热电材料作为一种功能材料,可以实现电能与热能之间直接相互转换,可以应用于废热利用和制冷。通过热电材料制备的热电器件内部不存在机械移动部件,具有可扩展性,使用寿命长,可以应用于传统热机无法应用的领域。N型Mg₃Sb₂基热电材料具有优异的热电性能,同时具有组成元素在地球上储量丰富、成本低、无毒无害等优点,近年来受到普遍关注。此外,近期发现,该材料不仅具有较高的中温热电优值,还具有接近于商业用n型Bi₂Te₃基材料的室温附近热电优值,考虑到元素Te在地球中的储量有限,Mg₃Sb₂基合金有望代替Bi₂Te₃,具有极大的商业应用价值。本课题采用直接球磨后热压的方法制备了n型Mg₃Sb₂基Zintl相热电材料,通过在不同位置掺杂不同元素,提高了Mg₃Sb₂基Zintl相材料的热电优值,在此基础上研究了不同掺杂对于电声传输过程的影响,取得的主要研究成果如下:采用Se元素与过渡金属共掺杂将室温ZT和高温ZT同时提高,获得该材料体系在323 K-523 K温度区间目前最高平均ZT值。在早期研究的基础上,进一步优化Se元素的掺杂量,获得大幅提升的室温载流子浓度～1.9×10¹⁹ cm^-3,接近通常采用的Te掺杂Mg₃Sb₂基材料,与此同时,热导率并没有明显提高,最终显著提升了材料的热电优值,在723 K时,Mg_3.2Sb_1.5Bi_0.49Se_0.01样品的热电优值到达1.4。对于以上掺杂的样品进行进一步优化,通过在Mg位同时掺杂过渡金属元素（Mn、Co、Fe、Hf、Ta）改变了室温下载流子散射机制,从杂质离化散射转变成复杂的混合散射机制,极大提高了室温下的载流子迁移率,进而改善了材料在室温下的电性能。其中,当共掺杂Mn或者Co时,材料的晶格热导率也有明显的降低。由于Mn在晶格中占据间隙位（2/3,1/3,0.182或者1/3,2/3,0.581）,Co占据Mg2位（0,0,0）,共掺Mn的样品Mg_3.15Mn_0.05Sb_1.5Bi_0.49Se_0.01具有更加优异的声子散射效果,其室温下ZT值达到0.6,并且在673 K的ZT值为～1.70。探索了不同稀土元素在Mg位的掺杂效果。发现稀土元素在Mg位掺杂的掺杂效率和掺杂限比硫族元素更高,这可能是由于稀土元素在Mg₃Sb₂基材料中具有较低的形成焓,因而在Mg_3.18La_0.02Sb_1.5Bi_0.5和Mg_3.185Ce_0.015Sb_1.5Bi_0.5中获得了极高的载流子浓度～9×10¹⁹ cm^-3,接近理论掺杂浓度,此较高的载流子浓度激发了更多的电子能带,因而使得材料在提高电导率的同时,塞贝克系数也有所增加。最终在La掺杂的Mg_3.19La_0.01Sb_1.5Bi_0.5中获得ZT～1.56（693 K）,在Pr或者Ce掺杂的Mg_3.195Pr_0.005Sb_1.5Bi_0.5和Mg_3.19Ce_0.01Sb_1.5Bi_0.5中获得ZT～1.50（693 K）,可以与Te掺杂的样品媲美。通过高压方法制备了Se掺杂的n型Mg₃Sb₂基热电合金。分析结果发现,采用该方法制备的样品与Se和过渡金属共掺杂的样品类似,低温区段载流子的散射机制发生了改变,从杂质离化散射转变为复杂的混合散射机制,从而提高了室温附近的迁移率和电导率,该部分工作表明可以通过改变样品的制备方法,对热电材料的热电性能进行优化。