CN108002445B - 硫化铼的制备以及硫化镉/硫化铼复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了硫化铼的制备以及硫化镉/硫化铼复合材料。采用常压化学气相沉积法，以硫粉为硫源，以三氧化铼为铼源，在惰性气体保护下以及水辅助前提下，在云母片基底上生长二维单层二硫化铼；进一步，通过二次生长的方法，在长有二维单层二硫化铼的云母片基底上再次沉积硫化镉颗粒，得到在硫化铼表面生长有硫化镉颗粒的CdS/ReS2复合材料。本发明工艺简单、成本低、快速、高效可控，制备得到高质量单层硫化铼，硫化镉沉积在二维材料硫化铼上得到的CdS/ReS2复合材料更具有优异的光电性能，应用在光电器件上具有很高的响应率。

Description

硫化铼的制备以及硫化镉/硫化铼复合材料
技术领域
本发明属于光学材料及其制备领域，具体涉及硫化铼的制备以及硫化镉/硫化铼(CdS/ReS2)复合材料。
背景技术
近年来，二维过渡金属硫化物由于其独特的物理性能，如机械强度、灵活性、光敏性等，使其在未来电子、光电子、储能器件和催化等领域具有广泛的应用前景，迅速成为材料领域的研究热点。二维(2D)过渡金属硫化物(TMDS)的化学式是MX2，M是指过渡金属元素(例如：钼、钨、铌、铼、钛)，X是指硫族元素(例如：硫、硒、碲)，例如二维半导体材料MoS2、WS2、WSe2。通常，单层过渡金属硫化物呈现一种X-M-X的三明治结构，该结构层间的范德瓦尔斯力很弱，但是平面内有很坚固的共价键。因此，一般的二维过渡金属硫化物表现出来的特点是：单层过渡金属硫化物的能带结构为直接带隙，较厚的块状过渡金属硫化物(多层膜)的能带结构为间接带隙。
与一般的二维过渡金属硫化物不同的是，二硫化铼具有更加独特的晶格结构，密度泛函理论计算显示，单层的ReS2为扭曲的1T相(三斜对称)，这种特殊的结构使该材料具有各向异性，并且会产生佩尔斯畸变，这一畸变将会阻止ReS2的有序堆积，并将层间电子波函数的交叠最小化，从而导致层间退耦合。研究表明，从多层到单层，ReS2始终保持直接带隙，带隙值变化非常小，并且拉曼光谱也不会随层数的改变有显著变化。ReS2独特的结构赋予了其诸多非凡的性质，这些优异的性质使其在场效应晶体管(FET)、光电探测器和隧道场效应晶体管等领域均具有很好的应用前景。
目前，绝大部分研究工作均是采用微机械剥离法和液相化学剥离法来制备二维ReS2薄膜。这些方法虽能够获得ReS2薄膜，但获得的ReS2薄膜尺寸小，且尺寸和厚度控制性差，无法实现未来大规模器件化应用。化学气相沉积(CVD)被认为是一种制备大面积高质量二维材料的有效技术，但由于ReS2材料自身的特殊性，通过传统的CVD技术制备该材料还存在很多困难。现有文献中CVD制备二维ReS2材料公开了以下两种方法：一个是以高铼酸胺(NH4ReO4)为Re源生长ReS2，但该前驱体分解产生的副产物较多，导致所制备的ReS2薄膜晶格质量非常差，电学迁移率极低；另一个是以Re粉和S粉为源生长ReS2，但因Re粉的熔点极高(3180℃)，在一般的生长温度范围内(500～1000℃)Re的蒸汽压极低，导致该方法生长效率非常低，无法实现该材料的大面积制备。特别是，由于ReS2材料弱的层间作用力，而以上方法所用的二氧化硅基底因表面原子扩散势垒较大，使得该材料在二氧化硅基底上极易生长厚层，很难获得层数均匀的样品。因此，大面积、高质量和层数均匀的ReS2薄膜的可控制备仍然存在很大的挑战。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了两种途径来解决现有技术中存在的问题：一是提供了一种制备硫化铼的新方法，采用常压化学气相沉积法，在惰性气体保护下以及水辅助，获得高质量的单层硫化铼；二是以制备的该硫化铼为基础，提供了一种硫化镉/硫化铼(CdS/ReS2)复合材料，其光电性能得到显著的增强，利用该复合材料制备的光电器件具有很高的响应率、外部量子效率以及探测率，在光电器件、未来芯片和复合材料等方面有着极大的应用潜力。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种制备硫化铼的方法，包括：
