热电材料可以实现将废热转换为有效电能,它为解决能源和环境问题提供了一种可行的解决方案。高的热电转换的效率通常要求高的功率因子和低的热导率,但是由于这些热电参数相互耦合,高ZT的热电材料很难实现。如何对材料进行调控实现热电参数的解耦合,或者寻找新的本征低热导率的材料是热电领域的核心问题。本论文研究了Ge Te及其衍生物Ge Mn Te2、Ge（Bi,Sb）2Te4热电材料,通过掺杂、固溶的等手段实现了热电性能的提升,具体工作如下:1.Ge Te基热电材料是中温区最有发展的前景的热电材料之一,但Ge Te基体的性能受其高载流子浓度和高导热率的限制。我们通过与Cu Sb Se2合金化来优化Ge Te的热电性能。由于Cu Sb Se2的引入,空穴载流子浓度就从基体的1021 cm-3显着降低到（Ge Te）0.95（Cu Sb Se2）0.05的1020cm-3。同时由于点缺陷引入产生强的声子散射,导致（Ge Te）0.85（Cu Sb Se2）0.15样品在室温下的热导率仅为0.7 W m-1K-1。与基体Ge Te相比,热导率降低了70%。更值得注意的是,尽管Cu Sb Se2具有非立方结构,但是Cu Sb Se2的合金化诱导Ge Te在室温下从菱形结构向立方结构相变。结合载流子浓度的优化,热电性能有很大地提升。继而我们通过微调载流子浓度,使Ge Te-Cu Sb Se2的热电性能进一步提升,最终（Ge Te）0.96（Cu Sb Se2）0.04样品在630 K时,获得最大ZT值,为1.65。2.Ge Mn Te2是一种Ge Te的衍生物,与Ge Te类似具有很高的载流子浓度。虽然实验发现Ge Mn Te2带隙很小,却拥有很高的Seebeck系数,这是因为在Ge Mn Te2体系中影响Seebeck系数大小的因素除了载流子浓度还有自旋熵。在这项工作中,通过使用In-Sb共掺杂来调控自旋熵,Seebeck系数得到了显着提高,同时,由于载流子浓度的调控、点缺陷导致的声子散射的增加,热导率进一步降低。最终,Ge0.88In0.06Sb0.06Mn Te1.94Se0.06样品在812 K温度下实现了最大ZT值为1.2,相对集体提升了80%。这些结果表明,Ge Mn Te2体系中的超高Seebeck系数与电子自旋熵的贡献有关,并且可以通过调节电子自旋熵来改善热电性能。3.我们研究过程中发现,除了Mn Te可以与Ge Te形成三元化合物外,Ge Te与Bi2Te3、Sb2Te3也可以固溶形成多种三元化合物,例如Ge（Bi,Sb）2Te4、Ge（Bi,Sb）4Te7、Ge（Bi,Sb）6Te10等。我们以Ge Bi2Te4为例,通过不同的方法制备样品,研究其制备方法对热电性能及各向异性的影响。热压制备的样品热电性能明显优于区熔方法。在此基础上通过Sb固溶,确定最佳Sb、Bi固溶比例。结果热电性能随着Sb固溶浓度的增加而逐渐提升,最终确定最佳组成为Ge Sb2Te4。我们还发现不论是Ge Bi2Te4还是Ge Sb2Te4样品都具有很低的晶格率,最低晶格热导率仅为0.5 W m-1 K-2,这是一类较新的本征具有低晶格热导率的热电材料。以Ge Sb2Te4为基体,通过在Sb为等价掺杂In元素,实现Seebeck系数的提升以及热导率的降低,最终热电性能达到了0.62,相对基体（0.49）提升了25%。