能源短缺已成为制约世界经济发展和很多国家民族矛盾的根源之一,寻找新型可再生能源已是提高社会生产力的当务之急。热电能源转化技术是一种环保的能源转化方式,它可以直接将热能转化为电能。热电转化技术可以利用生活中广泛的热源产生电能,比如各种辐射产生的热、发动机产生的废气和各种工业过程中产生的相应热源。如何提高热电材料的热电优值ZT成为了热电材料研究中的重要课题。高效的热电材料必须有较高的电导率和较低的热导率。　　 Skutterudite类型材料是近期受到广泛关注的复杂结构热电材料。Skutterudite类型材料的笼状结构存在孔隙,这些孔隙可以填充稀土金属或其它元素。填充原子在skutterudite孔隙中可能产生非耦合的、独立的自由振动。这种自由振动模式可能会散射声子,导致填充的skutterudite类型材料热导率降低。但填充skutterudite类型材料热导率下降的机理一直存在争议。　　 本文主要使用密度泛函理论(DPT)模拟计算skutterudite类型材料的性质,计算不同填充率的skutterudite类型材料在压强下的结构变化。计算结果显示,在skutterudite结构中,八面体内部的过渡金属原子和磷系原子之间的键长对不同填充率的skutterudite类型材料的晶格常数和弹性模量有决定性的影响。八面体键长几乎是影响晶格常数的唯一因素,同时八面体内部和八面体之间的原子键角对弹性模量有一定程度的影响。　　 其次,本文通过原子位移来计算原子势能。计算结果表明,在压强越大(体系孔隙空间越小)的情况下,填充原子和体系原本原子耦合程度加剧。而压强越小(体系孔隙空间越大),甚至拉伸的情况下,填充原子越趋向于独立的、非耦合的自由振动。这为解释skutterudite类型材料填充原子振动模式提出新的线索,同时也提出了通过机械方式(压缩或拉伸等)改变材料热电性质的可能性。