三碲化二鉍是一種具有特殊電學(xué)性能的半導(dǎo)體化合物，化學(xué)式為Bi?Te?，屬于V-VI族化合物半導(dǎo)體材料。這種材料在室溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的熱電轉(zhuǎn)換性能（熱電優(yōu)值ZT約0.8），這使其成為目前最接近商業(yè)化應(yīng)用的熱電材料。需要重點(diǎn)關(guān)注的是其獨(dú)特的層狀晶體結(jié)構(gòu)，特別是由Te-Bi-Te-Bi-Te五原子層通過范德華力堆疊而成的特性，這種結(jié)構(gòu)對(duì)聲子傳輸產(chǎn)生強(qiáng)烈散射，從而獲得極低的熱導(dǎo)率（約1.5W/m·K）。

三碲化二鉍在微觀結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)典型的六方晶系（空間群R-3m），晶格常數(shù)為a=0.438nm，c=3.049nm。其能帶結(jié)構(gòu)中同時(shí)存在輕空穴帶和重空穴帶，這種多能谷特性顯著提升了材料的塞貝克系數(shù)（約200μV/K）。在實(shí)際應(yīng)用中常通過元素?fù)诫s（如Sb取代Bi形成Bi???Sb?Te?合金）來優(yōu)化載流子濃度（約101?cm?3），從而平衡電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)的矛盾關(guān)系。

現(xiàn)代制備技術(shù)已能生長(zhǎng)出高質(zhì)量的單晶（采用布里奇曼法）和納米結(jié)構(gòu)材料（通過分子束外延）。特別是在量子阱超晶格結(jié)構(gòu)中，當(dāng)將Bi?Te?層厚控制在5nm以下時(shí)，其面內(nèi)ZT值可突破2.0，這主要?dú)w功于量子限域效應(yīng)引起的態(tài)密度增大。目前該材料已廣泛應(yīng)用于微型熱電制冷器件（工作溫度范圍-100℃至200℃）和廢熱發(fā)電系統(tǒng)（轉(zhuǎn)換效率約5-8%），在航天器同位素電池和CPU芯片冷卻領(lǐng)域具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。