随着全社会对清洁能源的需求日益增长,人们致力于寻找能将废热转化为电能的新能源材料。而热电转换技术是一种直接将废热转化为电能的技术,可广泛地应用于废热回收发电。近年来,具有二维层状结构的热电材料凭借其独特的电子结构和强晶格非谐性等优点,有望成为新型高性能热电材料,引起了国内外科学家们广泛的研究兴趣。本文以本征低晶格热导率的Sn基层状结构热电材料为研究对象,在提升其热电品质因子的基础上,通过优化载流子浓度,以实现热电性能的大幅度提升。同时,结合理论计算揭示了层状材料体系的热电输运物理机制。本论文主要研究内容如下:（1）首先利用密度泛函理论进行计算获得SnS能带结构,结果分析表明该材料是间接带隙半导体（带隙为0.89 e V）且价带边具有多能谷特性。另外,计算的价带边形貌与角分辨光电子能谱（ARPES）测试结果展示出很好的一致性。基于计算的电子费米面和带边各能谷有效质量分析,发现价带边各能谷的有效质量具有较大的各向异性,而导带边各能谷的有效质量却无明显的各向异性。同时,在p型SnS中,由于沿着a轴方向空穴具有较大的有效质量,使得该方向空穴迁移率较低。而在n型SnS中,沿着a轴方向因电荷密度在层间处交叠,使得沿该方向电子具有较小的有效质量,从而获得高的电子迁移率。通过晶格动力学和电荷密度分析,SnS本征低晶格热导率是由于在层间处存在Sn的5s孤对电子所引起强的晶格非谐性。对声子输运的分析结果表明在室温以上热激活的部分光学声子因具有较大的声子群速度和声子寿命,使得所有光学声子对晶格热导率贡献达到67%。另外,通过原位拉曼光谱实验和理论计算的热输运性能分析,发现SnS体系热输运主要是三声子散射过程占主导。此外,实验测试发现载流子浓度未优化的SnS单晶沿b轴方向在870 K时获得热电优值（z T）为0.4。（2）在计算结果基础上,对SnS体系进行了深入的实验研究。使用自主改进的布里奇曼（Bridgman）方法生长出了大尺寸、高品质的Sn1-xNaxS系列单晶。该系列样品的电热输运性能在各晶轴方向上呈现出强的各向异性。另外,与SnS多晶样品相比,单晶样品由于缺少晶界对电子散射,具有较高的载流子迁移率,实现了材料的品质因子提升。通过Na掺杂在Sn位可显著地提高空穴浓度,使得该体系在室温下获得了高功率因子(2.0 m W m-1 K-2)。基于单抛物线模型（SPB）和第一性原理的计算分析,发现在SnS体系中Na掺杂不仅优化了空穴浓度,同时调控了费米能级位置使得多能谷参与电学输运,这有利于提高该体系的电学性能。因此,在2%的Na掺杂SnS单晶中,870 K时沿着b轴方向获得了1.1的最高z T值。同时,通过电学输运模型分析,发现进一步优化空穴浓度,当样品的Seebeck系数达到250μV K-1时,可实现1.4的最大z T值。（3）为了进一步提升SnS基合金的热电潜力,我们利用传统的固相方法合成了NaySn1-yS1-xSex（0≤y≤0.03,0≤x≤0.5）系列样品,并系统研究了其热电性能。随着Se元素掺入量的增加,该体系的晶格热导率明显降低。通过理论计算和实验分析可得出,其内在因素可归结为弱的化学键和较大的质量降低声速、声子谱中频隙的消失以及格林爱森参数（Grüneisen）参数的增加。此外,与SnS相比,SnS0.5Se0.5中Sn＿5s~2孤对电子更加局域化,有利于增强费米面的各向异性和晶格非谐性,从而获得更高的品质因子。最后,通过Na掺杂优化空穴浓度,在Na0.02Sn0.98S0.5Se0.5样品中820 K时获得最高z T值为1.1。（4）把Sn基层状体系热电性能研究拓展到三元体系,我们成功合成一系列SnSb2(Te1-xSex)4（0≤x≤0.25）的化合物,并系统地研究了其在320至720 K温度范围内的热电性能。结合晶格动力学和局部化学键分析,发现母体SnSb2Te4本征低晶格热导率的内在机理可归结为相对较弱的化学键以及不对称的局部晶体结构。此外,随着Se固溶量的增加,体系的霍尔载流子浓度在320 K下从9.5×1020 cm-3（x=0）显著地降低至4.5×1020 cm-3（x=0.25）,这是由于Se取代增加了本征阳离子缺陷的形成能而使缺陷浓度下降所致。同时,在Se掺杂样品中实现了多个能谷收敛,从而提高了态密度（DOS）的有效质量。在增加DOS有效质量和优化载流子浓度的协同作用下,实现了该体系样品Seebeck系数的显著提高。最后,在SnSb2(Te0.75Se0.25)4中获得了超过0.5的z T峰值和320到720 K范围内平均z T为0.3,与SnSb2Te4样品相比,相应的z T值分别实现了100%和200%的提高。