热电材料能够将热能转换为电能,在回收低品位余热中起到了重要作用。在各种热电材料中,氧化物具有高温的热稳定性、可调控的电声输运性能以及成熟的合成技术,从而引起了人们的广泛关注。其中,直接宽带隙半导体ZnO由于成本低廉、易掺杂、透明等特点,在热电材料领域具有潜在的应用价值。但是目前限制ZnO应用的关键是ZT值较低,ZnO块体在1273 K时的ZT值仅为0.65。这是因为ZnO电阻率较高,限制了热电性能的提高。碳材料具有较高的电导率,能够成为进一步提高ZnO热电性能的手段,有必要研究碳复合对ZnO薄膜微结构演化和热电性能的影响机制。针对碳复合对ZnO:Al薄膜热电性能提高机制及复合界面电荷耗尽层的问题,本文采用射频原子源真空热蒸发方法和外场处理制备了碳材料复合的ZnO:Al薄膜,研究了膜厚、碳复合及脉冲电场对ZnO:Al薄膜微结构和热电性能的影响,揭示了碳复合对ZnO:Al薄膜生长过程和热电性能的影响机理。首先研究膜厚对ZnO:Al薄膜微结构和热电性能的影响;二是研究碳复合对ZnO:Al薄膜微结构和热电性能的影响,确定最佳的碳种类和碳复合量;最后研究脉冲电场处理对薄膜微结构和热电性能的影响,揭示了结构演化与热电性能的关系。主要结论如下:（1）研究了膜厚对ZnO:Al薄膜微结构和热电性能的影响。研究结果表明:膜厚不会影响相组成和择优取向。但是膜厚的增加会使晶粒尺寸、表面颗粒尺寸及表面粗糙度增加。晶粒尺寸的增加会减少晶界,提高载流子迁移率,从而使薄膜的热电参数随着膜厚发生改变,在700 nm时具有最优的功率因子,560 K时功率因子可达627 μW·m-1·K-2。薄膜的输出功率随着热端温度的增加而增加,700 nm薄膜具有最高的输出功率。（2）研究了碳复合对ZnO:Al薄膜微结构和热电性能的影响。研究结果表明:碳复合会导致薄膜表面出现大颗粒,表面粗糙度和颗粒尺寸增加。不同种类碳材料均能提高薄膜的载流子迁移率,CNT复合还能降低薄膜载流子浓度,提高Seebeck系数,从而得到最优的热电性能。CNT复合量增加时,表面大颗粒增加,载流子迁移率先升高后降低,载流子浓度先降低后升高。CNT复合量较高时,复合界面会产生电荷耗尽层降低载流子迁移率,并确定了最佳的CNT复合量。（3）研究了脉冲电场处理对CNT复合ZnO:Al薄膜微结构和热电性能的影响。研究结果表明:脉冲电场处理对ZnO:Al薄膜的相组成和择优取向影响小,但是能够使薄膜表面形貌发生改变,颗粒发生团聚,且表面颗粒尺寸和粗糙度增加。脉冲电场处理能够增加载流子迁移率,降低载流子浓度,使功率因子提高最高约20%。脉冲电场处理能够优化ZnO:Al薄膜中CNT复合界面电荷耗尽层,提高载流子迁移率。