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热电材料作为一种可实现热能与电能之间直接转换的功能材料,以其无噪声、无运动部件和环境友好等特点成为当前研究的热点。PbTe因其具有较低的热导率被认为是一种极具发展潜力的中温热电材料。本文采用熔剂法结合熔融缓冷工艺制备PbTe基单晶热电材料,通过调节熔剂含量和掺杂量来改善材料的热电性能,并且利用第一性原理计算,探究熔剂法制备的样品中Te空位(VTe)和Pb空位(VPb)对PbTe电子结构的影响。获得如下主要结论:1、通过调节Pb熔剂的起始含量制备含有VTe的PbTe单晶样品。富Pb环境下,VTe形成能最低,样品中易形成VTe;EPMA表明,样品中Pb含量略高于Te;单晶摇摆曲线表明Pb熔剂法制备的样品为单晶,半高宽的增加说明样品中含有空位缺陷;在1140 K下几乎无热重损失,样品表现出良好的热稳定性;调节Pb熔剂起始含量可优化PbTe的电传输特性,Pb熔剂起始含量x=1.5的样品样品在420 K时取得最大功率因子2.07×10-3 Wm-1K-2;第一性原理计算表明,VTe在能带中引入共振能级;Pisarenko曲线表明样品的载流子有效质量明显增加,从而进一步证明在Pb熔剂法制备的样品中成功引入共振能级。2、根据化学计量比Pb:Te=1:x+1(x=2.0,2.5,3.0,3.5)制备含有VPb的PbTe单晶样品。Te熔剂为晶体生长提供富Te环境,促进VPb的形成;EPMA表明样品中Te含量略高于Pb;室温下所有样品的载流子浓度在2.94×1018-8.01×1018cm-3范围内变化,迁移率在242-462 cm2V-1s-1范围内变化;Te起始含量x=3.0的样品在450 K取得最大功率因子3.17×10-3 Wm-1K-2;第一性原理计算结果表明,VPb的引入改变带边结构,使费米能级进入价带,同时降低带隙。3、Bi掺杂结合熔融缓冷工艺制备PbTe基热电材料。(400)衍射峰的右移表明掺杂后样品的晶格参数变小;HRTEM表明样品具有较好的力学性能,SAED图表明样品被检测区域为单晶结构;TG-DSC说明样品具有较好的热稳定性;两次测量结果表明样品的电性能参数较稳定;掺杂量x=0.2的样品在510 K时具有最高的功率因子3.28×10-3 Wm-1K-2,600 K处获得最大ZT值0.84。