热电材料作为一种半导体材料,能够实现电与热之间相互转换,最大的特点是可以利用自然界存在的温差来为人类提供热电发电,因此能大大提高对能源的利用效率,并且不存在环境污染的问题,具有良好的综合社会效益,在当今鼓励开发清洁高效能源的大环境下具有非常广阔的前景。衡量热电材料性能的最直接方法是引入一个参数,即无纲量优值ZT,ZT值的大小直接决定了由热电材料制备的热电器件的转换效率。因此本文通过对IV-VI族热电材料电子结构进行第一性原理计算,进而预测出提升其热电性能的方法。以密度泛函理论为基础,采用第一性原理计算方法,通过研究在PbTe、PbSe、PbS、GeTe、SnTe中掺杂III族元素的电子结构,筛选出了能够在各个体系中引入共振能级与深能级的杂质元素,并通过玻尔兹曼电输运计算量化了共振能级对各体系的热电性能提升效果。对于PbTe体系,掺入Ga、Tl能够在价带中形成共振能级,Ga的引入能够使PbTe体系的电性能提高约50%,Tl的引入能够使PbTe体系的电性能提高约125%。在PbTe中掺入In元素能够形成半充满态的深能级,在此基础上,提出了以卤族元素Cl、Br、I作为浅能级杂质,进行双掺杂计算,计算证明三者均能为PbTe提供大量电子,且为n型掺杂,并能够起到优化宽温域内载流子浓度的作用。在PbSe与PbS两个体系中掺入Al都能够在导带中形成共振能级,其中Al能够使PbSe电性能提升约47%,使PbS电性能提升约68%,并且在两个体系中掺入In同样能够形成半充满的深能级。在GeTe体系中掺入Ga、In能够在价带中形成共振能级,掺入Bi、Sb能够降低本征空位缺陷浓度,提升塞贝克系数,同时降低热导率。在GeTe中使用Ga-Bi、Ga-Sb、In-Bi、In-Sb共掺均能进一步提升热电性能,这四种掺杂方式均能在扩大带隙的同时促进价带的收敛,提升能带简并度,从而进一步提升塞贝克系数。其中计算发现,由于In-Bi与In-Sb相较于Ga-Bi和Ga-Sb更加能够促进能带的简并,因此对于双掺杂来说,In的效果比Ga更好。对SnTe体系,掺入In能够在价带中形成共振能级,引入Al元素能够形成深能级,与GeTe类似,SnTe也具有非常高的本征载流子浓度,深能级能够束缚部分载流子,预测在SnTe中单掺In或者Al均能提高其热电性能。