通过增强声子散射缩短平均自由程可以降低晶格热导率，从而提高材料的热电性能。Yang等人 [1] 经过实验发现利用门电压调控二维Bi₂O₂Se的散射机制，可以实现塞贝克系数和电导率之间的去耦合作用。声子的散射机制分为点缺陷散射、位错散射、晶界散射和共振散射等 [2] 。在实际晶体中热传导过程通常是几种散射机制共同作用的结果，并且不同类型的散射机制在不同温度下的作用效果也不同。点缺陷散射对声子的散射效果是最显著的，并且主要对高频声子起作用；位错散射能够阻止中频声子的传播；晶界散射主要在低温下起作用；共振散射通常存在于具有特殊结构的热电材料中，向材料中填充原子，利用原子的局部振动增强共振散射，并且只对低频声子有效 [3] 。

除了降低晶格热导率之外，优化载流子浓度和迁移率也可以改善材料的热电性能。Li等人 [4] 将熔融法与放电等离子烧结技术相结合，在掺有Br的SnSe₂的基础上额外加入Cu，掺入Cu后的样品不仅可以优化载流子浓度和迁移率，还可以使样品在高温下仍保持较高的电导率。在773 K时，掺有Br和Cu的样品在垂直于放电等离子烧结方向的ZT值为0.8，相同温度下本征SnSe₂的最大ZT值只有0.09。Qin等人 [5] 通过Te合金化对p型SnSe的晶体结构进行改性，结果表明Te的掺入使载流子迁移率明显增加，并且最大ZT值从300 K时的0.8增大到793 K时的2.1。因此，掺入一定量的杂质可以明显改善材料的热电性能。

Bi₂Te₃热电材料是目前研究最广泛的室温热电材料，在室温下ZT值能达到1.3~1.4。目前常用的提高Bi₂Te₃基热电材料性能的方法有：1) 通过掺杂和能带工程调控载流子浓度降低晶格热导率。Bi₂Te₃基材料为特殊六面层状结构，沿不同晶轴方向表现出不同的性质，并且当Bi₂Te₃垂直于c轴方向时热电优值最大 [9] 。层与层之间的作用力为Te-Te之间的范德华力，由于这种力的存在较弱使得掺杂较为容易。杂质的引入增加了Bi₂Te₃材料晶格中的点缺陷和位错，从而增强声子散射，降低热导率 [10] 。掺杂类型主要有稀土元素掺杂，过渡金属掺杂和多元掺杂 [11] 。稀土元素具有与金属类似的导电性，其4f能级更靠近费米能级，f层的电子与其他元素的d层电子相互杂化从而形成中间价态的复合能带结构。在Bi₂Te₃中掺入稀土元素La，Lu，Ce，Y，Sm可以有效提高材料的热电性能。将部分Bi元素用Ce，Sm，Y代替对材料的电导率和Seebeck系数并无太大影响，但是可以降低热导率。采用水热法合成的Ce_0.2Bi_1.8Te₃在398 K下ZT值达到1.29 [12] 。Heremans [13] 等人在晶格Te位中掺入2%的Ti能够在费米面附近引入电子共振态，提高费米能级附近的能带曲率，从而增大电子的有效质量，提高Seebeck系数。掺杂后的Bi₂Te₃材料根据载流子的类型不同可以分为n型和p型两类。V. R等人 [14] 通过提高垂直于超晶格界面方向的电导率和降低热导率来提高Bi₂Te₃基材料的ZT值，并测出p型Bi₂Te₃和Sb₂Te₃的超晶格结构在300 K时，ZT值能达到2.4。娄等人 [15] 用Na替代n型多晶Bi₂Te₃中的Bi，在Bi₂Te₃基体中引入空穴，当掺入Na的含量为0.25wt%时，ZT值在303 K下达到最大值1.03。

