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热电材料能够实现热能与电能之间的转变,在废热利用、固态制冷等领域具有广阔的应用前景。热电性能可由热电优值ZT来描述,其线性依赖于电导率,正比于塞贝克系数的平方,反比于热导率。因此,提升热电材料热电性能,通常降低材料的热导率,提升材料的电导率、塞贝克系数。由于具有独特的层状结构,四元硫族化合物BiCuChO(Ch=Se,S)具有较低的热导率,这使得BiCuChO材料在热电应用方面具有显著的优势。尽管如此,BiCuChO的电导率及其关联的功率因子仍然有待提高。为此,本论文基于第一性原理计算方法和半经典玻尔兹曼输运理论,系统研究了面外单轴应变、面内双轴应变、及掺杂对BiCuChO材料热电性能的影响。发现应变的施加、掺杂对BiCuChO材料热电性能影响明显,究其原因在于这些因素改变了材料的微观电子结构,从而影响着BiCuChO材料的电导率及功率因子;同时也获得了其热电性能的择优方案。论文的主要研究内容和结论概括为:(1)提出了通过面外单轴压缩应变提升p型BiCuChO的热电性能、以及面外单轴拉伸应变增强n型BiCuChO热电性能的方法。研究了面外单轴应变对BiCuChO材料热电性能的影响,结果显示压缩应变下费米面附近BiCuSeO价带沿Z-(38)方向的能带变陡、价带顶附近态密度的斜率减小,这有利于提升p型BiCuSeO的电导率,从而提高其热电性能;而p型Bi Cu SO热电性能的提高源于其塞贝克系数的提升。拉升应变下费米面附近导带沿(38)-Z方向的能带变平、导带底附近态密度的斜率增大、载流子有效质量增大,从而增强了n型BiCuChO的热电性能。同时,我们也计算获得了不同面外单轴应变下的择优载流子浓度。(2)研究了面内双轴应变对BiCuChO材料热电性能的影响,发现面内双轴压缩应变能够提升n型材料的热电性能,而面内双轴拉伸应变可以增强p型材料的热电性能。究其原因在于,面内双轴应变使得BiCuChO材料的电子结构发生改变,在面内双轴压缩应变下导带底附近态密度的斜率增大,有利于提高n型材料的塞贝克系数;在面内双轴拉伸应变下费米面附近价带沿M-(38)方向的能带变陡,有利于提高p型BiCuSeO材料的电导率,而载流子有效质量的增大有利于提高p型Bi Cu SO材料的塞贝克系数。(3)研究了Te元素掺杂对BiCuSeO热电性能的调控。电子结构计算结果显示,含Te掺杂的BiCuSeO态密度曲线向能量更低的方向发生了移动,靠近费米能级附近价带部分所对应的态密度峰值出现了降低。尽管Te元素掺杂导致BiCuSeO材料的电导率产生了一定程度的降低,但其塞贝克系数得到了提升,尤其是n型BiCuSeO,这使得Te元素掺杂能提升n型BiCuSeO材料的功率因子。