近年来,随着科技的飞速发展,环境污染越来越严重,人类对新型可再生能源的需求也日益增加。其中热电材料作为一种能源材料,在实现热能和电能之间的转换方面显示出了巨大的潜力,这在当前全球能源危机的情况下尤其有用。然而较低的转换效率则是限制热电材料应用的关键因素。目前常用的提高热电材料转换效率的方法,比如:掺杂、合金化、能带工程、纳米结构等,虽然取得了显著的成果,但也似乎已经达到一个新的瓶颈(热电优值,ZT>3)。鉴于目前的现状,寻找新的进一步提高热电转换效率的途径迫在眉睫。压力作为一种独立的热力学参量,和温度一样,对物质的化学和物理性质有很大的影响。得益于近年来高压科学技术的发展,使得热电材料的三个参量(ρ,S,κ)在高压下都已经可以得到独立的观测。目前热电材料的种类层出不穷,其中硫族化合物是一类热电性能稳定、成本相对较低的热电材料。长期以来都备受科学家的关注。虽然该材料体系的热电性能已经取得了极大的提高,其中在最佳工作温区范围(中温区)内不乏ZT值超过2的例子。但为了能够达到大规模的应用,仍需要进一步提高该体系中的热电转换效率,尤其是室温附近的性能。因此我们选用了硫族化物中的PdS和PbSe作为研究对象,利用高压的手段主要研究其室温热电性能在压力作用下的演化。另外,我们还对这些热电材料更高的压力作用下的超导电性进行了探索。研究表明:(1)PdS体系:首先对PdS在常压下的热电性能进行了表征,发现该材料的功率因子高达27 μWcm-1K-2,也是现有过渡金属硫化物中发现的最大值。遗憾的是该材料的热导率相对较高,限制了该材料在实际中的应用(800 K,ZT=0.33)。为了理解PdS中高热导率的原因,我们先利用变温拉曼光谱研究了 PdS中的声子散射过程,发现三声子散射过程对PdS的热输运起主导作用;其次用第一性原理计算了该材料的声子色散关系以及声子态密度,发现纵声学(LA)支以及低频的光学支对热导率的贡献比较大;最后结合拉曼散射和X-射线衍射测量,得到了每个声子振动模的Gruneisen参数,发现所研究的每个声子模的Gruneisen参数都非常小,也就是非谐性较弱。所以降低PdS中的热导率,关键是要增强该材料体系中的声子非谐性,比如引入高阶声子散射过程。利用金刚石对顶砧技术,我们测量了 PdS各个热电参量(ρ,S,κ)在10 GPa以下随压力的演化行为,并得到了其ZT值随压力的变化。发现这种材料的室温ZT值在测量范围内随压力的增加而单调增加。在室温附近,9.8 GPa下得到的ZT值为0.28±0.05,几乎是与常压高温下的最高ZT值相当(800 K)。说明了压力调控在进一步提高热电转换效率方面存在着巨大潜力,同时这种通过晶格压缩提高热电性能的方法使得进一步提高现有热电材料在室温附近的转换效率成为可能。为了探测PdS中的超导电性,我们对其在更高压力下的物理性质进行了扩展研究。发现随着压力的增大,在19.5 GPa时该材料发生了结构相变,并伴随着超导电性的出现。超导转变温度与载流子浓度随压力的增加有着类似演化行为,支持PdS中的超导电性是电声耦合起主导作用的。这些结果进一步说明了压力在这些窄带隙半导体中诱导超导电性出现的重要作用。(2)PbSe体系:首先利用PPMS系统对Pb0.99Cr0.01Se低温下热电性质进行了表征,发现低温的相关参数和高温段的数据使非常一致的。随后也是利用金刚石对顶砧技术测量了 Pb0.99Cr0.01Se各个热电参量(ρ,S,κ)在6 GPa以下随压力的演化行为,并得到了其室温ZT值随压力的变化。发现随着压力的增大,ZT逐渐增加,并在2.8 GPa附近达到最大值(～1.7),然后再不断的下降,但在4.5到接近6 GPa之间几乎保持一个恒定的值。在3 GPa附近出现的极速增加的电导率、塞贝克的非对称性形状、迁移率的极大值、TO和LO两个拉曼声子模式线宽的最大值以及它们频率差异的最小值说明了 Pb0.99Cr0.01 Se中热电性质的大幅度的改善是由于拓扑相变引起的。在拓扑相变之后,由于能带的翻转该材料进入了拓扑晶体绝缘体态,线性磁阻以及能带结构计算中出现的表面态支持了这一现象。然后,本论文进一步研究了 Pb0.99Cr0.01 Se在更高压力下的物理性质。发现该材料在压力的作用下发生了两次相变(B 1-Pnma-B2)。中间相的形成被认为是由Peierls畸变调制的。超导电性则出现在B2相中,同时伴随着电阻中出现的鼓包被抑制。这些发现说明了该材料中出现的超导电性是由于Pnma中Peierls畸变被抑制的结果。该材料中高压下的结构演化和相关物理性质之间的联系最终被建立起来了。我们认为这里的发现对别的类似的Ⅳ-Ⅵ族化合物也是适用的。