Bi₂Te₃基材料是较为成熟的室温商业应用热电材料,但因其热电器件相对较低的热电转换效率限制了这类材料的应用领域。因此,进一步提升Bi₂Te₃基材料的热电性能,提高其应用价值、扩大其应用领域意义重大。通过元素掺杂和制备工艺优化引入杂质能级、增大费米能级附近的态密度,增加点缺陷、晶界及位错,可以明显改善Bi₂Te₃基材料的热电性能。因此,本文以Bi₂Te₃基材料中组分优化的Bi_0.5Sb_1.5Te₃为研究对象,就如何有效地提升其热电性能,进行了如下工作:（1）通过第一性原理计算,研究了Sn元素掺杂及本征点缺陷对Bi₂Te₃晶体电子结构的影响。计算结果表明,Sn原子掺杂引入了杂质能级,当向晶胞中掺入一个Sn原子时,能隙值增加。Bi_Te1反位缺陷使费米能级向价带移动,且缺陷形成能低于V_Te1空位缺陷的缺陷形成能。V_Te1空位缺陷能明显改变费米能级附近的能带结构,使能隙增大,有利于抑制本征激发,提升赛贝克系数。（2）通过真空熔炼法制备了Sn元素掺杂的Bi_0.5Sb_1.5Te₃合金,实验结果表明,Sn元素掺杂在材料内部形成Sn’_Sb、Sn’_Bi不等价替代,使载流子浓度增加,抑制了本征激发。同时在材料内部形成了大量位错、点缺陷和晶格畸变等,极大的降低了晶格热导率。在Sn掺杂量为0.008(Bi_0.5Sb_1.5Te₃Sn_0.008)时,最高ZT值为1.46,平均ZT值达到1.29。（3）对真空熔炼工艺得到的Sn掺杂Bi_0.5Sb_1.5Te₃合金进行SPS烧结,最终得到高致密度的块材。样品的机械加工性能得到明显改善,电性能保持了和真空熔炼工艺得到的样品相当的水平。但真空熔炼过程形成的大量位错减少,对声子散射降低,晶格热导率升高。在Sn掺杂量为0.014(Bi_0.5Sb_1.5Te₃Sn_0.014)时,最高ZT为1.12。（4）在SPS烧结之前,通过SnTe/PbTe固溶Bi_0.5Sb_1.5Te₃合金,在材料内部形成了第二相,引入了不等价替代,增加了载流子浓度,有效地改善了电性能和热性能,提高了整个测试温区的平均ZT值。当SnTe、PbTe固溶浓度分别为0.2wt.%、0.4wt.%时,平均ZT值分别为0.88、0.95。