以硫粉为硫源，以三氧化铼为铼源，在第一惰性气体保护下，先逐渐升温使得三氧化铼置于700～800℃、硫粉置于250～350℃的热氛围中，再保温5～10min，在基底片上进行化学气相沉积反应，反应结束后，自然冷却得到单层硫化铼；其中，所述升温的过程中，同时还以第二惰性气体作为载气通过鼓泡法通入水，所述第二惰性气体的流量为10～100sccm，通入时间为5～20min。
在本发明的一些具体实施例中，一种制备硫化铼的方法，包括以下步骤：
将三氧化铼均匀分布在第一耐高温载体上，再将基底片倒扣在所述第一耐高温载体，并将所述第一耐高温载体放置在管式炉的加热区中心；
将硫粉放入第二耐高温载体上，置于所述管式炉的入口端；
向所述管式炉中通入300～500sccm第一惰性气体，持续30～60min，以排出所述管式炉内空气；然后调整第一惰性气体流量为80～100sccm，持续通入；
使所述管式炉逐渐升温，直至所述管式炉的加热区中心的温度(也即是所述第一耐高温载体所在位置)达到700～800℃，在所述升温的过程中，同时还以第二惰性气体作为载气通过鼓泡法通入水，所述第二惰性气体的流量为10～100sccm，通入时间为5～20min；
当所述管式炉的加热区中心的温度达到700～800℃时，调整装有硫粉的第二耐高温载体的位置使其处于所述管式炉内250～350℃温区处，保温反应5～10min；
反应结束后，自然冷却，得到单层硫化铼。
优选的技术方案中，所述硫粉与三氧化铼的质量比为(20～150):1。
优选的技术方案中，所述基底片为云母片，且以新鲜剥离的云母片为最佳。
优选的技术方案中，所述第一惰性气体为氩气或氮气，所述第二惰性气体为氩气或氮气。
优选的技术方案中，所述第二惰性气体的流量为70～90sccm，通入时间为8～15min。
优选的技术方案中，所述升温的速率为25～40℃/min。
优选的技术方案中，所述管式炉为单温区管式炉。
为达到前述目的，本发明还采用了如下技术方案：
一种硫化镉/硫化铼复合材料，由以下方法制备得到：
(1)以硫粉为硫源，以三氧化铼为铼源，在第一惰性气体保护下，先逐渐升温使得三氧化铼置于700～800℃、硫粉置于250～350℃的热氛围中，再保温5～10min，在基底片上进行化学气相沉积反应，反应结束后，自然冷却得到单层硫化铼；其中，所述升温的过程中，同时还以第二惰性气体作为载气通过鼓泡法通入水，所述第二惰性气体的流量为10～100sccm，通入时间为5～20min；
(2)在第三惰性气体保护下，升温使得硫化镉粉末置于900～1000℃、步骤(1)制得的生长有单层硫化铼的基底片置于500～600℃的热氛围中，再保温5～20min，在所述生长有单层硫化铼的基底片上进行气相沉积反应，反应结束后，自然冷却得到硫化镉/硫化铼复合材料。
在本发明的一些具体实施例中，一种硫化镉/硫化铼复合材料，由以下方法制备得到：
(1)将三氧化铼均匀分布在第一耐高温载体上，再将基底片倒扣在所述第一耐高温载体，并将所述第一耐高温载体放置在管式炉的加热区中心；将硫粉放入第二耐高温载体上，置于所述管式炉的入口端；向所述管式炉中通入300～500sccm第一惰性气体，持续30～60min，以排出所述管式炉内空气；然后调整第一惰性气体流量为80～100sccm，持续通入；使所述管式炉逐渐升温，直至所述管式炉的加热区中心的温度(也即是所述第一耐高温载体所在位置)达到700～800℃，在所述升温的过程中，同时还以第二惰性气体作为载气通过鼓泡法通入水，所述第二惰性气体的流量为10～100sccm，通入时间为5～20min；当所述管式炉的加热区中心的温度达到700～800℃时，调整装有硫粉的第二耐高温载体的位置使其处于所述管式炉内250～350℃温区处，保温反应5～10min；反应结束后，自然冷却，得到单层硫化铼；
