热电材料不需要机械传动,能够实现热能和电能的直接转化,极具应用潜力。BiCuSeO是一种具有层状结构的p型半导体热电材料,具有较高的Seebeck系数和较低的热导率,但空穴载流子浓度不高且有效质量较大,导致电导率较低,限制了其热电性能的提高。本文利用两步固相反应及高能球磨合成纯相Bi_1-xYb_xCuSeO纳米粉末,研究了无压烧结和热压烧结两种情况下,变价稀土元素Yb掺杂对BiCuSeO微观组织结构、电输运特性、热输运特性、载流子特性、能带结构及热电性能的影响规律和掺杂改性机理。研究发现,在粉体合成过程中采用高能球磨引入纳米结构后,块体烧结过程中会产生大量的晶界和位错,这些晶体缺陷会增强声子散射,降低Bi_1-xYb_xCuSeO样品的晶格热导率,有效地改善了BiCuSeO的热传输性能。采用冷等静压与无压烧结相结合的方法可以制备出致密度较高的块体样品。冷等静压后生坯样品在（00l）晶面存在择优取向,无压烧结通过粉末颗粒间的黏结完成了致密化过程,并无第二相杂质形成,所得样品为纯相Bi_1-xYb_xCuSeO。Yb掺杂能够有效地细化BiCuSeO晶粒,同时能使样品的组织结构变得更加均匀致密。Yb掺杂还能够有效地改善BiCuSeO电输运性能,提高电导率和功率因子。当掺杂量为0.06时,功率因子达到最大值,由纯相的33μWm^-1K^-2增加到了Bi_0.94Yb_0..06CuSeO的110μWm^-1K^-2@843 K。与无压烧结相比,采用热压烧结可以制备出性能更好的块体样品。微量掺杂时（x≤0.10）,Bi、Cu、Se、O、Yb元素在块体材料中均匀分布,Bi_1-xYb_xCuSeO均可形成纯相固溶体。重掺杂时（x≥0.15）,纳米第二相Yb₂O₃弥散分布,在样品内部引入了高密度的相界和位错,能够加强声子散射,降低热导率。同时,利用X射线光电子能谱仪发现元素Yb存在Yb²⁺和Yb³⁺两种价态,能够同时提高Bi_1-xYb_xCuSeO的载流子浓度和载流子迁移率。Yb²⁺替换Bi³⁺会引入一个空穴,提高空穴载流子的浓度。第一性原理计算结果表明,Yb掺杂能够调整能带结构,重空穴带逐渐靠近轻空穴带,减小了空穴载流子的有效质量,提高了载流子迁移率。当掺杂量为0.30时,Bi_0.7Yb_0.3CuSeO热电优值ZT达到最大值0.62@873 K,比纯相的0.39提高了1.55倍。