热电材料是利用塞贝克效应与帕尔帖效应实现电能与热能相互转换的功能材料,在废热回收再利用和固态制冷领域有着广泛的应用。热电材料的能量转换效率正比于无量纲热电优值z T,而z T由材料内部的电子和声子的输运过程所共同决定。因此,提高热电材料的z T值需要电声输运的协同优化。然而,决定电声输运的三个主要性能参数（电导率,塞贝克系数,热导率）相互耦合作用强烈,利用传统优化手段针对某一个参数进行优化通常会导致其他两个性能恶化。因此,提高材料的z T值是一项十分具有挑战性的工作。鉴于此,本文的主要出发点就是寻找一种全新的优化策略,力图实现电声输运的协同优化,从而提高热电优值。硫族铅化合物具有热电性能优异、晶体结构简单以及微结构复杂等特点,因此是研究热电材料中多种物理效应的理想样本。我们利用Cu原子在铅硫族化合物中的动态掺杂效应协同优化了该类体系综合输运性能,从而实现了热电性能在宽温域内的大幅提高。本文取得主要创新成果如下:（1）首次发现了Cu在PbSe中的动态掺杂效应。实验结果表明,室温下Cu离子在PbSe基体中固溶度较低,少量Cu在室温下进入PbSe晶格间隙位成为n型掺杂剂,其余Cu作为第二相析出于晶界处。随着温度升高,富Cu第二相逐渐溶解在PbSe基体中,导致动态掺杂效应发生。由于动态掺杂效应,载流子浓度随温度上升而增大,从而提高了PbSe在宽温区的电输运性质。此外,富Cu第二相、高密度刃位错、Cu原子的动态扩散以及高温下Cu原子在晶格间隙中较弱的化学键共同构成了声子多尺度散射中心,增强了宽频谱导热声子的散射,从而大幅度降低了PbSe体系在宽温域范围内的晶格热导率,进而实现了该体系的电声输运协同优化。最终,0.375 at%Cu掺杂PbSe样品在T=773K时峰值z T达到1.45,器件ZT达到1,是目前n型PbSe的较高水平。此外,我们在Pb S中同样也实现了动态掺杂效应。（2）利用Cu的动态掺杂效应,实现了n型PbTe电学性能在测试温度范围内的完美优化。在此基础上,我们提出了调控动态掺杂效应的“间隙工程的概念”。0.2 at%Cu掺杂的PbTe样品在T=773K时峰值z T达到1.33,平均ZT达到1,为该类体系目前所报道的较高值。基于我们的实验结果,我们进一步给出了筛选动态掺杂剂的两个重要条件:1)动态掺杂剂原子尺寸、扩散激活能足够小,从而实现外来原子在基体材料中的快速扩散;2)作为动态掺杂剂的原子应该对基体材料的能带结构以及载流子散射机制影响较小,从而实现载流子浓度与迁移率的同步优化。此外,我们发现强烈的动态掺杂效应会导致比热异常升高,进而导致高温下总热导严重升高,不利于获得较高的峰值z T,这是强烈的动态掺杂效应对提高热电性能所带来的负面影响。（3）利用间隙工程和动态掺杂效应,通过元素替换,调制间隙尺寸,在Cu掺杂PbSe-Pb S体系中实现了带隙展宽、增加了导带底的态密度有效质量,使得PbSe-Pb S体系最优载流子浓度需求随S含量增大而逐渐增加,为高温下更好地发挥动态掺杂效应提供了基础。最终使得1.8 at%Cu掺杂的（PbSe）0.6-（Pb S）0.4样品在T=873K时峰值z T达到1.6,为目前该体系的所报道的最高值。