(2)将硫化镉粉末放置在第三耐高温载体内，将所述第三耐高温载体放置在管式炉的加热区中心；将步骤(1)所得的长有单层硫化铼的基底片放置在所述管式炉的尾端；向所述管式炉中通入300～500sccm第三惰性气体，持续30～60min，以排出所述管式炉内空气；然后调整第三惰性气体流量为80～100sccm，持续通入；使所述管式炉升温，直至所述管式炉的加热区中心的温度(也即是所述第三耐高温载体所在位置)达到900～1000℃，此时，所述基底片所在位置的温度为500～600℃；当所述管式炉的加热区中心温度达到900～1000℃，保温反应5～20min，然后自然冷却，得到硫化镉/硫化铼复合材料。
优选的技术方案中，所述硫粉与三氧化铼的质量比为(20～150):1。
优选的技术方案中，所述基底片为云母片，且以新鲜剥离的云母片为最佳。
优选的技术方案中，所述第一惰性气体为氩气或氮气，所述第二惰性气体为氩气或氮气，所述第三惰性气体为氩气或氮气。
优选的技术方案中，所述第二惰性气体的流量为70～90sccm，通入时间为8～15min。
优选的技术方案中，步骤(1)中，所述升温的速率为25～40℃/min；步骤(2)中，所述升温的速率为25～40℃/min。
优选的技术方案中，所述管式炉为单温区管式炉。
本发明中，所述耐高温载体可以为石英舟、石墨舟或刚玉舟，也可以为其他常用的耐高温载体。
本发明中，自然冷却，一般是指自然冷却至室温。所述室温，通常是指15～35℃。
本发明中，采用常压化学气相沉积法，以硫粉(S)为硫源，以三氧化铼(ReO3)为铼源，在惰性保护气氛下和水辅助方法，在云母片基底上生长二维单层二硫化铼；进一步，通过二次生长，在长有二维单层二硫化铼的云母片基底上再次沉积硫化镉颗粒，得到硫化铼表面生长有硫化镉颗粒的CdS/ReS2复合材料，硫化镉沉积在二维材料硫化铼上，使光电器件的光响应率和外部量子效率得到极大的提高。
与现有技术中的相比，本发明具有以下有益的技术效果：
(1)本发明采用常压化学气相沉积法制备硫化铼，并进一步获得硫化铼/硫化镉复合材料，该方法在常压下使用简单的单温区管式炉即可实现，工艺简单、成本低、快速、高效，制备得到高质量硫化铼；同时，在硫化铼上直接沉积硫化镉，能够直接可控生长硫化镉颗粒，从而实现可控制备硫化铼/硫化镉复合材料。
(2)本发明制备的CdS/ReS2复合材料具有优异的光电性能，应用在光电器件上具有很高的响应率、外部量子效率以及探测率，在光电器件、未来芯片和复合材料等方面有着极大的应用潜力。
附图说明
图1为本发明的CdS/ReS2复合材料的制备过程示意图。
图2为实施例1制备得到的产物的SEM图片。
图3为实施例1制备得到的产物的原子力显微镜图片。
图4为对比例1制备得到的产物的光学显微镜图片。
图5为实施例1和实施例3制备得到的产物的拉曼光谱的对比图，其中，靠近横坐标轴的曲线对应于实施例1所得产物，远离横坐标轴的曲线对应于实施例3所得产物。
图6为实施例3制备得到的产物的光学显微镜图片。
图7为实施例1制备得到的产物的光学显微镜图片。
图8为实施例4制备得到的产物的光学显微镜图片。
图9为实施例7制备得到的CdS/ReS2复合材料光电器件的结构示意图。
图10是实施例7制备得到的CdS/ReS2复合材料器件在黑暗(dark)和相同光密度(30.5±0.9μW·cm-2)下不同波长(波长分别为450nm、480nm、500nm、510nm)的条件下进行测试的的I-V曲线。其中，Ids是指源漏电流，Vds是漏极和源极间的电压。
图11是实施例7制备得到的CdS/ReS2复合材料器件在相同光密度(30.5±0.9μW·cm-2)下不同波长(波长分别为450nm、480nm、500nm、510nm)的条件下进行测试的转移特性曲线。其中，Ids是指源漏电流，Vg是栅极电压。
图12是实施例6制备得到的单层ReS2器件在黑暗(dark)和光密度(30.5±0.9μW·cm-2)下480nm波长下的转移特性曲线。其中，Ids是指源漏电流，Vbg是栅极电压。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，并方便理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。应理解，下述的实施实例仅用于说明本发明，并不代表或限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
