能源危机和环境污染是当今世界的两大难题，能源关系到整个人类社会的进步发展，而环境与每个生物的生活健康息息相关。如今每个国家和社会都不能无视能源与环境问题。因此寻求新能源、能源转换技术以及节能降耗材技术的应用研究已引起人们广泛关注。其中，热电材料就是一种以实现热能和电能直接转换的能源材料。然而对于常规热电材料而言，输运系数之间相互耦合使得提高热电指数的难度很大。理论预测和实验的研究已经证实低维化和纳米化可以显著提高材料的热电性能。所以本论文结合密度泛函理论、玻尔兹曼输运理论、平衡分子动力学和非平衡格林函数方法研究了低维热电材料的电子结构，以及它们的热电性能，寻求它们作为环境友好的热电材料的可能性。　　具体工作如下:　　本论文第三章，利用第一性原理并结合玻尔兹曼输运原理研究了不同表面结构的[110]-锗/硅核壳纳米线的热电性能与锗/硅比例的变化关系。我们考虑了三种不同的表面结构:表面对称(S)、表面倾斜(C)和(2×1)表面重构(R)。通过电子结构分析，我们发现这种核壳结构对电子结构有很好的调制作用。表现在价带项的电荷局域在核芯的锗原子上，而导带底集中于壳层的硅原子上，并随着核芯锗原子的增加导带底的电荷越来越分散到壳层硅原子上。这种调制作用使得S和C两组纳米线具有很好电子输运性能，两者的热电优值ZT高于R组纳米线。再者无论那组纳米线，n型掺杂的锗/硅核壳纳米线的热电性能优于p型，特别是在300 K时n型掺杂的S-GeNW（及S-Ge/Si_＃3纳米线）的ZT可以达到0.65，是体相硅的65倍，同时比单一组分的硅纳米线高出0.8倍。　　第四章探索了不同手性锑纳米带的热电性能与带宽的变化。由于Sb-Sb键能要远远小于C-C键能，我们认为Sb-Sb容易断裂，在此基础上建立了带边重构的锑纳米带。结果发现重构的纳米带具有很高的稳定性。且所有的纳米带均为半导体，带隙随手性的变化会有所不同。对于椅式纳米带带隙随带宽成奇偶振荡变化，而锯齿纳米带的带隙基本不随带宽变化。原因在于椅式纳米带的带边相互作用因带边排列的不同而不同，并随着带宽增加带边的作用减弱;锯齿重构纳米带带边排列基本一致。经过纳米化以及带边重构之后，锑纳米带的热电性能有了很大改善。椅型纳米带热电优值要优于锯齿型。n型掺杂椅型纳米带和p型掺杂锯齿纳米带的ZT随带宽成奇偶振荡变化，最终分别趋于0.75左右和0.60左右。这种规律与能隙的变化规律相同;p型掺杂椅式纳米带的ZT随带宽降低而降低，并止于0.85左右。n型掺杂锯齿型纳米带在300 K时的ZT在0.49到0.82之间。300 K最优热电优值可以达到1.91，是该温度下锑基热电材料的最高值，也是锑薄膜的100倍。　　在第五章通过第一性原理结合非平衡格林函数研究了单轴拉伸应变对[001]-硅纳米线热电性能的影响。可以看到单轴拉伸应变对能带结构影响很大，主要体现在带隙的变化上:零应变下硅纳米线为直接带隙，带隙为2.0 eV;随着拉伸应变增大，价带能谷数目减少，导带能谷增多;当应变约为0.12时，纳米线转变为间接带隙，带隙为1.0 eV。简言之单轴拉伸应变作用下硅纳米线经历了直接向间接带隙的转变。进一步的研究发现带边载流子的能带有效质量也受到单轴拉伸应变的影响:空穴有效质量随着拉伸应变增加而增大，但拉伸应变对电子有效质量的影响不大。电子结构的变化直接导致电子输运性质的改善，加之单轴拉伸应变导致原子之间键长增大，原子间相互作用减弱，热振动降低，热导降低。其结果是纳米线在单轴拉伸应变作用下热电性能呈增加趋势。因此单轴应变是调节热电性能的一个有效途径。