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世界的能源危机与环境污染日益加重。而占据主导地位的不可再生的化石能源日益枯竭，而且化石能源在使用过程中往往伴随着严重的污染，是目前全球范围环境污染的主要根源。寻找清洁高效的可利用能源是目前迫在眉睫的世界难题。热电发电和热电制冷装置有着无运动流体或运动部件、可靠性好、无污染、无噪音、无振动、高能量密度、易实现小型化等诸多优点，是解决化石燃料环境污染的重要替代能源之一，引起全世界的高度重视。而实现这些装置的关键是热电材料，热电材料是一类可以直接将热能和电能进行转换的材料，是目前功能材料研究的热点之一。
第一章介绍了热电材料的背景和研究进展。包括热电效应，热电器件的应用、原理及效率，热电材料的分类等。
第二章介绍了第一性原理密度泛函理论框架的建立和发展。此外，还介绍了Boltzmann传输理论以及和密度泛函理论的结合，以及该方法的特点与问题。
第三章研究了新型热电材料AgGaTe2的热电性质。主要研究了Seebeck系数、电导率、功率因子以及ZT值与温度、掺杂浓度的关系。AgGaTe2的热电性质与温度、掺杂浓度密切相关。在300-900 K的温度范围内，对应最优掺杂浓度的Seebeck系数大约均为270μV/K，因此可以通过调节AgGaTe2的Seebeck系数至270μV/K的途径，来获得最佳掺杂浓度的样品。在最佳的掺杂浓度下，AgGaTe2的ZT值在900 K时达到1.19。因此是一种非常有潜力的热电材料。此外，还研究了与AgGaTe2同为黄铜矿结构的AgGaS2和AgGaSe2的热电性质。这两种材料的Seebeck系数与AgGaTe2相近，若能实现有效的p型掺杂，同样将具有较好的热电性质。
第四章研究了Ⅲ-Ⅴ族半导体中的GaN以及AlGaN合金的热电性质。研究发现p型的GaN和AlGaN的功率因子都要明显高于它们各自的n型体系，表明p型Ⅲ-Ⅴ族半导体及合金可能具有更好的热电性质。通过结合实验数据，我们评估了GaN的功率因子，发现GaN的功率因子很大，但由于过高的热导率，从而ZT值不高。而AlGaN的热导率明显低于GaN，而功率因子在特定的Al含量下高于GaN，因而被认为具有更好的热电性质。第五章为总结和展望。在对第一性原理与Boltzmann理论计算热电性能的方法小结的基础上，对如何更好的利用此方法做了深入讨论。并对下一步研究，做了初步的规划。