以下实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场购得的常规产品。例如，三氧化铼、硫粉、硫化镉，均购自阿法埃莎(Alfa Aesar)公司。
如图1所示，本发明的CdS/ReS2复合材料的制备过程包括：
步骤一、在云母片上生长二维材料ReS2：以硫粉为硫源，以三氧化铼为铼源，在惰性气体保护和水辅助下，在云母片上进行常压化学气相沉积反应，得到单层硫化铼；
步骤二、硫化铼上沉积硫化镉颗粒：在惰性气体保护下，硫化镉粉末在长有单层硫化铼的云母片上进行常压气相沉积反应，得到硫化镉/硫化铼复合材料。
具体请见以下实施例。
实施例1 硫化铼的制备
将5mg纯度为99.9％的三氧化铼均匀分布在石墨舟中，再将新鲜剥离的云母片倒扣在石墨舟上，并将石墨舟放置在单温区管式炉的加热区中心；将300mg纯度为99.9995％的硫粉放入第一石英舟内，推至单温区管式炉的入口端。
向管式炉中通入300sccm氩气(Ar)清洗石英管(即管式炉)，持续30min，以排出石英管内空气；然后调整氩气流量为80sccm，持续通入。
设置管式炉升温程序，使得20min内管式炉的加热区中心温度(石墨舟所在位置)升温达到750℃；在管式炉升温过程中，同时以氩气作为载气通过鼓泡法通入水，氩气的流量为80sccm，通入时间为10min。
当管式炉的加热区中心温度达到750℃时，利用磁力拉杆快速把装有硫粉的第一石英舟推进单温区管式炉250～350℃温区处，保温反应5min，然后，自然冷却至室温，得到产物。
对本实施例1所得产物进行拉曼光谱分析，拉曼光谱图如图5中靠近横坐标轴的曲线所示，拉曼峰151cm-1和212cm-1为二硫化铼的特征拉曼峰，由此可确定所得产物为二硫化铼。
对本实施例1所得产物进行SEM分析，SEM图片如图2所示，可以观察到产物为六边形，边长为20μm。
对本实施例1所得产物进行原子力显微镜分析，AFM图片如图3所示，测量高度约0.8nm，由此可见这种化学沉积法生长得到的产物为单层。
综合上述表征结果，可以确定本实施例1所得产物为单层六边形二硫化铼。
对比例1 硫化铼的制备
将5mg纯度为99.9％的三氧化铼均匀分布在石墨舟中，再将新鲜剥离的云母片倒扣在石墨舟上，并将石墨舟放置在单温区管式炉的加热区中心；将300mg纯度为99.9995％的硫粉放入第一石英舟内，推至单温区管式炉的入口端。
向管式炉中通入300sccm氩气(Ar)清洗石英管(即管式炉)，持续30min，以排出石英管内空气；调整氩气流量为80sccm，持续通入。
设置管式炉升温程序，使得20min内管式炉的加热区中心温度(石墨舟所在位置)升温达到750℃；当管式炉的加热区中心温度达到750℃时，利用磁力拉杆快速把装有硫粉的第一石英舟推进单温区管式炉250～350℃温区处，保温反应5min，然后，自然冷却至室温，得到产物。
对本对比例1所得产物进行拉曼光谱分析，可确定所得产物为二硫化铼。
对本对比例1所得产物进行光学显微镜分析，光学显微镜图如图4所示。可以观察到，本对比例1得到的硫化铼只有个别是单层硫化铼，大部分为雪花状不均匀硫化铼。可见，对比例1在没有水辅助的情况下，所得产物为不均匀硫化铼，无法获得均匀的单层硫化铼。
实施例2 硫化铼的制备
将5mg纯度为99.9％的三氧化铼均匀分布在石墨舟中，再将新鲜剥离的云母片倒扣在石墨舟上，并将石墨舟放置在单温区管式炉的加热区中心；将500mg纯度为99.9995％的硫粉放入第一石英舟内，推至单温区管式炉的入口端。
向管式炉中通入500sccm氩气(Ar)清洗石英管(即管式炉)，持续30min，以排出石英管内空气；然后调整氩气流量为100sccm，持续通入。
