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Sn基Ⅷ型笼合物由于具有较高的Seebeck系数和较低的热导率而成为最具应用前景的热电材料之一。通过掺杂、改变材料的成分、调节框架原子比等均可调节材料的能带结构,优化热电性能。本文对Sn基Ⅷ型笼合物热电输运进行理论及实验研究,探索上述因素对Sn基Ⅷ型笼合物的电子结构及热电输运的影响规律,对研究和开发高性能材料具有重要意义。本文通过Sn熔剂法合成Yb和Ba、Sm和Ba双原子填充的Sn基Ⅷ型Ba8Ga16Sn30笼合物,研究其相关热电输运性质;基于n型Ⅷ型Sn基笼合物Ba8Ga10AlSn30具有较高热电性能,研究了Ga含量和Sn熔剂含量对其载流子调制和热电输运特性的影响规律,基于密度泛函理论的第一性原理进一步研究Ba8Ga10AlSn30的电子结构性质;本文还探索以a-Sn为熔剂制备Ba8Ga16ZnxSn30笼合物,研究其热电性能;从理论上研究不同Sn/Ge比的Ba8Ga16Sn30-xGex笼合物的结构稳定性和电子结构性质及等静压调制下Sr8Al16Sn30笼合物的高压相变和电子结构性质。获得的主要结果及结论如下:1.采用Sn熔剂法制备出Ⅷ型YbxBa8-xGa16Sn30（x=0,0.25,0.5,0.75,1,1.25,1.5,1.75,2）和SmxBa8-xGa16Sn30（x=0,0.25,0.5,0.75,1,1.5,2）笼合物。样品中Yb和Sm的含量较低,YbxBa8-xGa16Sn30样品的晶格常数随Yb含量的增大而减小,而SmxBa8-x Ga16Sn30样品的晶格常数随Sm含量的增大而增大,但低于Ba8Ga16Sn30样品的晶格常数;所有Yb掺杂和Sm掺杂样品均为n型半导体;在测试温度范围内,Yb初始含量为1.5的样品的电导率均较高,相比Ba8Ga16Sn30样品电导率提高了约60%,而Sm初始含量为0.75的样品Seebeck系数均较高,在483K获得最大值为-341mV/K,同时该样品也具有较高的电导率;Yb初始含量为1.5的样品在489K获得最大ZT值为1.35,而Sm初始含量为0.75的样品ZT在457K获得最大值1.31。由于Yb、Sm的离子半径均比Ba的小,不易进入填充位置,但引入Yb、Sm后调节了框架原子比和带结构,从而改善其热电性能。2.采用Sn熔剂法,通过调节Ga的起始含量实现对n型Ⅷ型Sn基笼合物Ba8Ga10AlSn30的载流子进行调制,成功制备出具有p型和n型传导的Ⅷ型Sn基笼合物Ba8GaxAl6Sn30（x=10,20,30;即Ga10,Ga20,Ga30）。随Ga起始含量的增加,Al在晶体中的溶解度降低,相应材料的晶格常数下降;在300-600K范围内,Ga10样品为n型传导,Ga30样品为p型传导,而Ga20样品在550 K附近由p型转变为n型;p型样品Ga30室温下有较高的有效质量,在457 K处获得最大ZT值0.86。3.采用Sn熔剂法制备出不同Sn起始含量的笼合物Ba8Ga10Al6Snx（x=40,50,60;即Sn40,Sn50,Sn60）。Sn起始含量对Al在笼合物中溶解度和材料的晶格常数无明显影响;各样品在300-600K温度范围内均为n型传导,且样品Seebeck系数绝对值和电阻率都随温度增加逐渐增大;Sn40、Sn50和Sn60三个样品的各元素含量基本一致,但电性能却有一定程度变化;Sn60样品具有较高的载流子浓度,Sn50样品在300-600 K温度范围内具有较高的功率因子,在488 K处获得最大值1.82×10-3 Wm-1K-2。理论计算表明,Ba8Ga10AlSn30笼合物费米能级附近带边相比Ba8Ga16Sn30和Ba8Al16Sn30的较密集,因而具有较好的热电特性。4.采用灰Sn（a-Sn）熔剂法制备出Zn掺杂Ⅷ型Sn基笼合物。Zn元素倾向于取代Ga元素,且随Zn元素含量的增加,化合物的晶格常数降低;样品与b-Sn制备的Ba8Ga16Sn30样品熔点基本相当,且在测试温度范围内能稳定存在;所有样品均为n型半导体;x=0样品的室温Seebeck系数较b-Sn制备的低,但掺入Zn后Seebeck系数有了较大改善。x=1.5的样品由于具有较高的Seebeck而获得较大ZT值,在568 K附近获得最大值0.71。5.对Ⅷ型Ba8Ga16Sn30-x Gex（0≤x≤30）笼合物的计算表明:Ge原子优先占据笼合物中Sn的2a和24g位置;所有笼合物均为间接带隙半导体;Ge取代的化合物,随Ge含量的增加,笼合物的晶格常数降低、带隙增加、形成能和结合能下降;Ge取代对n型导电材料没有明显的影响而对p型导电材料有重要影响;Ba原子沿三个坐标轴方向上的势能变化具有各向异性,Ba的振动能量随笼子尺寸的减小而增大;所有笼合物的Ba原子均偏离笼子中心,且偏离笼子中心的距离随Ge含量的增加呈现先增后减的趋势。6.对Ⅰ型和Ⅷ型Sr8Al16Sn30笼合物在等静压下的计算表明:Ⅷ型结构是稳定相而Ⅰ型结构是亚稳相。随压强增加,两种结构稳定性下降,但在不同压强下Ⅷ型总是比Ⅰ型结构更稳定。在等静压作用下,没发现从Ⅷ型到Ⅰ型的相变趋势,但随体积增加Ⅷ型有向Ⅰ型转变的趋势。电子结构表明:Ⅰ型和Ⅷ型Sr8Al16Sn30均为间接带隙半导体,带隙分别为0.041e V和0.124e V;Ⅷ型的费米能级附近电子能带结构具有较高的色散度,Ⅰ型结构在带边具有更高的不对称性,两种结构带隙随压强的变化而变化,表明压强能调节Ⅰ型和Ⅷ型的带边结构和带隙。