固态热电技术能够实现电能和热能的直接相互转化,可以为解决环境问题和即将到来的能源危机提供一定的帮助,同时,热电器件具有无传动部件、零排放和工作寿命长等优点,具有广阔的应用前景。但目前热电器件的转换效率低下限制了其广泛应用,因此提高热电器件的转换效率成为热电研究的重点,而转换效率主要取决于材料的热电优值,该值与功率因子成正比,与热导率成反比。近年来,half-Heusler化合物作为一种有潜力的高温热电材料,受到了研究人员的广泛关注。该类化合物具有优异的电性能、好的机械强度和热稳定性等适宜于大规模商业应用的优点。当前n型half-Heusler化合物的最佳热电优值已超过1,而与之匹配的p型half-Heusler化合物的热电优值需进一步提高,这也是近年来热电材料研究的主要方向。研究发现,p型FeNbSb基half-Heusler化合物是一种非常有潜力的高温热电材料,通过Nb位Ti和Hf等元素的掺杂能够获得较高的热电优值。但作为一种新材料,FeNbSb基half-Heusler化合物在研究过程中还存在诸多问题,例如:目前的实验研究仅局限于Nb位掺杂,因此Fe位和Sb位掺杂对于p型FeNbSb热电性能的影响成为人们关注的焦点。另外,Fe基half-Heusler化合物的价带顶具有较大的能带有效质量,使其载流子迁移率相对较低,限制了热电性能的进一步提高,因此寻求具有高热电性能的非Fe基half-Heulser化合物也是本文研究的重点。针对上述问题,本论文从理论和实验角度研究了p型FeNbSb基half-Heusler化合物的热电性能,并对能带有效质量相对较低的p型Ru基half-Heusler化合物的电声结构和热电性能进行了系统计算,主要研究成果如下:采用第一性原理的方法系统计算了p型FeNbSb的电子结构和热电性质。电输运性质的计算结果与实验结果一致,证明了计算方法的可行性。Nb位Ti、Zr和Hf掺杂不会改变价带顶的能带结构,而Nb位Ce掺杂则改变了价带顶的能带结构,这主要是由于Ce的4f电子与传输电子较强的相互作用造成的。价带顶较高的能带简并度是p型FeNbSb具有高热电性能的主要原因。热电性能的计算结果表明实验上的载流子浓度已经达到最佳,而晶格热导率还没有达到最小值,因此通过增强声子散射降低晶格热导率能够进一步提高热电性能。价带顶较高的能带有效质量使p型FeNbSb的功率因子在较宽的载流子浓度范围内能够保持较高的值,有利于热电性能的优化。Fe位Mn掺杂改变了价带顶的能带结构,而Sb位Ge、Sn和Pb掺杂与Nb位Ti、Zr和Hf掺杂一样,不会改变价带顶的能带结构,有利于在降低晶格热导率的同时保持较高的电输运性质。针对p型FeNbSb基half-Heusler化合物能带有效质量高的特点,采用第一性原理计算的方法系统研究了能带有效质量相对较低的p型RuMSb（M=V,Nb,Ta）基half-Heusler化合物。P型RuMSb具有与p型FeNbSb一样高的能带简并度,但p型RuNbSb和RuTaSb较低的能带有效质量使其载流子迁移率比p型FeNbSb高,从而具有更高的功率因子。同时,较低的能带有效质量使p型RuMSb的最佳载流子浓度低于p型FeNbSb。与FeNbSb相比,RuMSb具有更高的格林艾森参数和更低的德拜温度,根据Slack公式计算得到的RuMSb的晶格热导率比FeNbSb更低。热电性能的计算结果表明RuVSb和RuNbSb较小的带隙值限制了高温下热电性能的提高,而通过合适的掺杂,p型RuTaSb基half-Heusler化合物在1200 K的zT值高达1.54,该值与目前性能最好的p型FeNb1-xHfxSb相当,这表明p型RuTaSb是一种非常有潜力的高温热电材料。采用电弧熔炼结合放电等离子烧结技术制备p型FeNbSb基half-Heusler化合物。在对烧结条件进行优化的过程中发现,烧结温度对样品的致密度有很大影响,在一定温度范围内,提高烧结温度能够提高致密度,从而提高热电性能;而烧结压力对样品致密度的影响并不明显。确定的最佳烧结温度为1173 K,最佳烧结压力为65 MPa。根据最佳烧结条件制备了一系列FeNbSb1-xSnx样品,通过Sb位Sn掺杂不仅能够提高p型FeNbSb的功率因子,同时高浓度的Sn掺杂还能引入大量的点缺陷散射,降低晶格热导率,从而提高zT值。P型FeNbSb1-xSnx的最大zT值在923 K时达到0.66。