设置管式炉升温程序，使得30min内管式炉的加热区中心温度(石墨舟所在位置)升温达到800℃；在管式炉升温过程中，同时以氩气作为载气通过鼓泡法通入水，氩气的流量为90sccm，通入时间为12min。
当管式炉的加热区中心温度达到800℃时，利用磁力拉杆快速把装有硫粉的第一石英舟推进单温区管式炉250～350℃温区处，保温反应10min，然后，自然冷却至室温，得到产物。
对本实施例2所得产物进行拉曼光谱分析、SEM分析和原子力显微镜分析，可以确定所得产物为单层六边形二硫化铼。
实施例3 CdS/ReS2复合材料的制备
(1)将5mg纯度为99.9％的三氧化铼均匀分布在石墨舟中，再将新鲜剥离的云母片倒扣在石墨舟上，并将石墨舟放置在单温区管式炉的加热区中心；将300mg纯度为99.9995％的硫粉放入第一石英舟内，推至单温区管式炉的入口端。向管式炉中通入300sccm氩气(Ar)清洗石英管(即管式炉)，持续30min，以排出石英管内空气；然后调整氩气流量为80sccm，持续通入。设置管式炉升温程序，使得20min内管式炉的加热区中心温度(石墨舟所在位置)升温达到750℃；在管式炉升温过程中，同时以氩气作为载气通过鼓泡法通入水，氩气的流量为80sccm，通入时间为10min。当管式炉的加热区中心温度达到750℃时，利用磁力拉杆快速把装有硫粉的第一石英舟推进单温区管式炉250～350℃温区处，保温反应5min，然后，自然冷却至室温，得到单层二硫化铼。
(2)将50mg纯度为99.999％的硫化镉粉末放置在第二石英舟内，将第二石英舟放置在单温区管式炉的加热区中心；同时将步骤(1)所得的长有单层二硫化铼的云母片放置在单温区管式炉尾端。向管式炉中通入300sccm氩气(Ar)清洗石英管(即管式炉)，持续30min，以排出石英管内空气；然后调整氩气流量为80sccm，持续通入。设置管式炉升温程序，使得35min内管式炉的加热区中心(第二石英舟所在位置)温度升温达到950℃，此时，云母片所在位置的温度约为550℃。当管式炉的加热区中心温度达到950℃后，保温反应10min，然后，自然冷却至室温，得到最终产物。
对本实施例3所得最终产物进行拉曼光谱分析，拉曼光谱图如图5中远离横坐标轴的曲线所示，其中，拉曼峰151cm-1和212cm-1为二硫化铼的特征拉曼峰，301cm-1和601cm-1为硫化镉的特征拉曼峰，说明所得最终产物为CdS/ReS2复合材料。
对本实施例3所得最终产物进行光学显微镜分析，光学显微镜图如图6所示。为了方便比较，对实施例1所得产物也进行了光学显微镜分析，光学显微镜图如图7所示。从图6和图7明显可见，实施例3所得最终产物是在实施例1所得产物上生长了一层颗粒状物质，结合拉曼光谱图，可以确定实施例3所得最终产物是在硫化铼表面生长有硫化镉颗粒的CdS/ReS2复合材料。
实施例4 CdS/ReS2复合材料的制备
与实施例3基本相同，其区别仅在于：将实施例1所得的长有单层二硫化铼的云母片放置在管式炉尾端时，相比实施例3距离加热区中心略微靠近些，使得当加热区中心温度(第二石英舟所在位置)达到950℃时，云母片所在位置的温度约为600℃。
对本实施例4所得最终产物进行拉曼光谱分析，确定所得最终产物为CdS/ReS2复合材料。
对本实施例4所得最终产物进行光学显微镜分析，光学显微镜图如图8所示。比较图8和图7，结合拉曼光谱图，同样可以确定实施例4所得最终产物是在硫化铼表面生长有硫化镉颗粒的CdS/ReS2复合材料。
将实施例4和实施例3所得最终产物的光学显微镜图8和图6进行比较，可以发现：图8中生长硫化镉颗粒的区域亮度更高，这说明实施例4生长的硫化镉颗粒和密度更大。这也说明，通过调控云母片所在位置的温度，可以实现对于硫化镉颗粒的可控生长。
实施例5 CdS/ReS2复合材料的制备
步骤(1)同实施例3。区别在于步骤(2)如下：
(2)将100mg纯度为99.999％的硫化镉粉末放置在第二石英舟内，将第二石英舟放置在单温区管式炉的加热区中心；同时将步骤(1)所得的长有单层二硫化铼的云母片放置在单温区管式炉尾端。
