热电材料是一种可以实现热能和电能直接相互转换的新型功能材料,其依赖的转换技术具有无需传动部件、无噪音、无污染、安全性高、使用寿命长等优点。随着全球能源危机和环境污染的加剧,热电材料近年来发展迅速,被相继应用于半导体温差发电、电制冷等领域。热电转换效率通常用无量纲品质因数ZT来衡量,定义为ZT=（S~2/ρκ）T,其中参数电阻率（ρ）、Seebeck系数（S）和热导率（κ）具有相互依赖关系,若提高载流子浓度（n）将降低电阻率,但会导致Seebeck系数减小和载流子热导率升高,因此调控各个参数的大小来优化ZT值是一个挑战性的课题。由于二锑化铁（Fe Sb2）自身的窄带隙结构（0.1～0.3 e V）和强关联物理特性而存在高的电子态密度,使其单晶在10 K左右有极其优异的Seebeck系数（-45 m V/K）和功率因子而被认为是一类重要的低温热电材料。但是此温度点的热导率高达500 W/m K导致其ZT值仅约为0.005,远低于实际应用的要求（ZT＞1）。因此,提升Fe Sb2热电性能的关键在于降低其热导率。多晶材料的热导率一般低于其单晶的热导率,以Fe Sb2多晶作为研究对象,寻找新的机制以最大程度地维持较高的Seebeck系数,并同时降低热导率有望进一步优化其ZT值。元素掺杂、低维纳米化和空位缺陷是提升材料ZT值的有效策略,它们通过改变载流子浓度及迁移率以优化Seebeck系数或电导率,并增强声子散射以降低晶格热导率。本文利用元素掺杂、空位缺陷分别试图提升纳米Fe Sb2多晶块体和纳米Fe Sb2多晶薄膜的热电性能,具体研究内容如下:（1）采用粉末熔融和热压烧结工艺制备重金属主族元素Bi掺杂的纳米多晶结构的Fe Sb2块状材料,并在5～320 K温度范围内对Fe1-xBixSb2（x=0、0.01、0.02、0.05和0.1）样品进行热电性能测量。结果表明,所有温区下样品的电阻率和Seebeck系数均随着Bi掺杂量的增加而单调下降,这是由于Bi掺杂导致其载流子浓度增加。另外其热输运能力也随Bi掺杂量的增加而下降,例如40 K时Fe0.9Bi0.1Sb2样品的热导率最低（1.4 W/m K）,与未掺杂的Fe Sb2相比降低了80%。这可能是因为掺杂的Bi离子与被取代的Fe离子在质量和尺寸上存在差异,引入大质量和应变场波动导致声子散射增强而使得晶格热导率大幅度下降。虽然Fe0.95Bi0.05Sb2样品的热导率不是最低的,但由于其PF高于Fe0.9Bi0.1Sb2样品,使得Fe0.95Bi0.05Sb2样品在40 K时的ZT值达到最大,约为0.016,是未掺杂Fe Sb2样品的4倍多。总之,分析结果表明,在金属间化合物中掺杂重金属元素部分取代原始原子是提高热电性能的有效方法。（2）缺陷工程已被证明在改善二维结构拓扑材料热电性能方面具有巨大潜力。本文采用磁控溅射方法制备Fe Sb2-x（x=0、0.1、0.2和0.3）多晶薄膜,研究Sb空位对其功率因子的影响。对样品进行结构与形貌分析,结果表明二维多晶薄膜样品结晶度优异,具有纳米级的晶粒尺寸。低温电学测量结果表明,与热压烧结制备的纳米Fe Sb2多晶块状材料相比,Fe Sb2-x薄膜载流子浓度高了2个数量级,45 K时的功率因子平均是纳米Fe Sb2多晶块状材料的4倍。对于Fe Sb2-x薄膜自身,Sb空位没有改变样品半导体性质的电学输运行为,但是空位的存在使得薄膜样品所有温区下的Seebeck系数得到提升,45 K时Fe Sb1.8薄膜获得最大值,为357μV/K。其原因是存在Sb空位的薄膜载流子浓度低于无空位的Fe Sb2薄膜。最终结果证明Sb空位的存在使薄膜的功率因子得到提升,其中Fe Sb1.8薄膜在50 K时获得最大功率因子,为4.5 m W/m K~2,约为Fe Sb2薄膜最大功率因子的4倍。