热电材料作为一种新型功能材料,可以使热能与电能之间直接相互转化,具有无噪声、安全可靠、对环境污染小等优点,在温差发电和热电制冷等相关领域极具使用价值。其中,p型层状结构热电材料BiCuSeO由于Seebeck系数比较大,并且热导率较低而引起众多研究人员的注意。但是,由于BiCuSeO的电阻率较大,导致其热电性能比较低。本文采用两步固相法结合放电等离子烧结（SPS）制备了变价稀土元素Eu和Sm掺杂的BiCuSeO基热电材料,采用XRD、SEM、XPS、霍尔测试仪、Seebeck系数/电导率测试系统、激光热导仪和第一性原理计算分析了Eu、Sm掺杂对BiCuSeO物相组成、微观组织形貌、载流子输运特性、热电输运性能以及能带结构的影响。通过对Bi_1–xEu_xCuSeO样品的研究表明,本论文中所制备的Eu掺杂样品均为纯相,Eu元素在样品中存在+2和+3两种价态。Eu掺杂不仅显著地提高了样品的载流子浓度,而且改变了其能带结构。在这两方面的综合作用下,Bi_1-xEu_xCuSeO的电输运性能得到改善。当温度为823 K时,样品的电导率从未掺杂BiCuSeO的16 Scm^-1提高至Bi_0.85Eu_0.15CuSeO的98 Scm^-1。其中,由于Bi_0.975Eu_0.025CuSeO具有适中的电导率和相对较高的Seebeck系数,在823 K获得了最高的功率因子0.32 mWm^-1K^-2,是未掺杂样品的1.8倍。其ZT值与未掺杂BiCuSeO相比也有所提高,可达0.47。通过对Bi_1-xSm_xCuSeO样品研究表明,本论文中所制备的Sm掺杂样品均由BiCuSeO单相组成,没有形成第二相。Sm掺杂可以有效地细化晶粒,提高样品的致密度。经过XPS分析,Bi_1-xSm_xCuSeO中同时含有Sm²⁺和Sm³⁺。Bi³⁺被Sm²⁺替换时,导电层中会引入空穴,增加样品的载流子浓度。通过第一性原理计算表明,Sm等价替换Bi能够改变样品的能带结构。Sm掺杂量从x=0增加至x=0.025时,样品的带隙减小,有利于载流子的跃迁从而增加了载流子浓度;Sm掺杂量从x=0.025增加到x=0.1,样品的带隙增大,使重带与轻带的能量差减小,产生能带收敛效应,使能带平均有效质量降低,载流子迁移率升高。由于Sm原子质量比Bi轻,掺杂Sm的样品具有更快的声速和更长的平均自由程,导致样品热导率稍有所上升。然而,在整个温度测试范围内,Bi_1-xSm_xCuSeO的热导率始终处于比较低的值(≤0.8 Wm^-1K^-1)。Bi_0.975Sm_0.025CuSeO样品功率因子的增加弥补了热导率轻微升高带来的不利影响,在823 K时,ZT值达到最大为0.65,是未掺杂BiCuSeO ZT值的1.25倍。