热电材料是基于Seebeck效应和Peltier效应实现热能和电能直接相互转换的材料。由热电材料制备的热电器件在废热发电和制冷中具有重要的应用前景。热电器件具备无噪音、无活动装置、质量轻、无污染、体积小、安全稳定可靠等优点,在汽车工业、医疗卫生、工业生产、生物医学、国防军事等领域有重要应用。目前最高的热电器件转换效率一直维持在10%左右,若要达到和普通的热机转换效率35%相比拟,热电材料的热电优值ZT必须提高到3以上。科研界提高热电材料ZT值的途径有很多,主要有纳米工程、能带工程等对载流子和声子的输运进行优化。Bi2Te3是目前商业化应用的室温热电材料,被各国研究者广泛研究,ZT值大约为1。一个完整的热电器件必须具备至少一对N型和P型热电材料组成的模块,P型热电材料热电优值一般低于N型材料是制约热电材料发展的一个瓶颈。Sb2Te3是一种P型热电材料,适用于室温附近,能够与N型的Bi2Te3配对。纯相Sb2Te3热电材料目前被研究较少,热电优值较低,各种优化性能的途径正在探索中。我们通过溶剂热法合成了具有纳米结构的六角片状Sb2Te3。此样品的相邻对角的间距是1-2微米,厚度大约为几十纳米。我们进一步探究了不同的反应温度、反应时间、表面修饰剂PVP.NaOH的量对生成物的纯度和晶粒大小的影响。Sb-Te颗粒由于晶格结构而定向排列成为六角片状的骨架,生长速度由表面附着的PVP来调节,内部的单晶定向生长,形成了纳米Sb2Te3六角片。有机导电聚合物由于具有优良的电导率和较低的热导率而备受关注,PEDOT是其中最具前景的材料之一。制备半导体-有机物的复合物是一种提高热电材料性能的有效的新途径。我们将有机高分子导电聚合物PEDOT加入到Sb2Te3的基体中,使得复合物继承了两者的优良性能。合成复合物的Seebeck系数得到了显著的提高,而电导率没有出现明显的劣化；同时,由于Sb2Te3主相纳米晶粒中加入的PEDOT对载热声子的强烈散射,热导率在523 K处从0.398 Wm-1K-1降低到0.148 Wm-1K-1。综合上述结果,Sb2Te3-PEDOT复合物的ZT值在523K时达到了1.18,与纯相Sb2Te3的ZT值相比提高了60%。Sb2Te3-PEDOT复合物的热稳定性良好,经过50次周期性的从室温到523 K的热循环后,复合物的热导率依旧保持在一个较低的值。为了进一步提高复合物的电学性能,我们成功设计并制备出Sb2Te3/PEDOT/Sb2Te3三明治复合结构。通过多次等离子放电烧结将PEDOT层夹于Sb2Te3的块体中间,形成各向异性的多层热电复合材料。此材料在平行于层间的电导率和垂直于层间的热导率之间的耦合关系解除。通过调控中间层PEDOT的厚度得到了性能优异的热电复合物。在室温下电导率提高到2.8×105S/m,在电导率和Seebeck系数共同贡献下,功率因子在198 K时达到1.64mWm-1K-2,增加至纯相的5倍。垂直方向的热导率在523 K时处于0.31Wm-1K-1和0.34Wm-1K-1之间变化,远低于纯相Sb2Te3的0.448 Wm-1K-1。中间层PEDOT为50 μm厚的复合物的ZT值从298 K的0.74上升到523 K的1.3,这个值是纯相的2倍。我们还通过氧化还原法成功将纳米Au颗粒包覆在Sb2Te3的六角片的表面及四周,形成新颖的Au@Sb2Te3异质结形态的热电复合物。热电性能的研究表明,随着起始溶液中Au含量的增加,电导率显著增加。在523 K处纯相的电导率为2.04 ×104 S/m,4%Au浓度的复合物的电导率提高到3.89×104S/m。在低浓度下Seebeck系数随着金含量的上升而增加,1% Au含量的复合物的Seebeck系数达到最大值175.8 μV/m。由于纳米Au颗粒以及Au-Sb2Te3之间的晶界对声子的强烈散射,复合物的热导率显著降低。1%Au浓度含量下,复合物的热导率降低到0.51849 W/(mK)。由于1%浓度下的Au@Sb2Te复合物的三个热电参数同时得到优化,ZT值在523 K达到最大值0.8,是纯相的2倍。逾渗理论表明复合合适浓度的Au颗粒能够有效的提高热电优值。我们还研究了三元P型半导体热电材料Sb2Te3-XSex的载流子浓度对电导率和热导率的影响,结合正电子湮灭分析手段给出了三元材料Sb2Te3-xSex的点缺陷的变化与热电性能的关系。随着Se原子替代Te原子的数量增多,体材中的正电子的平均寿命缩短,点缺陷浓度逐渐降低,空穴浓度相应的降低,从而导致电导率和热导率的下降。