三碲化二铋是一种典型的半导体材料，其化学式为Bi₂Te₃，由铋元素(Bi)和碲元素(Te)按特定比例组成。铋作为第83号元素属于氮族金属，具有独特的层状结构特性，而碲作为52号元素则是硫族半导体代表。这两种元素在化合物中形成典型的六方晶系结构，其中铋原子与碲原子通过共价键交替排列，形成著名的"三明治"层状拓扑结构。这种特殊构型使其具备显著的热电转换性能(热电优值ZT可达0.8-1.0)，成为目前室温附近性能最优异的热电材料之一。
在元素组成比例方面，三碲化二铋严格遵循2:3的原子计量比，即每个晶胞单元包含2个铋原子和3个碲原子。需要特别注意的是，实际制备过程中可能存在的元素偏离会影响载流子浓度(通常在10^19 cm^-3量级)，这正是通过掺杂调控热电性能的关键。高纯度铋(99.999%)和碲(99.999%)原料在真空条件下反应，通过布里奇曼法或区熔法生长单晶时，精确控制化学计量比对获得理想电导率(约1000 S/cm)和塞贝克系数(约200 μV/K)至关重要。
从电子结构来看，铋的6p轨道与碲的5p轨道杂化形成特殊的能带结构，这种元素组合产生了约0.15eV的窄带隙，使其同时具备n型和p型导电特性。在实际应用中，通过调节元素掺杂(如Sb替代Bi形成Bi₂₋ₓSbₓTe₃，或Se替代Te形成Bi₂Te₃₋ₓSeₓ)，可以将载流子类型和浓度精确控制在10^17-10^20 cm^-3范围内。这种元素组成的可调性，使得三碲化二铋成为温差发电和热电制冷领域的核心材料，特别是在微型传感器供电和精密温控器件中展现不可替代的优势。
