热电转换技术是一种清洁型能源转换技术,它利用半导体材料的Seebeck效应和Peltier效应来实现电能与热能之间直接且可逆地转换,具有广泛的应用前景。由于AgBiSe₂为少见的n型本征低热导化合物,原料廉价并且应用广泛,因此吸引了人们的注意。迄今为止,关于AgBiSe₂热电材料的报道较少,总结起来,影响其应用的主要困难就是电性能较差,室温下载流子浓度约为¹0¹⁸ cm^-3。此外,AgBiSe₂热电材料对成分十分敏感,不同的制备手段对AgBiSe₂的物理化学性质会产生极大的影响,鉴于上述两点,对AgBiSe₂热电化合物的研究应主要致力于优化制备工艺和提高热电性能两部分。本论文以n型本征低热导AgBiSe₂化合物为研究对象,首先确定了高温熔融法为合成工艺,系统探索和对比了HP工艺与SPS工艺对烧结产物的相组成、成分分布以及热电输运性能的影响规律,确定了成分可控、高效、低成本的制备工艺,为后续的性能研究奠定基础;然后通过偏离化学计量比和Cd、In掺杂两种手段优化其热电输运性能,揭示了偏离化学计量比能显著增加材料中的载流子浓度,从而优化AgBiSe₂体系的热电性能,探索了Cd、In在Ag位的掺杂对AgBiSe₂化合物的相组成、微结构以及热电输运性能的影响规律,主要研究内容和所得结果如下:首先采用高温熔融法简单有效的合成均质且符合化学计量比的AgBiSe₂化合物,将熔融锭体分别进行HP烧结与SPS烧结,系统对比烧结锭体的相组成、成分分布以及烧结产物的热电输运性能。发现SPS烧结的降温过程较快,使烧结产物中晶体来不及生长,样品中存在少量细小的孔洞,增强了其对声子的散射,降低了材料的晶格热导率,最终ZT值相对较高,在773K时达到0.5。同时考虑到HP烧结与SPS烧结相比过程及设备复杂、生产成本高等特点,本实验选择以熔融法结合SPS烧结为材料制备工艺。在表征材料的相变过程及性能测试过程中,发现AgBiSe₂化合物的中低温相变为一个二级相变过程,因此在后续的实验研究中,主要研究材料的高温热电性能。在确定了材料的制备工艺后,我们系统地研究了偏离化学计量比对材料相组成、微结构及热电性能的影响规律。研究表明:Se缺失、Ag过量、Bi过量以及调节阳离子位上Ag/Bi的相对含量均能够显著的增加材料中的载流子浓度,且随着偏离量的增加,载流子浓度呈现增长趋势。综合考虑载流子浓度与电输运性能、热输运性能的相互关系,最终,当缺失量为x=0.5%时,AgBiSe_1.99在773 K获得最大ZT值0.7;当x=2%时,Ag_1.02BiSe₂在773 K时具有最大的ZT值0.77;当x=1%时,AgBi_1.01Se₂在773 K时具有最大的ZT值0.71;当x=2%时,Ag_0.98Bi_1.02Se₂化合物在773 K具有最大的热电优值0.7。在确定增加材料中的载流子浓度能显著优化AgBiSe₂体系的热电性能后,根据简单的电子数计算原理,我们向AgBiSe₂化合物的Ag位引入原子半径与电负性相当的具有正二价的Cd和正三价的In元素进行掺杂,系统的研究了掺杂对材料微结构及热电性能的影响,得到如下结论:Cd和In的掺杂简单且有效的提高了材料载流子浓度,优化材料热电性能。最终,Ag_0.98 Cd_0.02BiSe₂化合物在773 K具有最有的热电优值0.71;当x=1%时,Ag_0.99 In_0.01BiSe₂化合物在773 K具有最有的热电优值0.74。