热电材料是一种能够实现热能和电能之间直接转换的功能材料，以之为核心的热电转换装置不污染环境，能够利用工业余热、废热和可再生能源(如太阳能等)进行温差发电，具有良好的综合社会经济效益。层状钴基氧化物材料由于具有优良的热电性能而成为有着广阔应用前景的一种热电材料，本论文选择了Ca3Co4O9体系，通过助熔剂法生长掺杂单晶并研究其输运性质，同时合成Ca3Co4O9/(CeO2)x/Ag0.3复合材料来提高材料热电性能，实验取得了较好的效果。　　本文采用固相反应法制备了Ca3Co4O9多晶材料、复合材料以及单晶前驱体材料，并在此基础上进一步用高温助熔剂法生长了一些元素掺杂Ca3Co4O9单晶。本论文重点探索了助熔剂法生长的工艺，实验发现合适的降温速率，助溶剂以及适当的混合比例是生长高质量的单晶的重要因素，实验中采用-1K/h的降温速率，助熔剂K2CO3与KCl的质量比例取6：1时，能生长出较好的单晶。　　我们重点讨论了Ca3Co4O9单晶低温输运性质，特别关注了单晶的各向异性性质，结果显示面内的电阻率远远小于面间电阻率，比较了多晶样品，其电阻率介于两者之间，主要是受到了晶界电阻的影响。然而单晶和多晶的热电势差别很小，说明晶界对体系热电势影响很小。在此基础上，我们又研究了Ce掺杂单晶样品，样品的面内电阻率都存在一个金属－绝缘体转变（MI转变）温度，MI转变温度随掺杂量的增加而增大，说明随Ce掺杂量的增加，顺磁态向SDW态（短程自旋密度波态）转变的温度逐渐上升。同时，从应用的角度，我们合成了Ca3Co4O9/(CeO2)x/Ag0.3复合材料并测量了材料的热电性能，结果证明复合工艺可以增大材料电阻率，减少热导率并增大热电势，最终明显提高材料的ZT值。　　由此可见，Ca3Co4O9是一个值得深入研究的热电体系，作为一种3d过渡族金属氧化物，其具有丰富的物理性质；从应用角度来说其性能还有巨大的提高空间，通过改善制备工艺，选择合适的掺杂元素和掺杂量，是完全有可能大幅度提高材料热电性能的。