微纳制造技术文献计量分析

万 勇 马廷灿 潘 懿

(中国科学院武汉文献情报中心，湖北武汉 430071)

制造业的发展对加工精度提出了越来越高的要求，传统机床的加工精度已经远远不能满足飞速发展的消费及军工领域的要求，如电子芯片、大规模集成电路以及对表面粗糙度要求极高的液晶面板等。于是人们把眼光投入到精度更高的加工技术上，从最初的毫米级到微米级，再到纳米级，于是微纳制造技术应运而生。广义上的微纳制造包括微纳米级精度制造以及体积小、重量轻、能耗低的微纳米级尺度制造等。

本文选择SCI－Expanded数据库，利用关键词对2000年以来的全球科研人员发表的微纳制造技术领域的文献进行检索。数据采集时间为2010年12月13日，共检索到文献15 957篇。检索过程中，并未限定文献类型，以下统称为“论文”。利用Thomson Reuters开发的数据挖掘和可视化分析工具——TDA(Thomson Data Analyzer)开展文献计量分析。

1 SCI分析

1.1 论文数量和研究人员数量的年度变化趋势

由图1可以看出，自2000年的不足400篇，到2009年的2 189篇，微纳制造技术领域的论文呈现出逐年增长的趋势。这从一个侧面反映出，微纳制造研究正日益受到人们的关注，图2表明的就是近10年来，每年都有更多的研究人员投身到该领域的研究中。

1.2 论文学科分布

根据WOS对期刊的学科领域分类，2000－2010年SCI收录的微纳制造技术相关的论文学科分布排在前五位的领域依次是:物理(偏应用)，占31.8%;材料科学(跨学科)，占26.6%;纳米科学与技术，占25.7%;工程(偏电气)，占23.2%;仪器仪表，占12.4%。排在第六至十位的份额均在10%左右(图3)。

1.3 主要国家/地区论文数量对比

在现有数据的基础上，对不同国家的论文数量进行了对比分析，发表论文数量排名前10位的国家/地区如图4所示。美国以5 556篇的绝对优势遥遥领先位居第二的日本，几乎是后者的3倍多，这从一定程度上可以看出美国在微纳制造领域的科研活动相当活跃，并且具有相当强大的研究实力。中国以1 594篇的数量位居第三，接下来依次为韩国(1 163篇)、德国(1 069篇)。我国的台湾地区也以674篇的数量排在第六位。这10个国家/地区的论文数量为14 344篇，占全部总数的89.9%，这表明微纳制造技术研究相对集中在这10个国家/地区。

分析2000－2010年间，各个国家/地区的论文数量随时间的变化情况(如图5)，可以看出，美国一直处于领先地位。2000年，美国的论文数量为152篇，大约是排在第二位的德国(52篇)的3倍;到了2009年，美国的论文数量增长至696篇，此时排在第二位的中国(314篇)，尽管将差距缩短至2.2倍，但美国在微纳制造领域的优势地位短期内还是很难超越的。而中国在最近几年的发展中，正在赶上并超越日本。

表1展示的是部分国家/地区微纳制造技术领域的论文被引情况一览表。从论文被引用情况来看，美国的总被引次数和H指数均排在第一，且远高于随后的国家;篇均被引次数低于瑞士、丹麦和捷克(表中未列出)，位居第四;论文被引率排名第九(其他国家数据未列出)。日本的总被引次数和H指数排在第二位，篇均被引次数位列二十一。瑞士的论文总数尽管未进入前十，只排在第十二位，但篇均被引次数则位于榜首，总被引次数位列第五，H指数位列第四。虽然中国论文数量位居第三，但总被引次数、H指数、篇均被引次数分别为第六、第六和第三十四位，这表明，我国的论文不仅要在数量上处于领先，更需要在质量上获得更大的提高。

1.4 主要机构论文数量对比

由图6可见，从论文数量上来看，排在第一至三位的依次是中国科学院(未包括中国科学技术大学)(560篇)、麻省理工学院(370篇)、加州大学伯克利分校(305篇);位居第四至六位的机构之间差别并不大，第七至十位的机构之间也有类似的情况。从国别分布来看，这10家机构中有6家来自美国、2家来自新加坡，中国和日本各1家。这也表明美国在微纳制造技术领域具备相当强大的研究能力。

表1 主要国家/地区论文被引情况

表2展示的是部分机构微纳制造技术领域的论文被引情况一览表。从论文被引用情况来看，尽管中国科学院的论文数量较为领先，但总被引次数、H指数分别为第五、第九，篇均被引次数排名更为靠后(在表中列出的20家机构中，仅排名第十七位)。总被引次数排在前三位的依次是加州大学伯克利分校、麻省理工学院和哈佛大学;H指数排在前三位的依次是麻省理工学院、加州大学伯克利分校和哈佛大学。篇均被引次数位列前三甲(仅以表中机构排名)的依次是哈佛大学、加州大学伯克利分校和斯坦福大学。

1.5 主要期刊分析

本次分析的15 957篇论文共涉及1 180种期刊，表3给出了发文量较多且总被引次数、H指数等排序也较为靠前的20种期刊(本小节排名仅限于这些期刊)的论文数量及其被引情况。

