目前,能源供给与生态环境的矛盾日益突出,大力发展绿色能源是解决此矛盾的有效措施。作为一种绿色能源材料,热电材料由于能将废热直接转化为电能的特性而受到越来越多的关注。具有较高性能的PbTe材料在部分领域已成功应用。但由于Pb元素对环境的威胁使得其在大范围的推广过程中受到阻碍。SnTe作为一种无铅热电材料,由于与PbTe具有相似的晶格和能带结构,近年来引起了人们的兴趣。然而,本征SnTe的热电性能较差,主要原因可以归结为以下两点:第一,由于固有Sn空位的存在使得其具有很高的载流子浓度(1020～1021cm-3),这导致了低的Seebeck系数和高的电子热导率;第二,带隙过窄(～0.18eV)且轻重价带能量分离较大(～0.35eV),使得双极化现象过早出现和重价带难以参与热电输运。针对上述缺点,本文通过掺杂单质元素与纳米合金的方式来调控能带结构与声子散射,以此来提升SnTe基热电材料的性能,具体研究工作如下:1.研究了 Pd-In元素的共掺杂对SnTe基热电材料性能的影响。研究结果表明Pd的存在能够在SnTe中引入价带汇聚效应,In的存在能够在SnTe中引入能级共振效应。Pd-In的共同掺杂能够通过调整能带结构来提升SnTe的热电性能。此外,在共掺杂实验中我们还借助于中子衍射和同步辐射X射线衍射实验揭示了局域相变对材料热导率的影响。最终,在800K时样品Sn0.98Pd0.025In0.025Te的最大ZT值达到了 1.51。2.研究了 MgAgSb纳米合金与In元素的共同掺杂对SnTe基热电材料性能的影响。MgAgSb对于SnTe而言是一种较为特殊的合金。在随SnTe基底一起烧制的过程中MgAgSb扩散出来的Mg、Ag、Sb原子能够填充Sn空位降低载流子浓度,同时,在SnTe中引入价带汇聚效应。由此,再与In的结合能够在SnTe中引入完整的能带工程来调整带结构。此外,未完全分解的MgAgSb纳米合金尺寸在几纳米到几微米之间,能够引入全尺度的声子散射来降低晶格热导率。最终,在835K时样品Sn1.02In0.025Te-3%MgAgSb的最大ZT值达到1.41。并且,纳米合金的掺杂能够有效提升SnTe基热电材料的力学性能,使其工作温度峰值进一步增大,这对材料的实际应用意义重大。3.研究了 BiCuSeO纳米合金的掺杂所形成的核壳结构对SnTe基热电材料性能的影响。研究结果表明在高温固相反应过程中,SnTe基底中BiCuSeO纳米合金在界面处形成SnO2包裹层,由此形成了 BiCuSeO@SnO2核壳纳米结构。此核壳纳米结构导致了大量的异质界面,从而可以引入多个势垒来增强能量滤波效果。与室温下未掺杂的样品相比,增强的能量滤波效应可以显著提高霍尔迁移率,明显降低载流子浓度。此外,核壳纳米结构对声子起到了散射中心的作用,以此来降低晶格热导率。最终,在835K时Sn1.03Te-5%BiCuSeO样品的最高ZT值达到1.21。