向管式炉中通入500sccm氩气(Ar)清洗石英管(即管式炉)，持续30min，以排出石英管内空气；然后调整氩气流量为100sccm，持续通入。
设置管式炉升温程序，使得40min内管式炉的加热区中心(第二石英舟所在位置)温度升温达到达到1000℃，此时，云母片所在位置的温度约为600℃。当管式炉的加热区中心温度达到1000℃后，保温反应10min，然后，自然冷却至室温，得到最终产物。
对本实施例5所得最终产物进行拉曼光谱分析和光学显微镜分析，确定所得最终产物是在硫化铼表面生长有硫化镉颗粒的CdS/ReS2复合材料。
实施例6 单层ReS2器件的制备
用传统的基于电子束光刻的微加工工艺制备单层ReS2器件。先将实施例1制得的单层ReS2用PMMA辅助方法转移到300nm SiO2/Si空白基底片上，通过电子束光刻和真空镀膜制备金属源漏电极(Cr(5nm)/Au(40nm)堆叠结构)，得到单层ReS2器件。
实施例7 CdS/ReS2复合材料器件的制备
在300nm SiO2/Si空白基底片上通过电子束光刻和真空镀膜制备金属源漏电极(Cr(5nm)/Au(40nm)堆叠结构)，制备得到电极模板；使用PMMA转移方法把实施例3制得的CdS/ReS2复合材料转移到已做好的电极模板上，得到CdS/ReS2复合材料器件，该结构如图9所示。
器件性能测试：
把实施例7制备的CdS/ReS2复合材料器件放入探针台(CRX-6.5K,LakeShore)，使用Keithley 2614B在空气中常压进行测试。
图10是实施例7制备得到的CdS/ReS2复合材料器件在黑暗(dark)和相同光密度(30.5±0.9μW·cm-2)下不同波长(波长分别为450nm、480nm、500nm、510nm)的条件下进行测试的的I-V曲线。从图10中可以看出，该CdS/ReS2复合材料器件对光具有优异的光电响应性能。
图11是实施例7制备得到的CdS/ReS2复合材料器件在相同光密度(30.5±0.9μW·cm-2)下不同波长(波长分别为450nm、480nm、500nm、510nm)的条件下进行测试的转移特性曲线。栅压可以调控器件暗/光电流。
为了便于比较，将实施例6制备的ReS2光电器件进行了光电性能测试。图12是实施例6制备得到的单层ReS2器件在黑暗(dark)和光密度(30.5±0.9μW·cm-2)下480nm波长下的转移特性曲线。图12中，单层硫化铼器件的暗/光电流受栅压调控，且对480nm波长光有明显的响应性能。
图12中，在栅压为60V时，单层ReS2光电器件的响应率达到103量级(A·W-1)。而现有文献报道的CVD法制备的ReS2光电器件的响应率最高为604，记载于Hafeez M等在题为“Large-Area Bilayer ReS2Film/Multilayer ReS2Flakes Synthesized by ChemicalVapor Deposition for High Performance Photodetectors”(Advanced FunctionalMaterials 2016；26:4551-4560)的文章中。可见，本发明实施例1制备的单层ReS2材料的光电性能明显优于现有技术中CVD法制备的ReS2材料的光电性能。
再将图11和图12进行比较，可以看出：图11中，在栅压为60V时，CdS/ReS2复合材料器件光响应率更是高达105量级(A·W-1)。该结果表明：相对于本发明实施例1制得的单层硫化铼，本发明实施例3制得的CdS/ReS2复合材料具有更加优异的光电响应性能。
因此，本发明所提供的常压化学气相沉积法制备硫化铼的方法能够获得高质量的硫化铼，其光电性能明显优于现有技术中CVD法制备的硫化铼材料；进一步地，本发明所提供的该硫化铼/硫化镉复合材料，比所制得的单层硫化铼具有更优异的光电响应性能。即，本发明不但提供了一种制备硫化铼的新方法，还提供了一种基于硫化铼的新复合材料，从多个不同的角度提出了对现有技术中所存在问题的解决方案。
此外，在上述各实施例中：
所用的氩气，也可以用氮气来替代，同样起到惰性气体的作用。