2) 通过纳米技术提高材料热电性能。利用纳米改性的手段可以增强Bi₂Te₃基材料的界面散射，随着晶粒尺寸的减小，界面体积比会增大，从而增强散射降低晶格热导率 [16] 。纳米改性手段主要有降低材料维度、引入异质纳米结构和细化晶粒 [17] 。低维化是提高纳米材料热电性能的有效手段之一，降低材料维数和晶粒尺寸会导致费米能级附近的态密度增加，并且声子散射也会增强 [18] 。Poudel [19] 等人研究发现先通过球磨然后再热压制备的p型纳米晶BiSbTe合金在373 K下ZT值达到1.4。将纳米颗粒作为第二相引入Bi₂Te₃中可以增加晶界密度增强声子散射 [20] 。蒋 [21] 等人采用球磨法与热压发相结合制备的Bi₂Te₃/BN复合热电粒子，当掺杂质量比达到5:1时，在300 K下Seebeck系数为201.574 μV∙K⁻¹，电阻率为0.006 Ω·cm，热导率为0.722 W∙m⁻¹∙K⁻¹，ZT值约为0.678。

方钴矿(Skutterudite)热电材料是中温区热电性能最好的热电材料之一 [22] ，二元方钴矿的化学通式为AX₃，其中A为金属元素，X为V族元素(例如P、As、Sb)。方钴矿材料的晶体结构中含有本征晶格孔洞，在孔洞中填入适当的杂质原子，杂质原子在孔洞中的振动会增强声子散射，从而降低晶格热导率 [23] 。替位掺杂和填充是效提高方钴矿热电材料热电性能的有效手段 [24] 。CoSb₃中Sb和Sb之间由较强的共价键连接，使得整个化合物的解构较为稳定 [25] 。Co和Sb的原子轨道之间存在共价杂化和弱离子相互作用，从而使材料表现出窄带隙特性。CoSb₃基方钴矿热电材料在室温下的电阻率为1.9 mΩ∙cm左右，但是热导率较高，晶格热导率达到了10 W∙m⁻¹∙K⁻¹，未填充的CoSb₃基方钴矿的最大ZT值为0.17 [26] 。替位分为n型和p型两大类。N型替位方钴矿通过引入施主原子改变CoSb₃的能带结构，影响电子特性，增强声子散射。Sb位的置换以双原子替换为主，n型替位方钴矿CoSb_2.75Te_0.20Sn_0.05的ZT值在793 K下达到1.17 [27] 。Su [28] 等人用熔融纺丝法制备的n型CoSb_2.75Ge_0.05Te_0.20的ZT值在800 K时达到1.1。p型替位方钴矿通过引入受主原子改变能带结构，但是稳定性不如n型替位方钴矿。替位掺杂在降低材料热导率的同时也破坏了本征方钴矿材料的电子结构，影响载流子的迁移率。填充原子的半径与晶格空洞的半径之比在0.6~0.9时，结构才能稳定存在 [29] 。G. Rogl等人 [30] 在采用高压合成技术制备的三元填充方钴矿材料Sr_0.09Ba_0.11Yb_0.05Co₄Sb₁₂在823 K下ZT值能达到1.9。

最早人们认为氧化物的导电率和塞贝克系数并不高，不适合作为热电材料，直到1997年Terasaki [31] 发现NaCo₂O₄单晶在室温条件下也具有很好的热电性能，这一结论的发表引起了人们对研究氧化物热电材料的兴趣。氧化物热电材料的抗氧化能力强，性能稳定，在自然界中的资源丰富，制备成本相对较低。钙钛矿型氧化物热电材料和ZnO是目前研究最多的氧化物热电材料。

钙钛矿氧化物热电材料的分子式为ABO₃，SrTiO₃是典型的n型钙钛矿氧化物热电材料，可以通过掺杂高价离子改善导电性。Wang [32] 等采用固相烧结法制备出La和Dy共掺杂的SrTiO₃样品，在1076 K时ZT值可达到0.36。CaMnO₃在高温下具有较高的塞贝克系数和较低的热导率，但是导电性差。Wang [33] 等发现在CaMnO₃中掺入Dy和Yb可以使热电性能得到明显提高，当温度为1000 K时，ZT值为0.2。

ZnO是一种直接带隙氧化物半导体，晶体结构有三种，分别是立方闪锌矿结构、六方纤锌矿结构和NaCl式八面体结构 [34] ，其中六方纤锌矿结构最稳定。ZnO内部载流子浓度和载流子迁移率都比较高，导电性比较好，同时热导率也比较高。采用纳米复合技术是降低热导率的有效方法，Wu等人 [35] 采用溶胶–凝胶法制备的Ag-ZnO纳米复合材料的电导率是未复合ZnO的100倍以上，由于Ag的掺入破坏了ZnO的晶格结构，增加了晶界数量使得热导率下降到原来的1/2。