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Cu3Ga5Te9是典型的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2系列黄铜矿结构直接带隙半导体材料。材料内部的阴阳离子缺陷对((GaCu+2+2VCu-1),其中GaCu+2表示金属Ga原子占据在Cu原子晶格位置的反结构缺陷,2VCu-1表示2个Cu原子空位)虽然浓度可以很高,但在Coulomb引力作用下该阴阳离子会产生湮灭,因此本征情况下黄铜矿结构半导体的载流子浓度和电导率往往不高。但是,Cu3Ga5Te9半导体却具有相对理想的载流子浓度n(～1025m-3),因此具有提升热电性能的巨大潜力。本课题通过设计不同元素替换,研究三元Cu3Ga5Te9基半导体材料的成分、结构及与热电性能之间的关联。主要研究结果总结如下：1、采用Sb元素同时非等电子替换Cu和Te元素,设计制成Cu3-xGa5SbxTeg9-x(x=0,0.1,0.2,0.25)四元化合物。元素替换后观察到材料Seebeck系数和电导率提升的现象。这些电学性能的改善与载流子浓度和有效质量的增大及迁移率基本维持不变有关。载流子浓度的提高是由于Sb原子占位在Te晶格位置后费米能级进入到价带所产生的空穴掺杂效应所致,同时也与Cu含量减少后铜空位(V-1Cu)浓度增大相关联。另外,非等电子替换后,阴离子(Te2-)移位导致了晶格结构缺陷参数u和η的改变,其改变量Δu和Δη与材料晶格热导率(κL)的变化密切相关。在804K时,Cu3Ga5Te9获得最高ZT值为0.48。766K时,x=0.2合金的ZT值达到值0.6,比Cu3Ga5Te9的ZT值高25%。2、在Cu3Ga5Te9三元合金中采用Mn替换Cu,设计制备Cu3-xGa5MnxTe9(x=0.05,0.1,0.2)化合物,替换后材料的Seebeck系数变化不大,电导率有较大提升,热导率大幅度下降。在721K时x=0.1样品的最高ZT值为0.79,相比同温度下本征Cu3Ga5Te9材料ZT值(0.48)提高了65%。采用Mn替换Ga,四元化合物Cu3Ga5-xMnxTe9(x=0.05,0.1,0.2)的Seebeck系数基本不变,电导率提高约44%,热导率下降。在804K时,x=0.2合金的ZT值达到最大值0.72。在Cu3Ga5Te9中采用Mn同时替换Cu和Ga后,Mn元素的加入改变了三元Cu3Ga5Te9中的Cu-Te或Ga-Te的键能,证实了Mn元素已经固溶在化合物中。替换后的材料最高ZT值为0.59(737K)。