所用的石英舟或石墨舟，均为耐高温载体，可以采取刚玉舟或其他常用的耐高温载体替代。
所提及的室温，通常是指15～35℃。
鼓泡法通入水的方法中，采用两路气体，一路是惰性气体(氩气或氮气)，通入到盛有水的鼓泡容器中；另外一路是水蒸汽，其是在鼓泡容器中鼓泡产生的，通入到管式炉中。惰性气体(氩气或氮气)通入到盛有水的鼓泡容器中，使得受热的水在鼓泡容器中鼓泡产生水蒸汽，进入到管式炉中。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制，通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (8)

1.一种制备硫化铼的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将三氧化铼均匀分布在第一耐高温载体上，再将基底片倒扣在所述第一耐高温载体，并将所述第一耐高温载体放置在管式炉的加热区中心；
将硫粉放入第二耐高温载体上，置于所述管式炉的入口端；
向所述管式炉中通入300～500sccm第一惰性气体，持续30～60min；然后调整第一惰性气体流量为80～100sccm，持续通入；
使所述管式炉逐渐升温，直至所述管式炉的加热区中心的温度达到700～800℃，在所述升温的过程中，同时还以第二惰性气体作为载气通过鼓泡法通入水，所述第二惰性气体的流量为10～100sccm，通入时间为5～20min；
当所述管式炉的加热区中心的温度达到700～800℃时，调整装有硫粉的第二耐高温载体的位置使其处于所述管式炉内250～350℃温区处，保温反应5～10min；
反应结束后，自然冷却，得到单层硫化铼。
2.如权利要求1所述的制备硫化铼的方法，其特征在于，所述硫粉与三氧化铼的质量比为(20～150):1。
3.如权利要求1所述的制备硫化铼的方法，其特征在于，所述基底片为云母片。
4.如权利要求1所述的制备硫化铼的方法，其特征在于，所述升温的速率为25～40℃/min。
5.一种硫化镉/硫化铼复合材料，其特征在于，由以下方法制备得到：
(1)将三氧化铼均匀分布在第一耐高温载体上，再将基底片倒扣在所述第一耐高温载体，并将所述第一耐高温载体放置在管式炉的加热区中心；将硫粉放入第二耐高温载体上，置于所述管式炉的入口端；向所述管式炉中通入300～500sccm第一惰性气体，持续30～60min；然后调整第一惰性气体流量为80～100sccm，持续通入；使所述管式炉逐渐升温，直至所述管式炉的加热区中心的温度达到700～800℃，在所述升温的过程中，同时还以第二惰性气体作为载气通过鼓泡法通入水，所述第二惰性气体的流量为10～100sccm，通入时间为5～20min；当所述管式炉的加热区中心的温度达到700～800℃时，调整装有硫粉的第二耐高温载体的位置使其处于所述管式炉内250～350℃温区处，保温反应5～10min；反应结束后，自然冷却，得到单层硫化铼；
(2)将硫化镉粉末放置在第三耐高温载体内，将所述第三耐高温载体放置在管式炉的加热区中心；将步骤(1)所得的长有单层硫化铼的基底片放置在所述管式炉的尾端；向所述管式炉中通入300～500sccm第三惰性气体，持续30～60min；然后调整第三惰性气体流量为80～100sccm，持续通入；使所述管式炉升温，直至所述管式炉的加热区中心温度达到900～1000℃，此时，所述基底片所在位置的温度为500～600℃；当所述管式炉的加热区中心温度达到900～1000℃，保温反应5～20min，然后自然冷却，得到硫化镉/硫化铼复合材料。
6.如权利要求5所述的硫化镉/硫化铼复合材料，其特征在于，所述硫粉与三氧化铼的质量比为(20～150):1。
7.如权利要求5所述的硫化镉/硫化铼复合材料，其特征在于，所述基底片为云母片。
8.如权利要求5所述的硫化镉/硫化铼复合材料，其特征在于，所述升温的速率为25～40℃/min。
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