院、中國科學院研究生院、北京有色金屬研究總院、中國地質科學院礦產資源研究所、中國科學院大學等，都是在冶金、化工、半導體、礦物工程等領域碩果累累的國內知名研究機構，各自都代表著銦研究領域的重要方向。

根據結果分析，這幾所機構中發文最多的兩所研究機構：廣西大學化學化工學院與昆明理工大學冶金與能源工程學院，分別位于國內銦儲量最高的云南及儲量第二的廣西[9]，說明機構所在地的銦儲量優勢，對于研究機構的銦相關領域研究的展開與推進可以起到有力的支持和推動作用。文山學院地處文山苗族壯族自治州，是整個云南省銦儲量最集中的地區[1]，而文山學院作為基層科研機構，本身具有冶金技術的專業支撐，應該有效利用當地的銦儲量優勢，積極與當地企業展開產學研合作，大力推進銦相關研究展開與推進，形成科研優勢，也有助于推進特色優勢專業的建設。

表2 1992-2017年國內銦產業相關文獻高產研究機構

圖3 1992-2017年國內銦產業相關文獻高產研究機構圖譜

3 結論與思考

本文利用CiteSpace的信息可視化技術，通過來自CNKI總庫的2542篇文獻考察銦產業相關文獻的發文數量分布、高頻關鍵詞、發文機構，對中國銦產業的研究現狀與發展進行了梳理與分析。結果顯示：

（1）國內的銦相關領域研究熱點由過去的生產技術研究轉向當前高新技術領域，對于ITO高端靶材的技術研究不斷推進，即將突破瓶頸；以銅銦鎵硒（CIGS）為代表的第三代太陽能電池的研究熱度已經超過ITO靶材，成為當前國內新的研究熱點；含銦半導體、新材料等領域的研究也在持續發展，代表著國內銦產業相關研究正向著多元化、新技術方向發展。

（2）通過對國內銦產業相關文獻高產研究機構的分析，發現目前國內研究機構存在合作與聯系較弱的現象，在當前形勢下，研究機構間應大力推進學術交流，把握機會尋求突破。由科學知識圖譜分析可知，研究機構所在地的銦儲量優勢，對于研究機構的銦相關領域研究的展開與推進可以起到有力的支持和推動作用，文山學院應該有效利用當地的銦儲量優勢，結合冶金技術的專業支撐，積極與當地企業展開產學研合作，大力推進銦相關研究展開與推進，形成科研優勢，也有助于推進特色優勢專業的建設。