CoSb3基热电材料是一类非常有前景的中温热电转换材料，但较高的热导率限制了其广泛使用。目前，降低CoSb3热导率的方法主要是对其进行填充或取代掺杂。但是热电参数间存在内在藕合关系，导致热电材料性能的优化及微观物理机制尚不清晰。基于密度泛函理论的第一性原理计算是凝聚态物理、计算物理和计算化学领域中重要的理论研究手段，因此，也是研究和预测热电材料性质的最常用方法。本论文基于密度泛函理论从微观层次上研究In原子填充、多种双原子填充和Co位取代对CoSb3晶体结构、电热输运等性质的影响，并对其中几种结构的CoSb3基热电材料的电输运机制进行了解释。主要研究内容和结论如下:　　一、In原子填充对CoSb3电热输运性质的影响。　　由In填充后的能带图发现，CoSb3的导带底出现了平坦的杂质能带，该能带上的电子局域性强，有效质量相对较大;同时，In填充后的p、d电子轨道杂化，使费米能级附近的能态密度变大。上述两点均有利于提高材料的Seebeck系数。　　In原子填充后，费米能级穿过导带底部，导电性增强，从而电导率增大。　　声子色散关系显示，In原子的低频光学模对由Sb原子振动构成的声学支散射，造成声学支扁平化，极大降低材料的热导率。另外，填充后的光学支变得更加平坦，进一步降低了热导率。　　三种机制协同作用，使得电导率和Seebeck系数同时升高，热导率降低，从而极大提高了In填充的方钴矿的无量纲ZT值。　　二、双原子掺杂对CoSb3体系电输运特性的影响。双填充后，能带结构中均有更加平坦的杂质带产生，其电子有效质量更大，提高了材料的Seebeck系数;费米面附近的电子态密度增加，也有利于提高材料的Seebeck系数;费米能级穿过导带底，使材料的电导率增大。因此，以上三种效应共同作用使双填充CoSb3的PF值得到很大提高。另外，比较两类双原子填充发现:(1)In-Ca、In-Sr和In-Ba双原子填充会引起CoSb3晶格膨胀和带隙值变化，并且这些变化应该与碱土原子的离子半径有关。三种双原子填充中，Ca的s电子比Sr和Ba的s电子更靠近费米能级，对导带底贡献最大，且对应的In原子的导电电子也最多。(2)Ba-La、Ba-Eu和Ba-Yb双原子填充后，CoSb3晶格有明显的膨胀。比较掺杂前后的内参数μ和v，发现填充导致CoSb3晶格的有序度降低。其中，Ba-La双原子填充引起CoSb3晶体的能带结构各向异性最为明显，更有助于提高材料的电导率和Seebeck系数。　　三、Ni、Pd和Pt取代Co对CoSb3电子输运特性的影响。Ni、Pd或Pt原子对Co原子的取代造成了CoSb3晶格的畸变，晶胞体积逐次增大;并且其带隙值减小，能带简并度显著增大;费米能级上升，穿过导带，极大地增加了传导电子的数量，材料的电导率较取代前明显的提高。与Co原子相比，Ni、Pd和Pt原子最外层多出的d电子导致取代后的CoSb3的载流子浓度和电导率增大，从而提高其功率因子，优化了体系的热电性能。通过计算能带结构中Γ-Z方向的电子有效质量，发现Ni取代后的电子有效质量最大。