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热电转化技术是能直接实现热能与电能转化的一种技术,为回收废热并将其转化为电能提供了一种有效的解决方案。过去的20年中,“声子玻璃-电子晶体”概念的提出,极大推动热电材料的发展,使热电材料的性能获得显著的提高。不过这些热电材料的研究成果基本都集中在多晶材料中,而单晶材料却鲜有研究。本文将以具有本征低晶格热导率的层状SnSe单晶系列材料为研究对象,利用自制单晶炉生长该体系的单晶材料。我们结合固体能带理论,晶格动力学和第一性原理计算,系统研究了该材料体系的p型SnSe基单晶热电材料的电声输运与电子结构,晶体结构的关联规律,为该单晶热电材料系列的后续研究奠定理论和实验基础。本文的主要研究成果如下:（1）运用密度泛函理论计算了SnSe的电子结构,计算结果表明该材料是带隙值为0.62 e V的间接带隙半导体,价带顶主要由Se的4p电子轨道组成,导带底主要由Sn的5p电子轨道组成。p型SnSe的电输运主要由Se的4pz轨道,n型SnSe的电输运主要由Sn的5py和5px电子轨道参与。电荷密度分布显示该体系有Sn的5s电子形成孤对电子,使该材料具有强的非谐性;相对势能与原子中心偏移之间的关系表明该材料在a和c的方向上具有很强的非谐性。以上这些都是导致该材料具有本征低晶格热导率的原因。实验Cp数据结合声子态密度分析的结果表明该材料的局域振动较小。我们基于晶格动力学中的三声子相互作用,计算了该材料体系的理论晶格热导率,发现许多光学模声子具有很高的声子群速度,使光学模声子对晶格热导率的贡献超过50%,甚至超过85%。（2）实验结合理论计算表明,在SnSe体系中,Na和Ag元素的掺杂使费米能级会下移到多带位置,同时掺杂元素会使价带的带边轻微的变平缓,让SnSe材料的载流子浓度和电导率提高了两个数量级,从而增强材料的电输运性能。SnSe在b方向的电输运的功率因子在常温附近提高了一个数量级,达到2.8 m Wm-1K-2。最后SnSe单晶材料在掺3%Na的时候,让该材料在b方向上的常温z T提升至0.5,而800 K的z T值达到2.0;从而让全温区的z T值获得大幅度提升且平均z T达到1.17左右。（3）理论计算SnSe1-xSx固溶系列的电子结构的结果表明随着S固溶量的增加,该体系的价带带边的第三和第四极值点（GZ2和GA2）在与最高极值点GZ1发生能带收敛效应,并且在x=0.4时,同最高极值点发生简并,然而次高极值点GA1与最高极值点GZ1的能量差基本保持不变。XRD数据分析结合理论计算结果表明该体系的晶格常数变化符合连续固溶体系的Vegard定律。综合物性测试系统测量的SnSe1-xSx固溶体系系列样品的低温Cp并结合晶格动力学的计算,发现常温和极低温Cp随S元素固溶量的增加呈现相反的现象的原因是因为S原子更偏向提供的频率较高的声子。最后SnSe1-xSx固溶体系的系列样品的电热输运性能显示了该固溶体系通过S固溶,提升重构性相变温度点,以维持较低的晶格热导率,以达到提高该固溶体系的热电优值。实验显示未优化载流子浓度的SnSe0.7S0.3样品在b方向上可获得最高z T值1.1。（4）通过对Sn1-xNaxSe0.9S0.1固溶体系列单晶样品的热电性能探索,以及其对该材料体系电子结构的分析,在该SnSe基单晶材料体系中直接实现了电声输运的协同优化。我们基于Kane模型研究了固溶体SnSe0.9S0.1的电子结构、载流子浓度与能级之间的分布规律,结果表明:当载流子浓度达到2×1020 cm-3时,SnSe0.9S0.1材料电输运属于双带输运特性,当载流子浓度达到8×1020 cm-3时,其电输运符合四带输运特性。电输运测试结果发现,四带输运让材料的功率因子PF在600 K以前提高了40%以上,室温时到达4.2 m Wm-1K-2。另外,理论计算电荷密度分布结合实验结果发现,等电子替换的S元素的固溶形成的点缺陷对声子散射能力有限;然而不等电子的Na元素的替换会影响Na原子周围原子及其临近范德华层的原子成键情况,导致体系中形成了大量的“伪点缺陷”,从而大量散射声子来降低晶格热导率。最后实现协同优化的Sn0.97Na0.03Se0.9S0.1单晶样品的常温zT达到0.8,并在773 K获得2.3的峰值zT。同时在300 K-773 K温度范围和300 K-923 K温度范围分别获得了1.53和1.60的高平均zT值。