热电材料是一类实现热能和电能之间相互转换的功能性材料,是热电器件的核心部分,直接决定了器件的工作效能。热电材料在实际应用时常常处于不同的物理场环境,这些复杂的外场环境将在一定程度上影响热电材料的性能,从而改变热电器件的转换效率。对于热电器件而言,热胀冷缩产生的机械应力是不可能完全消除的,因此可靠性不容忽略。针对热电材料和器件,本文主要的研究工作如下:首先,基于Boltzmann输运理论,从微结构角度讨论电子在材料内的输运,通过分析晶粒内的电子分布,引入透射系数来简化晶界散射效应,建立了电、磁场作用下多晶热电材料性能参数的理论预测模型。研究了多晶块材热电材料Seebeck系数的电场效应,以及多晶薄膜热电材料Seebeck系数和电导率的磁场效应;进而分析了晶粒尺寸和透射系数对多晶材料热电性能参数的影响。对于薄膜材料,进一步研究了热电性能的界面效应。给出热电薄膜中输运电子的散射机理,探讨薄膜表面效应和晶粒边界效应对于电导率的影响,以及对于尺寸效应的贡献。其次,对热电器件焊料层的热电耦合应力特征进行了系统的研究,建立了热电发电器件单一材料和分段材料热电支腿结构的仿真模型。利用有限元软件ANSYS分析了焊料性能对热电转换效率的影响以及在两类结构边界条件下焊料层上的应力分布特征,得出了最可能的破坏位置,同时探讨了不同的材料分段对热电转换效率和焊料层可靠性的影响。总之,本文对多晶热电材料热电性能参数的电、磁场效应,多晶薄膜的界面效应,以及热电器件可靠性方面的研究,为热电材料以及器件的发展和应用提供了相应的理论依据。