美国物理研究所主办的《应用物理快报》(Applied Physics Letters)(2005－2009五年期影响因子为3.780)发文量最多，有761篇;总被引次数仅次于发文量位居第九的《分析化学》(Analytical Chemistry)(2005－2009五年期影响因子为5.625)，位居第二;H指数同样排在《分析化学》之后。英国物理学会出版的《微机械与微工程杂志》(Journal of Micromechanicsand Microengineering)(2005－2009五年期影响因子为2.473)发文量排在第二，总被引次数位居第六，H指数位居第十一位。篇均被引次数最高的前三位期刊依次为:Nature(2005－2009五年期影响因子为32.906)、Science(2005－2009五年期影响因子为31.052)和Proceedings of the National Academy of Sciences(2005－2009五年期影响因子为10.312)，而这3种期刊的论文数量排名仅为103、99和36。

表3 主要期刊发表的论文数量及其被引情况

1.6 主要论文分析

表4给出了被引频次超过500的论文，共有14篇。其中，来自美国的高校和企业10篇、日本高校和企业2篇、英国和德国各1篇。

1.7 研究热点分析

利用Aureka软件，对SCI论文的总体研究布局进行了分析(如图7)。由图可见，反应离子束刻蚀、纳米压印技术、硅表面加工、微加工、薄膜沉积(图形转移)等技术是微纳制造技术领域的研究热点;微芯片、微流体作为微纳制造技术应用的主要方向，也是研究的热点领域。碳纳米管则主要是纳米制造领域的自组装方法研究的主要方向之一。

2 EI分析

EI Compendex Web是EI Village的核心数据库，是当前全球最全面的工程领域二次文献数据库。本次分析通过EI Compendex Web检索了2000－2010年的全类型文献41 614篇，检索日期为2010年12月24日。

2.1 论文数量的年度变化趋势

由图8可见，从2000－2010年间，尽管2005和2006两年的数据量有所减少，有一定的波动性，但EI数据库中的微纳制造技术领域的文献数量整体上呈现增长趋势。

表4 被引频次超过500的论文

2.2 主要国家/地区论文数量对比

如图9所示，在EI数据库中，发表微纳制造技术领域论文较多的国家/地区与SCI数据库类似，同样是美国、日本和中国位列前三，美国论文数量是日本的2倍多，而中国和日本相差不大。与SCI相比，EI中排在第四和第五的德国和韩国、排在第六和第七的中国台湾和英国均是颠倒了次序。在EI数据库中，意大利进入了前十，而加拿大仅位列十一。这10个国家/地区的论文数量为33 179篇，占全部总数的79.7%。

2.3 主要机构论文数量对比

根据各个机构2000－2010年间发表的论文数量，中国科学院仍以793篇的数量占据排名第一的位置，排在第二的是加州大学伯克利分校(SCI中排在第三)，其余排在后面第三至十位的机构的论文数量相差并不大。EI的10家机构中，与SCI排名相比，同样进入前十名的有7家之多(如图10)。

表5 出现频次较多的受控关键词(前10)

2.4 主要期刊(会议论文集)分析

如图11所示，国际光学工程学会的会议论文集Proceedings of SPIE登载了5 476篇微纳制造技术领域的论文，位列第一，遥遥领先于其他期刊。排在第二至第五位的期刊依次为:《微电子工程》(Microelectronic Engineering)1 204篇、《真空科学与技术杂志 B辑:微电子学与纳米结构》(Journal of Vacuum Science and Technology B:Microelectronics and Nanometer Structures)1 166篇，《应用物理快报》(Applied Physics Letters)1 052篇，美国电气和电子工程师协会的MEMS国际会议论文集(Proceedings of the IEEE International Conference on MEMS)900篇。

2.5 研究热点分析

通过对受控关键词的解读，发现光刻技术、微加工、微机电器件、纳米结构材料、扫描电子显微镜等是研究的热点领域(见表5)。

3 结语

微纳制造不但表现为知识、技术密集，体现多学科和多领域高、精、尖技术的集成，更是价值链高端，具有高附加值特征，必将在“十二五”我国产业转型过程中迎来发展的黄金阶段。根据文献计量分析，当前微纳制造的研究热点主要集中在微机电系统，包括微流体、微机电器件、光刻技术以及微加工技术等。从调研的结果来看，微机电系统的确是微纳制造领域中，发展最为成熟的方向之一，其产业化也具备了一定的规模。

从SCI和EI文献计量来看，尽管中科院位列单一机构发文数量第一，但微纳制造技术并不是中科院的研究强项。美国具有绝对领先的实力，日本的研究水平也处于我国之上。需抓住国际大型研究计划的合作机遇，更主动、深入、多机构、多人次地参与其中。当然，更重要的是在参与过程中，发挥我们的主观能动性，提出和发展以我为主的国际微纳制造研究计划。目前，我国的微纳制造研究仍倾向于跟着国外的踪迹往前走，实现从“跟踪”向“自主创新”的转变需要一个过程。

［1］崔铮.微纳米加工技术及其应用［M］.北京:高等教育出版社，2009.

［2］周兆英，王中林，林立伟.微系统和纳米技术［M］.北京:科学出版社，2007.

［3］王国彪.纳米制造前沿综述［M］.北京:科学出版社，2009.

［4］AHMED Busnaina.Nanomanufacturing handbook［M］.Florida:CRC Press，2007.

［5］王琪民，刘明侯，秦丰华.微机电系统工程基础［M］.合肥:中国科学技术大学出版社，2010.