热电材料是利用Seebeck效应和Peltier效应实现热能和电能相互转换的一类新型能源材料,在热电光电复合发电,工业余热回收和热电制冷领域具有广泛的应用前景。其中PbTe基材料作为一种有潜力的中温热电材料,受到了人们的广泛研究,并且获得了十分的优异热电性能,使其在中温发电领域有着无可比拟的优势。但由于Te元素含量稀少、需求量大且价格昂贵,限制了其商业化应用。而PbS化合物与PbTe具有相同的晶体结构和相似的电子结构,由于S元素的含量极其丰富,因此从成本上来说PbS化合物是取代PbTe化合物的最佳选择,但是PbS化合物的热电性能较差,迄今为止缺少关于其热电性能的系统研究。本论文以廉价的n型PbS化合物为研究对象。利用熔融结合SPS烧结制备技术,以Ga、 In和Sb作为施主掺杂原子,以Se和Te作为固溶原子,通过掺杂和固溶两种手段,系统研究其对相组成、微结构、载流子浓度和电热传输性能的影响规律。本论文的主要研究工作和结论如下：采用IIIA族元素Ga和In掺杂制备了n型PbS化合物,研究发现：通过Ga掺杂能够成功得到n型PbS化合物,其载流子浓度有较大幅度的增加,使得样品的电导率显著提高,其中Ga掺杂量为1%的样品在750K时获得最大ZT值0.76,与未掺杂的样品相比提高了100%,但是Ga掺杂对于PbS化合物的载流子浓度调节能有限；而通过In掺杂能够使得样品的载流子浓度更大幅度增加,最高达到2×1020cm-3,使得样品的电性能得到明显提升,且最大ZT值向高温端移动,由于样品的热导率也有明显的增加,最终In掺杂量为0.3%的样品在825K获得最大ZT值为0.78。制备了Sb过量掺杂的n型PbS化合物,研究结果表明,过量的Sb未能起到降低样品晶格热导率的作用,但过量Sb在PbS中主要存在于间隙位置,能够作为施主有效的调节样品的载流子浓度,并且没有显著改变样品的电子结构,由于电性能的提升,1%Sb过量掺杂的样品在825K获得最大ZT值为0.8。综合研究Ga、In和Sb掺杂的n型PbS化合物,比较了不同载流子浓度对于样品电性能的影响规律,结果表明,对于PbS化合物而言其最佳载流子浓度范围在4×1019cm-3-9x1019cm-3左右,其中1%Sb掺杂的样品(载流子浓度为5.57×1019cm-3)在825K具有最大的功率因子1.4mWK-2m-1,因此通过载流子浓度的优化能够有效提高n型PbS的热电性能。在载流子浓度优化的基础上,制备了Se或Te固溶的PbS化合物。Se能够完全固溶于PbS化合物中形成固溶体PbS1-xSex,并在材料中形成了大量的共格或者半共格纳米结构,对于声子造成了强烈的散射作用,显著降低材料的晶格热导率,且同时由于这种共格或者半共格纳米结构具有较小的晶格失配度,没有对载流子的传输造成显著影响,使得材料保持较好的电性能；其中50%Se固溶的样品PbS0.5Se0P1%Sb在825K获得了最大ZT值0.91,与仅通过载流子浓度优化的样品(x=0)相比提高了15%。而Te在PbS化合物中的固溶度极小,在3%以下,PbTe基本上都是以纳米第二相的形式存在于PbS化合物基体中,由于纳米第二相、原子质量波动和晶格畸变对声子散射的共同作用,晶格热导率大幅降低；虽然功率因子存在一定程度的降低,最终含50%PbTe的样品在825K获得了最大ZT值1.0。