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根据无量纲热电优值ZT=S2σT/κ(S:Seebeck系数，σ:电导率，T:绝对温度，κ:热导率)，目前在热电领域研究所面临的最大挑战在于在同一固体热电材料同时获得高的电导率（σ），高的Seebeck系数(S)和低的热导(κ)。这三个参数是互相依赖的，改变其中一个参数其余的参数也随着改变，使优化变得特别困难。为了解决克服目前热电材料这一内在的冲突，本论文试图通过高温固相反应合成由共价性的次结构（有高载流子迁移率）和离子性的次结构（能降低晶格热导率）组成的新型热电材料。在本论文中选择Cu(Ag)Te4四面体作为构建共价性的次结构基本单元，碱金属(A)和稀土金属(RE)多面体作为离子性的次结构基本单元，根据Cu(Ag)Te4四面体易形成各种维度结构的特性，通过元素的调控合成二维度或三维共价性的Cu(Ag)/Te次结构，A/RE离子嵌入Cu(Ag)/Te四面体形成的共价性的次结构中从而形成新型热电材料。
本论文以AC1(A=K，Rb，Cs)为反应熔剂同时提供A原子，采用高温固相合成方法，成功合成了AxRE2Cu6-xTe6(A=K- Cs; RE=La- Nd;x=0.65(2)-0.77(2))系列新型合物和ARE2Ag3Te5(A=Cs, RE=Pr, Nd, Sm, Gd-Er; A=Rb, RE=Sm, Gd, Tb, Dy)系列新型碲化合物。取得以下成果:
(1)AxRE2Cu6-xTe6系列化合物共价性的次结构为一新颖浓密CuTe4四面体基三维双隧道结构，A+和RE3+阳离子作为一维链状结构分别嵌入共价性的次结构骨架中较大的六边形和三角形隧道。CsxRE2Cu6-xTe6(RE=La，Ce，Pr;)初步的热电性能测量表明标题化合物有相对高的电导率，中等的Seebeck系数和相对低的热导率，在614K，CsxLa2Cu6-xTe6的ZT值达0.26;在660K，CsxCe2Cu6-xTe6和CsxPr2Cu6-xTe6的ZT值分别达0.17和0.23。初步对CsxLa2Cu6-Te6进行掺杂Ag优化实验，极大地降低其热导率，在671K，其ZT值达到0.39。VASP理论计算表明标题化合物为间接的窄带隙或半金属特征。初步的测试表明这些四元双隧道结构材料是有希望进一步优化提高其热电优值（ZT）的材料。
(2)ARE2Ag3Te5结构由共价性的二维2∞[Ag3Te5]层状次结构和离子性的二维2∞[RE2Te5]层状次结构沿着b轴交替堆积形成异核双金属隧道结构，离子性更强的碱金属以一维双帽三棱柱链嵌入其隧道中。CsNd2Ag3Te5初步的热电性能测量表明未掺杂的CsNd2Ag3Te5为复合载流子（电子和空穴）半导体，有很低的热导率(室温下，0.54Wm-1K-1)和很低的电导率（室温下0.83-7.4S/cm）。由于CsNd2Ag3Te5很低电导率结果导致其很低的ZT值，在712K，其ZT值仅为0.06。光学能隙为0.85eV与理论计算带隙1.0eV结果基本吻合。
(3)初步理论计算表明CsxRE2Cu6-xTe6高电导率归因于由Cu-Te键相互作用构成的浓CuTe4四面体基共价性的三维结构和CsNd2Ag3Te5电荷载流子较快的速率与沿着晶体学的a轴方向的二维共价性的次结构2∞[Ag3Te5]层有关。AxRE2Cu6-xTe6和ARE2Ag3Te5中的A原子较大的热位移参数表明A原子可以充当“振子”作用。