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热电材料是一种能够实现热能和电能相互转换的半导体功能材料,由其制作的温差发电和制冷器件具有无污染、无噪声、易于维护、安全可靠等优点,在工业余热发电、航天、微电子及制冷等领域具有广泛的应用前景。Mg2Si系中温区热电材料以其成本低廉、环境友好、热电性能良好等优点引起众多研究者的关注。但镁容易挥发和氧化、原料之间的熔点差异较大等问题导致Mg2Si系化合物的制备困难,从而影响了其系统研究。本工作针对这一问题开发了新型B2O3助溶剂法和钽管封装法,实现了样品成分控制,并系统研究了Mg2(Si,Sn)基材料的热电性能。本文也研究了La3Te4基高温区热电材料,采用熔炼、球磨、热压的方法缩短了反应时间,系统研究了掺杂对电学性能的影响。本文取得的主要研究成果如下：1.采用自主开发的B203助熔剂法和钽管密封熔炼法,系统研究了易挥发、易氧化Mg2Si系化合物的可控制备技术,在实验室条件下实现了Mg2Si系化合物热电材料的成分可控和可重复制备。研究发现,Mg2Si1-xSnx固溶体的非固溶区间为0.2<x<0.4,不同于过去在不能准确控制材料化学成分条件下得出的非固溶区间,如0.4<x<0.6,0.1<x<0.6等,从实验上澄清了长期以来有关Mg2Si-Mg2Sn赝二元合金固溶区域的模糊认识。2. Mg2Si系化合物的导带存在能带劈裂,Mg2Si与Mg2Sn固溶时会产生能带交叠,本文研究了高载流子浓度Mg2Si1-xSnx固溶体中Si/Sn比对电子输运的影响。载流子浓度由Sb掺杂进行调控,在Si/Sn比为0.3-0.7时,改变Si/Sn比对基体的晶格热导率影响较小,Sn含量上升时,简约费米能级变小,载流子有效质量变大,导带简并度增加,在不损失迁移率的情况下提升了Seebeck系数,进一步提升了功率因子。3.研究了低热导的Mg2Si0.5Sn0.5基材料的载流子输运特性。Sb掺杂优化基体载流子浓度n,在,n≈2×1020cm-3时热电优值达到极值ZT≈1.0。其次,研究了Mg2Si0.5Sn0.5中Zn取代Mg位对热电性能的影响,单纯Zn取代对基体的性能基本无影响,而Zn、Sb共同作用时,电导率明显提高,相同Sb掺杂下载流子浓度基本相同,Zn加入使迁移率变大,合金散射进一步降低了热导率,热电性能得到优化。4.La3Te4基高温区材料采用熔炼、球磨、热压的方法制备,研究了La位和Te位不同元素掺杂对电学性能的影响。发现Pb掺杂Te位时,少量的Pb进入晶格位降低了电导率,进一步增加Pb含量却导致杂质相产生使电导率大幅增加。随机分布的50～150nm孔洞结构降低了有效散射声子,部分样品的晶格热导率逼近理论最小晶格热导。