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热电转换技术作为一种利用热电材料的热电效应来实现热能和电能直接相互转换的技术,受到了工业界和学术界越来越广泛的关注。高性能的热电器件需要性能优异的热电材料、与之匹配的阻挡层材料以及优化器件的设计和制备工艺等。热电器件中热电材料与电极之间的界面问题严重影响着热电器件的效率及寿命。适合的阻挡层材料及其制备技术也是获得优良热电器件的关键,本论文制备了性能优异的p型Ge Te基热电材料和n型方钴矿热电材料并对它们的阻挡层材料及制备技术进行了研究,获得了适合的阻挡层材料及制备技术,制备出了具有较好性能的Ge Te/CoSb3热电模块。论文的主要研究结论如下:（1）对p型(Ge0.87Pb0.13Te)0.97（Bi2Te3）0.03的阻挡层材料研究表明:采用电沉积获得了结合紧密的(Ge0.87Pb0.13Te)0.97（Bi2Te3）0.03/Fe86Ni14双层结构并采用放电等离子烧结（SPS）获得(Ge0.87Pb0.13Te)0.97（Bi2Te3）0.03/Fe86Ni14/Ag60Cu40三明治结构,以研究Fe86Ni14作为阻挡层材料,Ag60Cu40作为焊料的可行性,实验发现:样品中这3层材料之间存在较强的元素扩散,阻挡层中的Ni元素扩散到热电材料层,焊料层中Ag穿过阻挡层扩散到热电材料层,热电材料层中的Ge穿过阻挡层扩散到焊料层,由于热膨胀系数（CTE）的不匹配,Fe86Ni14/Ag60Cu40界面上出现了一条宽裂纹,因此,Fe86Ni14不适合作为该热电材料的阻挡层材料;对采用放电等离子烧结获得的(Ge0.87Pb0.13Te)0.97（Bi2Te3）0.03/Cu及(Ge0.87Pb0.13Te)0.97（Bi2Te3）0.03/Al双层结构研究发现:C u与热电材料相互扩散严重,虽然Al与热电材料之间只有一层厚度约为2μm的扩散层,没有明显的元素扩散,但是它们的CTE不匹配,导致其界面处出现了一些微小的裂纹,因此,Cu和Al也不适合作为该热电材料的阻挡层材料。（2）由于p型Ge0.9Sb0.1Te B0.01热电材料具有更好的机械性能,热电性能与(Ge0.87Pb0.13Te)0.97（Bi2Te3）0.03相当,因此,本工作采用SPS烧结两步法制备热电材料/阻挡层双层结构:先制备p型Ge0.9Sb0.1TeB0.01块体热电材料,然后再在热电材料块体上制备Al或Al66Si34合金阻挡层并进行研究,研究表明:得到热电材料Ge0.9Sb0.1TeB0.01为Ge Te基固溶体并伴随有微量的Ge相,最大ZT达到1.9（773 K）,Al/Ge0.9Sb0.1TeB0.01界面分明,无明显的元素互扩散,但同样是由于Al与热电材料的CTE不匹配,在Al/Ge0.9Sb0.1TeB0.01界面处形成一条贯穿整个界面的长裂纹,因此,Al不适合作为阻挡层材料;而Al66Si34/Ge0.9Sb0.1TeB0.01界面结合良好,它们热膨胀系数（CTE）匹配,虽然Al66Si34与Ge0.9Sb0.1Te B0.01存在轻微界面反应,形成Al2Te3和富Ge相,但进一步研究发现Ge相和Al66Si34中的Si共同抑制了阻挡层材料与热电材料之间的进一步互扩散与反应,保持较好的热稳定性及较低的界面电阻率,经500℃时效处理16天后,界面反应层的厚度从8.0μm增加到23.0μm并趋于稳定,界面接触电阻率从20.7μΩ·cm2仅增加到26.1μΩ·cm2并趋于稳定,而接头的剪切强度从26.6 MPa增加到41.7 MPa,因此,Al66Si34合金适合作为Ge0.9Sb0.1TeB0.01的阻挡层材料。（3）对于n型Yb0.4Co3.8Fe0.2Sb12的阻挡层材料研究,同样采用SPS烧结两步法制备了Ti83.7Al10.7Si5.6/Yb0.4Co3.8Fe0.2Sb12和Ti74Ni26/Yb0.4Co3.8Fe0.2Sb12热电材料/阻挡层双层结构,研究表明:热电材料层及阻挡层结合良好,界面上没有裂纹。经500℃时效处理16天后,由于Ti83.7Al10.7Si5.6内形成Ti3Al的网状结构有效抑制界面元素扩散,导致Ti83.7Al10.7Si5.6/Yb0.4Co3.8Fe0.2Sb12界面的扩散层厚度仅增加2.4μm,其界面接触电阻率一直在10μΩ·cm2以下,界面剪切强度一直保持在20 MPa以上,因此,Ti83.7Al10.7Si5.6适合作为n型Yb0.4Co3.8Fe0.2Sb12的阻挡层材料。然而,经500℃时效处理16天后,Ti74Ni26/Yb0.4Co3.8Fe0.2Sb12界面上出现了大量孔洞,扩散层的厚度增加了9.1μm,受到界面孔洞的显著影响,接触电阻率增长到了35.7μΩ·cm2,界面剪切强度只有8.6 MPa,Ti74Ni26不适合作为n型Yb0.4Co3.8Fe0.2Sb12的阻挡层材料。（4）在制备性能优异的p-Ge0.9Sb0.1Te B0.01、n-Yb0.4Co3.8Fe0.2Sb12热电材料及它们的阻挡层基础上,采用Ag-Cu-Zn焊料实现p、n型热电臂和覆铜陶瓷基板的焊接,制备了8对Π型p-Ge0.9Sb0.1Te B0.01/n-Yb0.4Co3.8Fe0.2Sb12结热电器件,其中p-Ge0.9Sb0.1Te B0.01和n-Yb0.4Co3.8Fe0.2Sb12的阻挡层材料分别选取Al66Si34和Ti83.7Al10.7Si5.6合金。实验测定在热端450℃、冷端29℃的环境下,热电器件的转换效率和最大输出功率分别为6.87%、2.03 W,器件的功率密度为0.76 W/cm2,降低器件的焊接电阻能进一步提高器件的热电转换效率。