能量能够通过热电效应实现在电能和热能之间相互转化。由于具有无污染、无噪声、无运动部件、坚固耐用以及结构简单等优点，热电效应吸引了越来越多人的兴趣。热电材料作为一种新型能源材料，能有效利用大量的工业废热、汽车废气、地热、太阳能以及实现无机械制冷等功能，有着极其广泛的应用前景。我们通常采用无量纲的热电优值ZT= S2σT/(κe+κl)来描述给定热电材料的热电性能，其中S、σ、T、κe和κl分别为塞贝克系数、电导率、绝对温度、电子热导率和晶格热导率。一个好的热电材料应该具有大的塞贝克系数、电导率和低的热导率。因此，有人提出了同时具有高的迁移率和低的晶格热导率的“声子玻璃-电子晶体”的理想热电材料模型。但是，为得到高的ZT值而优化其中一个参数通常会导致另外一种参数产生相反的变化，这种情况成为限制热电材料广泛应用的重要因素。因此，继续研究并寻找符合这种概念的热电材料是十分重要且有意义的。　　具有特殊晶格结构的 Zintl相化合物是种很有应用前景的热电材料，通常是由电负性比较大的阳离子和阴离子团构成的，阳离子给阴离子提供电子形成离子键，阴离子间为满足电荷平衡而形成共价键。其中，共价键有利于载流子传输以得到大的电导率，离子键与共价键相结合形成复杂的晶格结构能有效散射声子，从而降低晶格热导率。因此，对Zintl化合物的研究有希望能够得到好的热电性能。本论文主要采用基于密度泛函的第一性原理计算方法以及半经典玻尔兹曼理论，深入研究了Zintl相化合物Sr5Sn2As6和Ca5Sn2As6的电子结构和热电性质，以及从Ca5Sn2As6到Ca5Ga2As6结构变化的原因，和这些变化所引起的热电性质的变化。理解这些材料具有好的热电性能的机制，有利于指导并合成具有高热电性能的热电材料。　　对于纯相热电材料 Sr5Sn2As6来说，经过充分地优化，其晶格结构是由角共享的SnAs4四面体组成的一维无限链状结构，并在其中填充着Sr原子，展现出了高的对称性和大的各向异性。对于纯相Sr5Sn2As6来说，在500 K时最大的塞贝克系数是248（μV/K），在1200 K时塞贝克系数为202（μV/K），塞贝克系数在大的温度范围内具有较高的数值得益于Sr5Sn2As6合适的带隙0.55 eV，这种特性有利于在宽的温度范围内保持高的ZT值，进而有利于这种材料广泛的热电应用。另一方面，通过模拟掺杂，我们估算出了p型掺杂Sr5Sn2As6的ZT值大概是n型掺杂的1.4倍，这是由于价带顶更大的有效质量。更加令人感兴趣的是，沿着z方向上的塞贝克系数和电导率都比其它方向大，使z方向的ZT高达3.0。同时，Sr5Sn2As6低的最小晶格热导率0.47（W/mK）接近于玻璃热导率。因而可以预测Sr5Sn2As6沿着z方向上会有一个好的热电性能。　　具有类似晶格结构的Ca5Sn2As6可能也是比较好的热电材料，与Sr5Sn2As6相比，阳离子从Sr到Ca的改变，对带隙的改变是比较大的（0.55-0.72 eV），这是由于Ca与As在元素周期表中同一周期，具有接近的价电子能量，在费米能级附近相互作用使得价带更低、导带更高，这种观点同样适用于别的热电材料。更进一步，这类化合物的一维链有两种连接方式：一种是 Ca5Sn2As6的一维链是孤立的；另一种是 Ca5Ga2As6的一维链式是通过As-As键相互连接在一起的。我们知道，结构决定着性质，那As-As键对热电性质的具体影响是很值得研究的。通过计算这两种化合物的电子结构我们发现，As-As键的存在与否决定着费米能级附近的峰值出现在导带低（Ca5Ga2As6）还是价带顶（Ca5Sn2As6），直接导致较大的塞贝克系数出现在n型Ca5Ga2As6和p型Ca5Sn2As6那里。另外，As-As键在费米能级附近不同的成键特点，导致电子在各个方向上分布很不一样。我们发现，对于n-型Ca5Ga2As6来说，沿着y方向上电子分布的比较多，导致沿着y方向上大的电导率，结合z方向上高的电导率，多晶的n型Ca5Ga2As6将会有一个比较高的电导率。另一方面，p型 Ca5Sn2As6的电导率沿各个方向上的差别不明显，这意味着它的多晶样品将会有一个高的电导率。同时，这两种化合物的最小晶格热导率十分小，接近玻璃的热导率，分别是0.56和0.70 W/mK。那么，可以预测多晶n型Ca5Ga2As6和p型Ca5Sn2As6具有比较好的热电性能。　　另外，我们还研究了低维结构SnSe纳米管的电子结构和热电性质。