随着能源消耗量的日益加剧和环境问题的越演越烈,寻求新型绿色能源、提高现有能源的利用率变得越发迫切。热电材料因其可以实现热能和电能之间直接转换,且具有无运动部件、静音、可靠性高、使用寿命长等优点而备受关注。目前热电技术主要用于深太空探索、半导体芯片制冷、生物医疗等高端领域。限制热电技术大规模应用的瓶颈在于热电材料的品质因子（ZT值）较低,相应的能量转化效率仅在5%左右,无法与传统热机相比较。在传统体相热电材料的技术上,通过降低材料的维度,引入量子限域效应,增加界面处的声子散射,从而实现塞贝克系数、电导率和热导率的解耦合,有望显著提高热电材料的品质因子。因此薄膜热电材料已成为热电领域的一个重要研究方向。Bi₂Te₃基合金是室温附近性能最优的体相热电材料,本文采用磁控溅射制备Bi_0.5Sb_1.5Te₃热电薄膜,研究了生长条件、衬底性质、薄膜厚度对热电薄膜性能的影响,在此基础上,制备了柔性薄膜热电器件。具体工作如下:首先,总结了薄膜热电材料各种制备方法的优缺点,确认采用均匀性好、可重复性高、可规模化生产的磁控溅射技术来生长Bi_0.5Sb_1.5Te₃薄膜。在薄膜共溅射过程中,固定Bi_0.5Sb_1.5Te₃Te的功率,探究了Te靶溅射功率对材料性能的影响。接着探究了最佳的衬底温度、衬底种类。Te靶功率为40 W、蓝宝石衬底温度为300°C时,所制备的Bi_0.5Sb_1.5Te₃薄膜展现出最高的热电性能,功率因子可达3000μW m^-1 K^-2。然后,固定基本工艺条件,通过控制磁控溅射的时间,生长了一系列不同厚度的Bi_0.5Sb_1.5Te₃热电薄膜,系统研究了厚度对其晶体结构、热电性能的影响。发现随着厚度的改变,薄膜的组成成分、微观结构和载流子浓度均会发生变化,从而影响薄膜的热电性能。在50 nm至500 nm的膜厚范围内,室温电导率与膜厚成正相关,相应的塞贝克系数与膜厚成反比。当薄膜厚度为240 nm时,功率因子最高。最后,在聚酰亚胺衬底上制备柔性热电器件,p型热电材料为Bi_0.5Sb_1.5Te₃、n型热电材料为Bi₂Te_2.7Se_0.3。柔性热电器件可以更好地和热源贴合,形成良好的热接触。在100K的温差下,该器件的最大输出功率达到1.85μW。